燃烧过程控制综合仿真实验..
过程控制系统仿真实验指导
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验实验一 过程控制系统建模 (1)实验二 PID 控制 (2)实验三 串级控制 (6)实验四 比值控制 (13)实验五 解耦控制系统 (19)实验一 过程控制系统建模指导内容：（略）作业题目一：常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。
作业题目二： 某二阶系统的模型为2() 222n G s s s n n ϖζϖϖ=++，二阶系统的性能主要取决于ζ，nϖ两个参数。
试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶系统的理解，分别进行下列仿真：（1）2n ϖ=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线；（2）0.8ζ=不变时，n ϖ分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
实验二 PID 控制指导内容：PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，它根据被控过程的特征确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间。
PID 控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：（1） 理论计算整定法主要依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
（2） 工程整定方法主要有Ziegler-Nichols 整定法、临界比例度法、衰减曲线法。
这三种方法各有特点，其共同点都是通过实验，然后按照工程实验公式对控制器参数进行整定。
但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
工程整定法的基本特点是：不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定；方法简单，计算简便，易于掌握。
a ． Ziegler-Nichols 整定法Ziegler-Nichols 整定法是一种基于频域设计PID 控制器的方法。
基于频域的参数整定是需要考虑模型的，首先需要辨识出一个能较好反映被控对象频域特性的二阶模型。
基于PLC单片机控制中小型蒸汽锅炉智能燃烧系统
产。
4
3、锅炉引风控制
炉膛负压控制系统一般采用的控制流程图 如下图所示，调节原理比较简单属于单闭 环调节系统，它的输入量是炉膛负压输出 量是引风变频器，同时引入鼓风量作为前 馈信号。
给定蒸汽压力
＋ －
引风调节单元
引风机变频器
锅炉系统
抗干扰滤波
炉膛负压信号
5
４、锅炉鼓风控制
鼓风控制系统一般采用的控制流程图如下图所示，
先通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号，与设 定蒸汽压力进行比较，判断出鼓风PID调节器调节 的方向和大小，通过鼓风PID调节单元计算出鼓风 变频器的输出大小
给定蒸汽压力
＋ －
炉排调节单元
风煤比
炉排变频器
鼓风调节单元 抗干扰滤波
鼓风变频器 蒸汽压力信号
炉排系统
6
二、控制系统硬件设计
PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有了 运算、数据处理和数据传送等功能 ，采用可编 程控制器设计的控制系统可以实现对锅炉精确地 实时自动控制，并且实现了整个系统的优化控制。 变频调速的基本原理是通过改变电动机工作电源 频率达到改变电机转速的目的，采用变频调速技 术来控制锅炉的泵与风机，可以使电动机不必总 在工频下运行，可以大大的节省电能。
2、程序设计结果，见论文P35～P37
13
四、上位机系统制作
MCGS (Monitor and Control Generated System， 通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机 监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft （各种 32 位 Windows 平台上）运行，通过对现 场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流 程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种 方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充 分利用了 Windows图形功能完备、界面一致性好、 易学易用的特点，在自动化领域有着广泛的应用。
高温空气燃烧技术中炉膛内流场的冷态模拟及实验
收稿日期:2005-01-13高增丽(1973～ ),硕士;255049 山东省淄博市。
高温空气燃烧技术中炉膛内流场的冷态模拟及实验高增丽(山东理工大学材料学院) 邢桂菊(鞍山科技大学)摘 要 高温空气燃烧技术是一种新型燃烧技术,因为其成功实现了节能和低NO x 排放,已经越来越引起人们的重视。
本文着重介绍了回流对于高温空气燃烧中的高效热回收率、温度场均匀以及低NO x 排放所起的作用,并参考一加热炉对流场进行冷态模拟,对其结构进行优化,同时进行了相应的实验。
关键词 高温空气燃烧 回流 蓄热炉Numerical simulations of fluent f ield under normal condition and experiment in burner in high temperature air combustion technologyG ao Zengli(Shandong University of Technology Material Academy )Xing Guiju(Anshan University of Science and Technology )Abstract High temperature air combustion technology is a new combustion technology ,which has received much attention for its accom plishment not only in energy saving but also low nitric oxide e 2mission.The article mainly introduces that circumfluence makes contribution to high heat recovery rate and even temperature field and low NO x emission ,and simulates flowing field by using air under normal condition.Besides ,the article describes how to o ptimize construction of regenerator and the result was compared with corres ponding experiment.K eyw ords high temperature air combustion circumfluence regenerator1 前言高温空气燃烧技术源于蓄热燃烧技术,1856年法国WillamSiemens 兄弟发明了蓄热室,使炉膛内烟气和冷空气交替通过蓄热室,以获得1000～1200℃的高温,该技术1861年应用于大型的高温玻璃熔炼炉,1862年英国的British G as 公司和Hotwork 公司携手合作开发出蓄热燃烧器,此称为第一代蓄热燃烧技术。
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真1. 引言1.1 燃气燃烧仿真概述燃气燃烧仿真是一种利用计算机模拟软件对燃气燃烧过程进行模拟和分析的技术。
通过对燃烧理论和模型的研究，结合ANSYS等仿真软件的应用，可以实现对燃气燃烧过程的精确模拟，帮助工程师们更好地设计和优化燃气燃烧系统。
燃气燃烧仿真概述涉及到流体力学、传热学、化学反应动力学等多个领域的知识，通过建立合适的数学模型和边界条件，可以模拟燃气的流动、混合和燃烧过程，预测温度、压力、速度等参数的变化。
燃气燃烧仿真的应用领域涵盖了燃气轮机、内燃机、燃烧器等领域，对提高燃烧效率、降低排放和优化系统性能具有重要意义。
1.2 ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用十分广泛。
由于其强大的计算能力和丰富的仿真功能，ANSYS能够有效地模拟燃气燃烧系统中涉及的复杂物理过程。
ANSYS可以用于分析燃气燃烧系统中的流体流动和热传导情况。
通过建立流体力学模型，结合燃烧反应的热释放情况，可以准确预测燃气在燃烧室中的流动状态和温度分布，为燃烧效率的提高提供重要参考。
ANSYS还可以模拟燃气燃烧过程中的化学反应。
通过建立化学反应动力学模型，可以分析燃料和氧气在燃烧过程中的反应路径和物质转化规律，进而优化燃烧系统的设计和操作参数。
ANSYS还可以用于燃气燃烧系统的参数优化。
通过多次仿真运算，可以寻找最优的燃烧参数组合，提高燃烧系统的稳定性和能效，减少排放物的产生。
ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用为燃气燃烧技术的发展提供了强大的工具和支持，有助于提高燃烧系统的性能和环保性能，推动燃气燃烧技术的进步。
2. 正文2.1 燃烧理论与模型燃烧理论与模型是燃气燃烧仿真中的基础和核心部分。
燃烧是指可燃物质与氧气在一定条件下发生的化学反应，释放出热能和光能。
在燃烧过程中，燃料与氧气通过各种反应生成燃烧产物，包括二氧化碳、水蒸气、氮氧化物等。
各种燃烧反应的速率和方式受到许多因素的影响，如温度、压力、混合比等。
过程控制仿真实验
过程控制仿真实验1.背景在现代计算机系统中，多任务操作系统可以同时运行多个进程或任务。
这些进程之间可能存在资源竞争和冲突，并需要操作系统进行合理的调度和控制。
过程控制是指操作系统对这些进程的控制和管理，以确保它们按照一定的顺序和优先级进行执行，达到系统的稳定和高效运行。
因此，了解和掌握过程控制的原理和机制对于设计和优化计算机操作系统至关重要。
2.目的过程控制仿真实验的目的是通过模拟和仿真操作系统的过程控制流程来深入理解和掌握过程控制的原理和机制。
通过实际操作和观察，可以更好地理解和分析进程的调度、同步和通信等问题，从而提高操作系统的性能和可靠性。
3.方法3.1设计实验任务首先需要确定实验的任务和目标。
例如，可以设计一个进程调度实验，要求模拟操作系统对多个进程进行调度的过程。
3.2编写模拟程序根据实验任务，编写一个模拟程序，该程序包含多个进程或任务。
每个进程都有自己的优先级、执行时间和资源需求等属性。
同时，编写相应的调度算法，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）或轮转调度（RR）等。
3.3运行模拟程序在计算机上运行模拟程序，并观察和记录每个进程的执行情况。
可以使用图形界面或命令行界面显示进程状态、执行时间和资源占用等信息。
3.4分析和讨论结果根据模拟程序的运行结果，分析和讨论进程的调度和执行顺序。
比较不同调度算法的性能和效果，并提出改进意见和建议。
4.结果4.1不同调度算法的性能差异通过比较模拟程序在不同调度算法下的运行结果，可以分析和比较它们的性能差异。
例如，FCFS算法可能导致一些进程等待时间过长，而RR算法可以较好地平衡进程的执行时间。
4.2进程同步和通信的问题在模拟程序中，可以设置一些资源竞争和冲突的情况，以测试操作系统对进程同步和通信的处理能力。
通过观察和分析进程之间的互动和通信情况，可以发现潜在的问题和改进的方向。
4.3操作系统的优化建议通过实验结果和分析，可以提供一些针对操作系统的优化建议。
化工原理仿真实验
化工原理仿真实验
化工原理仿真实验是化工工程专业的重要课程之一，通过仿真
实验可以帮助学生更好地理解和掌握化工原理的基本知识和实验技能。
本文将介绍化工原理仿真实验的基本内容和实验步骤，希望能
对化工工程专业的学生有所帮助。
首先，化工原理仿真实验的基本内容包括物理化学实验、化工
原理仿真实验、化工过程控制仿真实验等。
其中，物理化学实验主
要是通过实验操作，让学生了解和掌握物理化学基本实验技能，包
括物质的性质和变化、化学平衡、化学反应动力学等内容。
化工原
理仿真实验则是通过虚拟仿真软件，模拟化工原理实验过程，让学
生在虚拟环境中进行实验操作，从而提高实验操作技能和实验设计
能力。
化工过程控制仿真实验主要是通过仿真软件模拟化工过程控
制系统的运行和调节，让学生了解化工过程控制的基本原理和方法。
其次，化工原理仿真实验的实验步骤包括实验前准备、实验操
作和实验结果分析。
在实验前准备阶段，学生需要了解实验的基本
原理和方法，准备实验所需的材料和设备，并对实验过程进行详细
的规划和设计。
在实验操作阶段，学生需要按照实验设计的要求，
进行实验操作，并记录实验数据和观察现象。
在实验结果分析阶段，
学生需要对实验数据进行处理和分析，总结实验结果，得出结论，
并撰写实验报告。
总之，化工原理仿真实验是化工工程专业的重要实践课程，通
过仿真实验可以帮助学生更好地理解和掌握化工原理的基本知识和
实验技能。
希望本文对化工工程专业的学生有所帮助，祝学习顺利！。
仿真实验报告化学
仿真实验报告化学实验目的本实验旨在通过仿真模拟，探究化学反应中不同物质的相互作用及其影响因素。
实验原理本实验通过使用化学仿真软件，模拟了一系列化学反应。
化学仿真软件是一种基于物理模型的计算机程序，通过模拟分子间相互作用以及能量变化，展示化学反应的过程和结果。
实验步骤1. 打开化学仿真软件，并选择所需模拟实验。
2. 设定实验参数，包括反应物浓度、温度和压力等。
3. 运行仿真程序，观察反应的进行过程。
4. 记录观察到的现象和实验结果。
5. 分析实验数据，总结实验结果。
实验内容本实验选取了三个不同的化学反应进行仿真模拟：反应1：氢气与氧气的燃烧反应反应方程式：2H2 + O2 →2H2O在不同温度下，模拟氢气与氧气燃烧反应的进行过程，并记录生成的水分子以及反应物的消耗情况。
反应2：酸碱中和反应反应方程式：HCl + NaOH →NaCl + H2O模拟酸碱中和反应的进行过程，并观察反应物消耗情况以及生成物的生成情况。
反应3：金属腐蚀反应反应方程式：2Fe + O2 + H2O →Fe2O3·H2O模拟金属铁与氧气、水反应的进行过程，并记录反应物的消耗和生成物的生成情况。
实验结果经过仿真模拟，我们得到了以下实验结果：- 反应1：在不同温度下，氢气与氧气的燃烧反应随着温度的升高速度加快，反应物消耗较快，并生成大量水分子。
- 反应2：酸碱中和反应在反应开始时迅速进行，随着反应的进行，反应速率逐渐减缓，最终生成盐和水。
- 反应3：金属腐蚀反应中，金属铁与氧气、水反应生成铁的氧化物和水，反应速率受到水的存在以及氧气浓度的影响。
结论通过化学仿真实验，我们可以深入了解化学反应的进行过程和影响因素。
实验结果表明，温度、反应物浓度和反应物性质等因素对反应速率和生成物产生重要影响。
实验心得通过参与化学仿真实验，我对化学反应的原理和实验方法有了更深入的了解。
通过观察仿真实验的过程和结果，我发现化学反应是一个十分复杂的过程，受到多种因素的影响。
基于PCS 7的过程控制实验设计
基于PCS 7的过程控制实验设计史冬琳;门洪;李峰;刘剑钊【摘要】针对传统过程控制实验存在的一些缺点,基于西门子过程控制系统PCS 7设计了电厂锅炉综合自动控制系统,其中包括了过热蒸汽出口温度控制系统、燃料和送风控制系统、给水控制系统等.利用PCS 7中连续功能图(CFC)和顺序功能图(SFC)及仿真设备SMPT1000,实现各个回路的控制策略.实验结果表明,所设计的实验系统能够进行无扰切换,稳定运行,具有较强的抗干扰能力,且超调量小,响应速度快.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2015(030)007【总页数】4页(P45-48)【关键词】PCS 7;SMPT1000;锅炉综合控制【作者】史冬琳;门洪;李峰;刘剑钊【作者单位】东北电力大学自动化工程学院,吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林132012【正文语种】中文【中图分类】G642.0火力发电厂热工过程自动控制主要指锅炉、汽轮机及其辅助设备运行的自动控制。
随着锅炉不断向大容量、高参数发展以及直流锅炉的应用，就对实现自动控制有了迫切要求，而且锅炉的自动控制系统也更加复杂，所以一般讨论电厂热工过程的自动控制时，主要是针对锅炉而言[1]。
实际锅炉的综合自动控制研究存在着高温、高压、强非线性等问题，要解决实际生产过程中的复杂工况，则成为锅炉综合控制实验的一道难题。
通过西门子过程控制系统PCS 7中连续功能图（CFC）和顺序功能图（SFC）组态各种功能块，实现了对变量的控制并达到工艺要求；同时使用图形编辑器WinCC 完成对操作员站的组态，基于多种生产工艺过程的仿真系统SMPT1000实现对工业生产过程的监控。
文献[2]针对硫化促进剂M制备的工艺流程，采用专家规则控制器为主控制器、PID控制器为副控制器的串级控制进行温度分段控制，可稳定运行，达到较好的控制效果；文献[3]基于SIMATIC PCS 7 BOX完成对间歇过程的开车顺序控制，采用STEP 7的梯形图程序实现顺序控制，能够较好地完成化工过程控制的实验任务；文献[4]制定了锅炉燃烧系统、汽包水位系统、蒸汽温度等系统的控制策略，所设计的方案能够很好地满足生产、安全等指标，具有很强的工业实用性。
“过程控制系统”的计算机仿真实验教学
（） １燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制
Ａ
燃料流量被空对象为： （ 一击 Ｇ ）
１０ ５ Ｔ １
燃料流量至蒸汽压力关系为 ： Ｏ）一 ３ Ｇ 蒸汽压力至燃料流量关系为： （） ｌ Ｇｓ一
收稿 日 ： ０ ６ Ｏ ７ 修 回 日 ：ｏ ６ １ ０ 期 ２ Ｏ —１ 一１ ｝ 期 ２ ｏ —１ ３ 第 一作者 ： 方清城（９９ ）男， １６ － ， 广东揭阳人 ， 实验师 ， 从事电力电子技术 与控制系统的实验教学 。
Hale Waihona Puke 统组成 ： 蒸汽压力控制系统 、 燃料空气比值控制系统 和炉膛负压控制系统 。其原理方框图如图 １ 所示。
１２ 系统辩识 ．
１ 基于 Ｓｍｕｉｋ实验仿真 ｉ ｌ ｎ
Ｓｍ ｌ ｋ ｉ ｕｉ 是一种用 于实现计算机 仿真 的软件 ｎ 工具 ， 它是 Ｍａｌ ｔ ｂ的一个附加组件， ａ 用来提供一个 系统级的建模与动态仿真工作平台。仿真实验的主
Ｓ ｓｅ ，ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｎｒ ｄ ｃｓｔ ｄ １ ｒｃｓ ｏ ｔｏ ｓｓｅ ｂ ｏ ｔ ｒ ａｌｂ Ｓｍｕｉｋ ｙ ｔｍ ｈｓ ａ ｅ ｔ ｕ ｅ ｍｏ ｅ ａｐ ｏｅ ｓ ｎ ｒ１ ｙ ｔｍ ｙｓ ｆ ｉ ｏ ｏ ｃ ｗａｅＭ ｔ ／ ｉ ｌ ．Ｔｈ ｉ ａ ｎ ｅｓ ｍｕ
Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ｈ ｎ ｆ“ ｒ ｃ ｓ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ”Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌＴｅ ｃ ｉ ｇ ｏ Ｐ ｏ ｅ ｓＣｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｓ ｄ ｏ ｉ ｌ ｔｏ
Ｆ Ｎ ｎ －ｈｎ ， Ｕ ｈ ｎ － ａ ｇ Ａ Ｇ Ｑｉｇｅ ｅ ｇ Ｌ Ｏ Ｚ ｏ ｇｌ ｎ ｉ
火电机组仿真实习报告
火电机组仿真实习报告一、实习背景与目的随着我国经济的快速发展，电力行业作为国民经济的重要支柱，其安全性、稳定性和经济性日益受到广泛关注。
为了提高电力系统的运行效率，确保电力供应的稳定性，火电机组仿真培训成为了电力行业员工培训的重要内容。
本次实习，我有幸参与了火电机组仿真培训，旨在了解火电机组的基本运行原理，掌握火电机组运行操作技能，提高自身的专业素养。
二、实习内容与过程实习期间，我参与了火电机组仿真实验，实验内容包括：锅炉点火及升温升压、建立风烟系统、火电机组启动、停机、负荷调整等操作。
在实验过程中，我认真学习了火电机组运行的基本原理，掌握了火电机组运行操作技能，并对火电机组运行过程中可能出现的问题及处理方法有了更深入的了解。
1. 锅炉点火及升温升压在锅炉点火及升温升压实验中，我了解了锅炉点火操作过程，掌握了等离子和常规点火操作方法。
同时，熟悉了控制锅炉升温、升压的方法，学会了操作过程。
实验中，我注意到在点火过程中，要确保燃油压力、雾化蒸汽压力、温度正常，以保证燃油的顺利点火燃烧。
此外，还要注意控制空气流量，以避免形成可爆性的混合物。
2. 建立风烟系统在建立风烟系统实验中，我了解了空预器系统、引风系统及送风系统的作用。
实验过程中，我学会了如何启动空预器、火检冷却风机、吸风机系统和送风机系统。
同时，我还掌握了二次风暖风器系统的投入操作。
在实验中，我了解到各轴承润滑油系统冷却水的投运正常，以及着火探测系统和转子停转报警装置的正常工作对火电机组运行的重要性。
3. 火电机组启动、停机、负荷调整在火电机组启动、停机、负荷调整实验中，我掌握了火电机组的启动、停机流程，了解了在不同负荷下，如何调整燃烧器的位置、风量、燃油量等参数，以保证火电机组运行的经济性和安全性。
同时，我还学会了如何处理火电机组运行过程中可能出现的问题，如设备故障、参数异常等。
三、实习收获与反思通过本次实习，我对火电机组的运行原理和操作技能有了更深入的了解，提高了自己的专业素养。
仿真过程控制范文
仿真过程控制范文1.生产仿真实验结果的准确性和可靠性，确保实验结果能够反映实际情况。
2.控制仿真实验的时间和成本，确保实验能够在合理的时间和预算内完成。
3.调整仿真实验参数，以达到预定的目标。
1.参数设置和调整在进行仿真实验之前，需要对仿真模型的参数进行设置。
这些参数包括仿真模型的初值、边界条件、输入条件等。
参数设置要合理，以确保仿真模型的稳定性和可靠性。
在仿真过程中，可以根据需求对参数进行调整，以控制仿真实验的进程。
2.仿真模型验证仿真模型验证是指通过对仿真模型进行实验验证，来检验仿真模型的准确性和可靠性。
验证的过程通常包括数据对比、误差分析等步骤。
通过验证，可以了解到仿真模型的优点和不足之处，进而可以对仿真模型进行修改和改进，以提高仿真实验的准确性和可靠性。
3.控制模型拟合控制模型拟合是指通过对仿真模型进行参数拟合，使仿真实验结果更加符合实际情况。
在进行仿真过程控制时，可以通过拟合调整系数、函数形式等方法，以使仿真模型能够更好地拟合实际情况。
4.优化仿真实验优化仿真实验是指通过对仿真实验参数的调整，以使仿真实验能够达到预期的目标。
优化的方法可以是试错法、遗传算法、模拟退火算法等。
通过优化，可以使仿真实验的结果更加接近预期目标。
5.反馈调整总之，仿真过程控制是仿真实验中的一个关键环节，通过参数设置、模型验证、模型拟合、优化实验和反馈调整等方法，可以有效地控制和调整仿真实验的进程，提高仿真实验的准确性和可靠性。
这对于各个领域的仿真研究都至关重要，能够为进一步研究和应用提供准确的数据和可靠的方法。
CFD仿真在内燃机研究中的应用
CFD仿真在内燃机研究中的应用一、内燃机研究中的CFD仿真应用1.燃烧过程分析：内燃机在燃烧室内发生燃烧过程，CFD仿真可以模拟燃烧室内的燃烧过程，包括燃烧速率、燃烧效率、温度和压力分布等。
通过仿真可以优化燃烧室结构、燃烧参数，提高燃烧效率和降低污染物排放。
2.气缸内流动分析：气缸内的流动特性对内燃机性能有着重要影响，包括进气流动、压缩流动、燃烧和排气流动等。
CFD仿真可以模拟气缸内的流动过程，分析气缸内的压力、温度、速度分布，优化气缸几何形状和进气系统设计。
3.散热系统分析：内燃机在工作过程中会产生大量的热量，如果散热系统设计不合理会导致内燃机过热，影响性能和寿命。
CFD仿真可以模拟散热系统内的流动和传热过程，分析冷却效果，优化散热系统设计。
4.污染物排放分析：内燃机在燃烧过程中会产生一些有害的气体和颗粒物，包括一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等。
CFD仿真可以模拟燃烧过程中的排放物传输和分布，优化燃烧参数和排放控制设施，降低污染物排放。
5.整机性能优化：CFD仿真还可以模拟内燃机整机的工作过程，包括燃气轮机、柴油机、汽油机等，分析整机性能，优化设计参数，提高效率和降低能耗。
二、CFD仿真在内燃机研究中的优势1.提高研究效率：CFD仿真可以在计算机上进行模拟，不需要建立实际试验台，节约了时间和成本，提高了研究效率。
2.提高精度：CFD仿真可以对内燃机的流动和燃烧过程进行精确的模拟，分析结构细节和流场特性，提高了研究的精度。
3.可视化效果：CFD仿真可以将流动过程可视化，通过动画和图表展示出燃烧效果、流动变化等，便于工程师直观地了解内燃机的工作原理。
4.多参数分析：CFD仿真可以同时考虑多种因素对内燃机性能的影响，包括几何形状、材料选取、燃烧参数等，优化设计方案。
5.可再现性：CFD仿真可以对同一实验进行多次重复模拟，可以验证结果的可靠性和一致性，提高了科学研究的可信度。
综上所述，CFD仿真在内燃机研究中具有重要的应用价值，可以帮助工程师更好地理解内燃机的工作原理和流体特性，优化设计和提高性能。
过程控制：串级控制系统仿真
实验四 串级控制实验内容：SIMULINK 建模仿真 学生信息：自动化XXX 提交日期：20XX 年5月28日 报告内容： 串级控制一、实验目的1． 通过比较单回路控制系统与串级控制系统，进一步加深对串级控制的认识； 2． 掌握串级控制的参数整定方法。
二、实验设备1． 计算机1台2． MATLAB 7.X 软件1套。
三、实验步骤已知某串级控制系统的主副对象的传递函数G o1，G o2分别为：211,1001101o G s s ==++，121()101o o G s s =+，副回路干扰通道的传递函数为：221()201d G s s s =++。
1．用Simulink 画出串级控制系统的方框图及相同控制对象下的单回路控制系统方框图。
○1单回路控制系统方框图如下其中，PID C1为单回路PID 调节器，d1为一次扰动，取阶跃信号；d2为二次扰动，取阶跃信号；G o2为副对象，G o1为主对象；r 为系统输入，取阶跃信号；y 为系统输出，它连接到示波器上，可以方便地观测输出。
○2串级控制系统方框图如下其中，PID C1为主调节器，采用PD调节，PID C2为副调节器，采用P调节；q1为一次扰动，取阶跃信号；q2为二次扰动，取阶跃信号；G o2为副对象，G o1为主对象；r为系统输入，取阶跃信号；y为系统输出，它连接到示波器上，可以方便地观测输出。
2．选用PID调节器，整定调节器的参数，并绘制相应的单位阶跃响应曲线。
进行调节器的参数整定，当输入比例系数为260，积分系数为0，微分系数为140时，系统阶跃响应达到比较满意的效果，记录系统阶跃响应图。
采用这套PID参数时，二次扰动作用下，置输入为0，系统框图如下，记录系统的输出响应图。
采用这套PID参数时，一次扰动作用下，置输入为0，系统框图如下，记录系统的输出响应图。
综合以上各图可以看出采用单回路控制，系统的阶跃响应达到要求时，系统对一次和二次扰动的抑制效果不是很好。
过程控制仿真系统实验指导书
目录前言 (3)第一章对象特性测试实验 (4)第一节测试对象特性的方法 (4)实验一上水箱特性测试实验 (14)实验二下水箱特性测试实验 (15)实验三二阶液位特性测试实验 (16)实验四温度加热器特性测试实验 (17)实验五调节阀特性测试实验 (18)第二章单闭环控制系统实验 (19)实验一压力单闭环控制系统实验 (22)实验二温度单闭环控制系统实验 (23)实验三液位单闭环控制系统实验 (24)实验四流量单闭环控制系统实验 (25)实验五二阶液位控制系统实验 (26)第三章串级控制系统实验 (27)串级控制系统的设计与整定 (27)实验一上水箱液位和流量串级控制系统实验 (30)实验二上、下水箱液位串级控制系统实验 (32)第四章前馈控制系统实验 (34)前馈控制系统的原理 (34)实验一前馈反馈控制系统实验 (35)前言过程控制模拟仿真系统是通过计算机仿真技术，将各种过程物理对象转换成数学模型，开发出对象的一阶和二阶过程的动态特性数学模型，计算机动态模拟，达到和真实的控制系统相一致的仿真目的，在教学实验应用方面具有很好的效果。
在仿真系统界面中，设置有各种过程控制器件，包括变频器、水泵、电动调节阀、压力变送器、温度变送器、液位变送器、流量变送器、加热器等。
管道设置为两条回路，主回路用红色管道表示，副回路用白色管道表示，管道为动态流水显示。
在系统运行状态下，只要打开流水管道，就会观察到动态流水过程，比较形象直观。
同时，在各个器件上方的动态文本里显示的是当前的实际值，水箱上标有液位刻度，可以直观的观察液位高度。
系统最右上方一栏显示的是各器件变送的电流值，变送输出电流为标准电流4~20mA，右下方的为输入控制电流，是用来控制调节阀，加热器，变频器，输入电流为标准4~20mA。
该仿真系统将计算机内部变送电流数值通过牛顿模块输出为实际的电流值，而实际控制模拟输入电流又可通过牛顿模块转换为数字信号输入到计算机内。
竖炉焙烧过程METSIM动态模拟
竖炉焙烧过程METSIM动态模拟卢绍文;丁进良;刘琳琳【摘要】Shaft furnace roasting is widely used in the mineral concentration industry in China. Its key production quality index is magnetic tube recovery ratio (MTRR), which cannot be measured online. Therefore, in practice MTRR is controlled by the operational optimal control technique. The design of operational optimal control strategy heavily relies on experiments conducted on real industrial process, to establish the dynamic response relationship between MTRR and the major control variables. Such practice is of high cost and risk. To solve this problem, this paper introduces a dynamic model of shaft furnace roasting process based on METSIM, a metallurgical process simulation package. The model connects to a process controller, which is similar to the control system used in practice, forming a semi-physical simulation system. The dynamic relationship between MTRR and the temperature of the burning chamber can be achieved by carrying out virtual simulation experiment on the proposed system. The model has been validated by real data. The proposed system can be used as a testing and experiment tool for the design of operational optimal control system.%竖炉焙烧是我国赤铁矿选矿工业中常见的工艺环节。
过程控制仿真实验
过程控制实验实验一用临界比例度法整定单回路反馈控制系统一实验目的1熟悉临界比例度法的整定方法。
2了解阶跃响应的一般规律。
二实验原理临界比例度法是目前应用比较广泛的一种整定方法，这种方法的特点是：不需要对被控对象单独求取响应曲线，而直接在闭环反馈控制系统中进行整定(实验框图见实验指导书末)。
这种方法的要点是：使调节器对被控对象起控制作用，但调节器先要当作比例调节器(Ti=∞，Td=0)，从较大的比例度δ开始作实验，逐步减小比例度δ，每改变δ一次，作一次定值干扰实验，观察控制过程曲线，看看被控参数是否达到临界振荡状态，如果控制过程波动是衰减的，则应把比例度继续减小, 如果控制过程波动是发散的, 则应把比例度放大一些，一直实验到比例度减小到被控参数作临界振荡为止。
这时比例度就是临界比例度δk，来回波动一次的时间就是临界周期Tk (临界振荡曲线如图1-1 )图1-1这时控制系统已处于“临界状态”。
记下这时的波动周期Tk以及临界比例度δk，再跟据表1-2的经验公式，计算调节器的最佳参数。
表1-2三试验步骤1开机执行c：\ MATLAB(用鼠标双击MA TLAB图标) 进入MATLAB：“Command Windows”。
2在MATLAB命令窗口上键入M文件命令:mainmap0欢迎画面闪动5秒钟后，进入主窗口，如图1-4所示。
进行某一实验点击相应按钮，实验结束后点按退出按钮会回到这个窗口，已进行下一个实验，另外可以点按索引和详细情况进行查询，本实验点击实验一即可进入临界比例度法的演示实验。
图1-43 进入实验一显示窗口如1-5 所示。
先将Ti=∞(MATLAB中inf即为无穷大) Td=0 取一个比较大的δ(1/kp)开始试验。
建议选择参数：给定阶跃幅值 1仿真精度1-e3仿真步距0.1仿真点数1000图像显示点数10001/Kp 0.1图1-5(1)点击运行显示在现在参数下的系统阶跃响应图像如图1-6 。
过程控制实验报告_4
过程控制综合实验报告题目: 加热水箱仿真实验院系: 自动化学院班级: 自动化100X班学生:2014年1月一、被控对象描述如图1所示为加热水箱系统结构图, 冷水由V1101进入加热器, 当液位L1101达到5米时, 打开蒸汽加热阀V1103, 将温度加热到90度, 然后打开Q1102, 保持流量为40m3/h。
说明：1.液位L1101最大高度为6米, 超过6米水将溢出；2、液位L1101低于高度3米的时候, 不能够打开V1103进行加热, 否则会产生干烧现象；图1 加热水箱系统结构图二、检测仪表及执行机构1.检测检测点说明单位仪表位号Q1101 入水流量Q1102 出水流量Q1103 蒸汽流量L1101 液位高度T1101 容器内热水温度2.执行执行机构说明机构位号V1101 入水流量调节阀V1102 出水流量调节阀V1103 蒸汽流量调节阀3.开关执行机构说明阀位号XV1101 入水管线调节阀前阀XV1102 出水管线调节阀前阀XV1103 蒸汽管线调节阀前阀4.开关反馈信号开关阀信号检测位号XV1101_FB_OPEN XV1101阀开信号XV1101_FB_CLOSE XV1101阀关信号XV1102_FB_OPEN XV1102阀开信号XV1102_FB_CLOSE XV1102阀关信号XV1103_FB_OPEN XV1103阀开信号XV1103_FB_CLOSE XV1103阀关信号三、控制要求1.液位L1101保持在5m的高度；2.输出流量控制在40m3/h；3.温度T1101控制在90度；4.根据控制要求设计控制方案；5.创建CFC来构建控制回路；6.创建SFC实现系统启动、停止的过程7、设计WinCC组态画面, 能够在OS上供用户操作四、实验验收要求1.达到各项控制要求；2.输出流量调整到30m3/h, 系统要保持稳定；3.温度T1101设定调整到80度, 系统要保持稳定；4、液位调整到4m, 系统要保持稳定；五、控制方案设计我们的方案是用三个PID控制器分别控制被控的三个参数, 即液位高度、液体温度和出水流量,这种方案比较简单易实现,但是三个PID控制器不仅仅对自己所控制的量会产生影响, 一个控制器对另外两个控制器所控制的量会产生影响, 所以在设置PID参数的时候, 不能单独考虑, 必须几个PID参数进行协调设定, 才能达到控制目标。
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09/10学年第一学期《过程控制综合实验》实习任务书指导教师：班级：自动化地点：机房课程设计题目（范围）：燃烧过程控制综合仿真实验一、实习目的：《过程控制综合实验》是自动化专业专业课《过程控制工程》的后续实践性教学环节，是自动化专业的必修课。
本综合实验是为自动化专业《过程控制工程》课程服务的实践性教学环节，可以帮助学生完成从专业理论到工程实践的认识过程。
是培养学生综合运用《过程控制工程》的有关理论和技术知识解决实际问题，使学生初步体验过程控制系统的设计过程、设计要求、完整的工作内容和具体的设计方法，以达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。
《过程控制综合实验》是自动化专业专业课《过程控制工程》的后续实践性教学环节，是自动化专业的必修课。
通过综合实验，应能加强学生如下能力的培养：1、独立工作能力和创造力；2、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；3、查阅图书资料和各种工具书的能力；4、提高学生有关控制系统的程序设计能力；5、编写技术报告和编制技术资料的能力。
二、实习内容（包括技术指标）1、查找资料，确定控制系统物理模型，建立数学模型，确定性能指标；1（1）建立燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统统数学模型。
燃料流量被控对象：1132)(+=s s G s e 3-燃料流量至蒸汽压力关系约为：3)(=s G 蒸汽压力至燃料流量关系约为：3/1)(=s G 蒸汽压力检测变换系统数学模型：1)(=s G 燃料流量检测变换系统数学模型：1)(=s G 燃料流量与控制流量比值：2/1)(=s G 空气流量被控对象：1113)(+=s s G s e 2-（2）建立炉膛负压控制系统数学模型。
引风量与负压关系：1710)(+=s s G s e - 送风量对负压的干扰：132)(+=s s G2、利用Matlab 或应用稳定性判据对系统稳定性分析；用matlab 画出被控对象的bode 图，计算出相位裕量与增益裕量 3、利用Simulink 建立控制系统各部分参数整定仿真框图（1）燃料控制系统临界振荡仿真框图。
为使系统无静差，燃烧流量调节器采用PI 形式，即:sK K S G IP C +=)(,其中，参数P K 和I K 采用稳定边界法整定。
图2 系统临界振荡仿真框图图3 燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真框图（2）蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图。
在燃料流量控制系统整定的基础上，整定蒸汽压力控制系统参数。
系统整定仿真框图如图4所示。
图4 蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图（3）空气流量控制系统参数整定。
（4）负压控制系统参数整定。
负压控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似，此处不再赘述。
（5）负压控制系统前馈补偿整定。
采用动态前馈整定，其前馈补偿函数为：51517)(++=s s s G4、利用Simulink 建立燃烧炉控制系统仿真框图，得到仿真结果。
利用各整定参数对控制系统仿真，其框图如图5所示。
假定蒸汽压力设定值为10，炉膛负压设定值为5，系统受幅值±0.1的随机干扰。
图5 燃烧炉控制系统仿真框图三、成果要求1. 写出不少于5000字的综合设计实验说明书，统一用A4纸手工书写，字迹工整。
2.主要内容及装订顺序：封面、进度计划完成情况、成绩考核表、目录、正文、主要参考文献。
3.正文部分应包含以下几项内容：（1）控制系统简介（2）控制系统分析（3）控制系统参数整定仿真框图的建立（4）整个控制系统仿真框图的建立（5）写出设计工作小结。
对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获。
（6）设计报告严禁抄袭，如有雷同，按不及格处理。
四、时间安排目录1 控制系统简介 (1)2控制系统分析 (2)2.1 燃烧量控制 (2)2.2 送风量控制 (2)2.3 引风量控制（负压控制） (3)3利用Matlab或应用稳定性判据对系统稳定性分析 (4)3.1 稳定判定 (4)3.2 空气流量被控对象 (5)3.3 引风量与负压关系 (7)3.4 送风量对负压的干扰 (8)3.5 前馈补偿函数 (9)4利用Simulink建立控制系统各部分参数整定仿真框图 (11)4.1 燃料控制系统临界振荡仿真框图 (11)4.2蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图 (17)4.3 空气流量控制系统参数整定 (19)4.4 负压控制系统参数整定 (21)5 利用Simulink建立燃烧炉控制系统仿真框图以得到仿真结果 (23)6 总结 (25)主要参考文献 (26)燃煤锅炉的控制过程会受到许多不可测扰动的影响,加之过程含有时滞,故仅采用常规反馈控制很难有效地消除这些不可测扰动的影响。
目前常用的解决方法是估计扰动的模型,采用补偿的办法。
但锅炉实际运行中的扰动是无法完全估测或不易测量的。
简单的扰动模型不能对扰动作出完全的估计,因而给其控制带来很大困难。
而利用燃烧过程中可测量的输出量,推断不可测扰动对过程主要控制量影响的控制思想———推理控制正好可解决上述问题。
因此本系统的设计框图如下：图1.1控制系统图任务：使锅炉的燃烧工况与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济的运行。
2.1 燃烧量控制目的：使进入锅炉的燃料燃烧所产生的蒸汽量满足的外部负荷要求信号。
燃料量控制方案：燃料量控制采用单回路控制方式，副调节器燃料控制调节器接受蒸汽压力的信号。
燃料量控制系统为串级系统，主调节器接受反馈压力信号和压力定值信号比较后所得偏差经过主调节器运算后输出校正信号，该信号作用于副调节器入口作为定值信号。
副调节器输出调节信号去改变燃料量的值，以适应负荷要求，调节结束后，系统应保证机前压力恢复到给定值。
燃料量信号反馈到调节器入口，用以克服来自燃料侧的内扰。
2.2 送风量控制任务：保证锅炉燃烧过程的经济性控制方案：燃料流量与控制流量的比值G(s)=1/2。
采用单回路控制送风量。
2.3 引风量控制（负压控制）任务：引风量控制应使引风量与送风量相适应，并保持炉膛压力在要求的范围内。
控制方案：引风量调节器入口接受炉膛压力反馈信号和给定信号。
炉膛压力信号为被控量，正常时取两侧炉膛压力测量值得平均值，异常时两侧炉膛压力偏差超过允许范围，取两侧中的较大值。
炉膛压力控制为单回路控制系统，给煤量采用比例微分的形式作为前馈信号加到调节器PI算法的输出上对引风量进行校正。
测量值经过一阶惯性环节处理的目的是为减少信号波动的影响，使得执行机构减少波动，执行机构动作相对平稳对控制设备安全有利。
在这个系统中，高低负荷时控制的变化时调节器中自动改变比例来实现的。
前馈补偿信号：送风量调节器的输出。
目的是为了稳定炉膛压力，减小其动态偏差，更好地协调送，引风之间的关系。
3 利用Matlab 或应用稳定性判据对系统稳定性分析3.1 稳定判定1132)(+=s s G s e 3-s=tf('s'); num=2; den=[13 1]; G=tf(num,den); G.iodelay=3; bode(G)计算出相位裕量与增益裕量 [Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(G) Gw = 3.7283 Pw = 97.1000 Wcg = 0.5684 Wcp = 0.13323.2 空气流量被控对象1113)(+=s s G s e 2->> g=tf([3],[11 1],'inputdelay',2) Transfer function: 3 exp(-2*s) * -------- 11 s + 1 >> bode(g)计算出相位裕量与增益裕量>> [Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(g) Gw =3.0956Pw =80.0063Wcg =0.8393Wcp =0.25713.3 引风量与负压关系1710)(+=s s G s e - >> g=tf([10],[7 1],'inputdelay',1)Transfer function: 10 exp(-1*s) * ------- 7 s + 1 >> bode(g)计算出相位裕量与增益裕量 >> [Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(g)Gw = 1.1641Pw = 14.3208 Wcg = 1.6568 Wcp = 1.42103.4 送风量对负压的干扰132)(+=s s G >> g=tf([2],[3 1]) Transfer function: 2 ------- 3 s + 1 >> bode(g)计算出相位裕量与增益裕量 >> [Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(g) Gw = Inf Pw = 120.0007 Wcg = NaN Wcp = 0.57733.5 前馈补偿函数51517)(++=s s s G>> g=tf([7 1],[15 5])Transfer function: 7 s + 1 -------- 15 s + 5 >> bode(g)计算出相位裕量与增益裕量>> [Gw, Pw, Wcg, Wcp]=margin(g) Gw =InfPw =InfWcg =NaNWcp =NaN4 利用Simulink 建立控制系统各部分参数整定仿真框图4.1 燃料控制系统临界振荡仿真框图为使系统无静差，燃烧流量调节器采用PI 形式，即:sK K S G IP C +=)(,其中，参数P K 和I K 采用稳定边界法整定。
从PID 控制器的3个参数的作用可以看出3个参数直接影响控制效果的好坏,所以要取得较好的控制效果,就必须对比例、积分、微分3种控制作用进行调节. 总之,比例主要用于偏差的“粗调”,保证控制系统的“稳”；积分主要用于偏差的“细调”,保证控制系统的“准”；微分主要用于偏差的“细调”,保证控制系统的“快”。
过程控制系统中常用的P ID 校正装置传递函数为：()IP D K G s K K s s=++ 4-1 其中P K 、I K 、D K 分别是比例系数、积分系数、微分系数.Simulink 环境仿真的优点是:框图搭建非常方便、仿真参数可以随便修改。
表4-1 稳定边界法参数整定的计算公式使用稳定边界法整定PID 参数分为以下几步。
1)将积分系数I K 和微分系数D K 设为0，P K 置较小的值，使系统投入稳定运行。