文档介绍：理工学院
过程控制
课程设计报告
题目喷雾式乳液干燥器控制系统设计
项目成员
专业班级自动化091
指导教师
分院信息分院
完成日期 12年11月
目录
*项目组成员………………………………………………………………………1
1课程设计目的……………………………………………………………………1
2课程设计题目描述和要求………………………………………………………1
3课程设计报告内容………………………………………………………………1
、系统工作过程简介………………………………………………………2
、控制方案的设计…………………………………………………………3
、控制算法的设计…………………………………………………………3
4总结……………………………………………………………………………7
5参考书目………………………………………………………………………7
项目组成员
项目组成员
具体完成的工作
备注
蒋嘉楠
Matlab仿真,word制作以及选题
游翔
仿真以及选题程序调试
钱品武
后勤处理,答辩以及程序调试
喷雾式乳液干燥器控制系统设计
设计喷雾式乳液干燥器控制系统,通过MATLAB仿真,实现对该系统过程控制中达到稳定控制。对该系统描述其工艺,并画出其工艺流程图和系统方框图,然后设计出可行方案,进行相对的PID参数整定,最后将得到一个可行性很高的系统设计方案。
题目描述:2-3人为一个小组,以一个具体的工业过程为例,设计一个控制系统,完成相应的控制方案设计,完成系统的仿真,并有监控界面。
要求:系统的工艺描述;系统的性能指标;系统的控制方案;画出控制流程图,方框图;利用MATLAB进行算法的仿真;为工具,表现出系统的具体的动态工作过程,画出监控界面。
、系统工作过程简介
本课程设计的题目是喷雾式乳液干燥器控制系统设计。在众多的干燥设备中,喷雾式干燥器是应用较广的干燥器之一,是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥设备。能从液体直接干燥成粉体,这是喷雾式干燥器的最大优点;然而,热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。
喷雾式干燥器的工作原理是:用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中,物料与热空气成并流、逆流或混流的方式互相接触,使水分迅速蒸发,达到干燥的目的。
由于乳化物属于胶体物质,激烈搅拌易固化,也不能用泵抽送,因而采用高位槽的办法。浓缩的乳液由高位槽流经过滤器A或B,虑去凝结块和其他杂质,并从干燥器顶部由喷嘴喷下。有鼓风机将一部分空气送至换热器,用蒸汽进行加热,并将与来自鼓风机的另一部分空气混合,经风管送往干燥器,由下而上吹,以便蒸发掉乳液中的水分,使之成为粉状物,并随湿空气一起由底部送出进行分离。生产工艺对干燥后的产品质量要求很高,水分含量不能波动太大,因而需要对干燥的温度进行严格控制。
、控制方案的设计
被控对象的选择
按照生产要求,产品的质量取决于乳粉水分的含量。湿度传感器的精度低、滞后大,不易实现精确、快速的测量。而乳粉水分的含量与干燥器出口温度密切相关,且容易找到单值对应关系。因而可选择干燥器的出口温度作为被控参数(间接),从而实现对乳粉水分控制。
控制变量的选择
影响干燥器出口温度的变量有乳液流量记为f1(t),旁路空气流量记为f2(t),加热蒸汽量记为f3(t)三个因素,通过图1的调节阀1、调节阀2、调节阀3对这三个变量进行控制。选择其中之一均可得到相应的控制方案:
方案1以乳液流量f1(t)为控制变量,得到如下控制方案方框图:
方案2以旁路空气流量f2(t)为控制变量,得到如下控制方案方框图:
方案3以加热蒸汽量f3(t)为控制变量,得到如下控制方案方框图:
1)各环节的放大系数均为1;
2)温度测量变送器:假定温度测量变送元件的时间常数为5秒,即: ;
3)干燥器:干燥温度对于乳化物流量,,滞后时间为2秒的对象,即干燥器特性为
;
4)风管:只是一个流动通道,可近似的看作是一个滞后环节,对应于操作时的热风流速,滞后时间为3秒:。
5)两个时间常数为100s的环节:。
6)混合过程:加热器热风与旁路冷风的混合过程,可以看作时间常数为100秒的环节:。
方案1以乳液流量f1(t)为控制变量,得到如下Matlab仿真图:
经过运行,我们可以得到下面的仿真结果图:
方案2以旁路空气流量f2(t)为控制变量,得到如下Matlab仿真图:
经过运行,我们可以得到下