连续搅拌反应釜系统的设计与仿真概要.docVIP

吉林化工学院毕业设计说明书 连续搅拌反应釜系统的控制器设计与仿真 Controller Design and Simulation for CSTR 学生学号： 学生姓名： 严新宇 专业班级： 自动1102 指导教师： 王 野 职 称： 工程师 起止日期：2015.03.09～2015.06.26 吉 林 化 工 学 院 Jilin Institute of Chemical Technology摘 要 连续搅拌反应釜（CSTR）是发酵、化工、石油生产、生物制药等工业生产过程中应用最广泛的一种化学反应器，其控制质量直接影响到生产的效益和质量指标。对连续搅拌反应釜通过控制内部的工艺参数，如温度、压力、浓度等稳定，保证反应的正常运行。本文针对连续搅拌反应釜的数学模型，应用泰勒展开得到了线性状态空间表达式，在此基础上设计了LQR控制器，仿真结果表明，控制效果令人满意。 本将CSTR的非线性动态模型进行了输入输出线性化，得到CSTR线性状态空间模型。设计出连续搅拌反应釜的极点配置控制器并对系统进行仿真。设计出连续搅拌反应釜的LQR控制器并对其系统进行仿真。并对两种控制方法的控制效果进行了比较。 Abstract Continuous stirred tank reactor (CSTR) is the most widely used in fermentation, chemical engineering, petroleum production, bio pharmaceutical and other industrial production process as a chemical reactor, control the quality directly affect the production efficiency and quality index. For continuous stirred tank reactor by controlling the process parameters, such as temperature, pressure, concentration and so on, ensure the normal operation of the reaction. In this paper, based on a continuous stirred reactor mathematical model, the application of Taylor expansion is obtained for the linear state space representation, on this basis, design the LQR controller. Simulation results show that the control effect is satisfactory. In this paper, the nonlinear dynamic model of CSTR is linearized, and the CSTR linear state space model is obtained. The pole assignment controller for continuous stirred tank reactor was designed and the simulation of the system was carried out. The LQR controller of the continuous stirred tank reactor is designed and the system is simulated. The control effect of the two control methods is compared. Key Words: Continuous Stirred Tank; LQR Controller; MATLAB Simulation目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪论 2 1.1 课题背景及目的意义 2 1.2 国内研究现状 2 1.3 国外研究现状 3 1.4 连续反应搅拌釜的控制技术 4 1.5 仿真技术 4 1.5.1 数字仿真概述 4 1.5.2 MATLAB仿真软件 8 1.6本设计的主要研究内容 10 第2章 连续搅拌反应釜的数学模型 12 2