精馏塔温度模糊解耦控制系统的研究

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精馏塔温度控制系统设计

精馏塔温度控制系统设计精馏塔是一种常见的化工设备，用于分离液体混合物中的成分。

精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行，提高产品质量和产量的关键。

下面将详细介绍精馏塔温度控制系统的设计原理和步骤。

精馏塔温度控制系统的设计原理是根据精馏塔内部的物料性质和工艺要求，通过控制介质的流量和温度来实现温度的稳定控制。

精馏塔内部通常分为多个段落，每个段落都有一个特定的温度要求。

温度的控制涉及到对塔釜的加热和冷却以及介质的流量调节。

1.确定控制目标：根据工艺要求和产品规格，确定需要控制的温度范围和偏差，以及控制精度要求。

2.确定控制方法：根据工艺特点和实际情况，选择适合的控制方法。

常见的控制方法包括比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制等。

3.确定传感器：选择合适的温度传感器，用于测量精馏塔内部的温度。

常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻等。

4.确定执行器：根据控制目标和方法，选择合适的执行器。

常见的执行器包括电动调节阀、蒸汽控制阀等。

5.设计控制回路：根据控制方法和控制器的性能，设计控制回路。

控制回路包括传感器、控制器和执行器。

6.参数整定：根据实际情况和反馈调整，优化控制回路的参数。

参数整定通常包括比例增益、积分时间和微分时间等。

7.验证和优化：通过实际运行验证控制系统的性能，并根据实际情况进行反馈调整和优化。

总之，精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行，提高产品质量和产量的关键。

设计步骤包括确定控制目标、控制方法、传感器和执行器的选择、设计控制回路、参数整定以及验证和优化。

合理的设计能够使温度控制更加稳定和可靠。

解耦控制系统

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9.1.2 被控对象的典型耦合结构
对于具有相同数目的输入量和输出量的被控对象，典型的耦合结构可分为P规范耦合和V规范耦合。
图9-3为P规范耦合对象。
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它有n个输入和n个输出，并且每一个输出变量
Yi(i=1,2,3,…,n）都受到所有输入变量Ui(i=1,2,3,…,n）的影响。如果用pij(s)表示第j个输入量Uj与第 i个输出量Yi之间的传递函数，则P规范耦合对象的数学描述式如下：
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对于一个耦合系统，因为每一个控制变量不只影响一个被控变量，所以只计算在所有其他控制变量都固定不变的情况下的开环增益是不够的。因此，特定的被控变量Yi对选定的控制变量的响应还取决于其他控制变量处于何种状况。
对于一个多变量系统，假设 Y是包含系统所有被
控变量Yi的列向量；U是包含所有控制变量Uj的列向量。为了衡量系统的关联性质首先在所有其它回路均为开
从而求得耦合系统的相对增益ij。
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(2) 直接计算法现以图9-7所示双变量耦合系统为例说明如何由第一放
大系数直接求第二放大系数。引入P矩阵，式（9-10）可写成矩阵形式，即
Y Y 1 2 p p1 21 1p p1 2 2 2 U U 1 2 K K 1 21 1K K 1 2 2 2 U U 1 2 （9-14）
（9-13）
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从上述分析可知，第一放大系数pij是比较容易确定的，但第二放大系数qij则要求其他回路开环增益为较为复杂，特别是多变量系统。
事实上，由式（9-12）和式（9-13）可看出，第二放大系数qij完全取决于各个第一放大系数pij，这说明有可能由第一放大系数直接求第二放大系数，

基于模糊解耦的坩埚下降法晶体生长炉温度控制系统

基于模糊解耦的坩埚下降法晶体生长炉温度控制系统DOI ：10.19557/ki.1001-9944.2024.04.008陈祥烨1，王森林2，陈豪2（1.福州大学电气工程与自动化学院，福州350000；2.中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心，泉州362000）摘要：针对坩埚下降法晶体生长炉温度控制系统存在的非线性、滞后性、多温区耦合性等问题。

设计了模糊解耦控制器来对生长炉上、下两个温区的温度进行控制，该控制器能够根据上、下温区的实时温度误差以及温度误差变化率，调节两个温区加热棒的功率。

与传统解耦和PID 算法相比，该方法具有不依赖被控对象的精确数学模型，计算量小，算法设计简单等特点。

通过仿真将该方法分别与传统PID 算法和传统解耦PID 算法进行比较，仿真结果表明，该方法具有很好的动态性能、解耦能力和鲁棒性，有利于提升晶体生长炉的控温精度和加热效率。

关键词：坩埚下降法；晶体生长炉；多温区耦合系统；解耦控制；模糊控制中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：１００１鄄９９４４（２０24）04鄄００37鄄０5Temperature Control System of Crystal Growth Furnace with Bridgman 鄄stock 鄄barger Method Based on Fuzzy DecouplingCHEN Xiangye 1，WANG Senlin 2，CHEN Hao 2（1.College of Electrical Engineering and Automation ，Fuzhou University ，Fuzhou 350000，China ；2.Quanzhou Institute ofEquipment Manufacturing Haixi Institutes ，Chinese Academy of Sciences ，Quanzhou 362000，China ）Abstract ：Aiming at the problems of non 鄄linearity ，hysteresis and multi 鄄temperature coupling in the temperature control system of crystal growth furnace with crucible lowering method.A fuzzy decoupling controller is designed to control the temperature of the upper and lower temperature zones of the growth furnace.The controller can adjust the power of the heating rods in the two temperature zones according to the real 鄄time temperature error and the change rate of temperature pared with the traditional decoupling and PID algorithms ，this method has the advantages of precise mathematical model independent of the controlled object ，less computation and simple algorithm design.Through simulation ，the proposed method is compared with the traditional PID algorithm and the traditional decou 鄄pling PID algorithm respectively.The simulation results show that the proposed method has good dynamic perfor 鄄mance ，decoupling ability and robustness ，which is conducive to improving the temperature control accuracy and heat 鄄ing efficiency of the crystal growth furnace.Key words ：bridgman 鄄stockbarger method ；crystal growing furnace ；multi 鄄temperature coupled system ；decoupling con 鄄trol ；fuzzy control收稿日期：2023-10-18；修订日期：2024-02-05基金项目：福建省科技计划项目（2021T3022）作者简介：陈祥烨（1998—），男，硕士研究生，研究方向为自动控制；王森林（1988—），男，硕士，高级工程师，研究方向为复杂工业大数据嵌入式设备控制、软测量建模、软件系统及应用控制。

精馏塔常用控制方案简介

精馏塔常用控制方案简介1.1.2 精馏塔常用控制方案简介a）传统控制方案1）按物料平衡关系控制精馏塔物料平衡控制方式并不对塔顶或塔底产品质量进展直接的控制，而依据精馏塔的物料平衡及能量平衡关系进展间接控制。

其根本原理是，当进料成分不变和进料温度一定时，在持全塔物料平衡的前提下，保持进料量F、再沸器加热量、塔顶产品量D一定；或者说保持D/F和B/F一定，就可保证塔顶、塔底产品质量指标一定。

2）质量指标控制精馏塔质量指标由精馏塔产品的纯度表达，精馏塔产品的纯度直接影响因素为精馏段灵敏板温度与提馏段灵敏板温度。

因此，精馏塔质量指标控制方案与温度控制有直接联系。

3）温度控制当为了生产两种合格的产品，只有塔顶、塔底两种。

而没有侧线产品时，常用的控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔板的温度。

b）先进控制方案1）自适应解耦控制一些学者将自适应控制应用于精馏塔的不同组分控制。

但是．没有考虑控制回路之问耦合的影响。

目前已提出的多变量自适应解耦控制算法，只能对最小相位系统实现动态解耦，对非最小相位系统实现近似动态解耦，近来，有人根据精馏塔的特点提出了一种可以对闭环系统实现动静态解耦的自适应控制器，并在精馏塔上进展了实验。

2）多变量预测控制预测控制是一类以对象模型为根底的计算机控制算法，依据对象模型的不同，预测算法可粉为模型算法（MAC）、动态矩阵控制算法（DMC）、广义预测控制（GPC）等详细实现形式。

工业上应用说明：多变量预测控制到达了期望的效果，实现了常压塔的平稳操作，提高了装置适应处理量与原料性质变化的能力；并简化了控制过程，减少了劳动强度及人工干预，显著提高了产品的合格率。

1.2 问题的提出及解决问题的途径对于精馏过程中的温度控制系统，当只有塔顶、塔底两种产品，而没有侧线产品时，常用的控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔板的温度。

过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统

过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统(总34页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除过程控制系统与仪表课程设计目录一、研究对象........................................................................................... 错误!未定义书签。

二、研究任务........................................................................................... 错误!未定义书签。

三、仿真研究要求 (4)四、传递函数计算 (5)五、控制方案........................................................................................... 错误!未定义书签。

1. 单回路反馈控制系统 (6)1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图............................... 错误!未定义书签。

2) PID参数整定 (7)3) 系统仿真................................................................................... 错误!未定义书签。

4) 对象特性变化后仿真 (12)2. Smith预估补偿控制系统 ................................................................ 错误!未定义书签。

1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图............................... 错误!未定义书签。

2) 控制系统方框图....................................................................... 错误!未定义书签。

基于模糊控制算法的温度控制系统的设计自动化专业毕业设计毕业论文

基于模糊控制算法的温度控制系统的设计电气自动化专业摘要：以AT89C2051单片机为模糊控制器，结合温度传感变送器、A/D转换器、LED 显示器、固态继电器等，组成一个基于模糊控制算法的温度控制系统。

在此系统中，单片机将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量。

然后根据模糊控制算法得出控制量。

采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中固态继电器的导通时间，从而调节电炉温度，达到控制的目的。

从仿真结果可以看出，系统达到了预期目标。

关键词：单片机；模糊控制；测量变送Abstract: Using the AT89C2051 single chip computer as the Fuzzy controller, with temperature measure and adjust-convection instrument, A/D transformer , LED displayer, solid switch and so on, form a temperature control which based on Fuzzy control arithmetic.In such system, the single chip computer educe the control value based on the difference between the initialization and the measure value.Solid switch used as a analog PWM converter executor, change the close time in a decided periods, which aimed at control the temperature.Seen from the emulation result, system has reach the target.Keywords:Single chip microcomputer, Fuzzy control, measure and adjust-convection1引言温度控制在工业自动化控制中占有非常重要的地位。

温湿度解耦模糊控制系统的研究

温湿度解耦模糊控制系统的研究摘要：本文研究了温湿度解耦模糊控制系统，该系统能够根据温湿度的变化实现自动控制，达到精准控制环境温湿度的目的。

本研究采用模糊控制理论，将温度、湿度作为输入变量，根据室内外温湿度差异和用户需求对空调进行自动控制。

实验结果表明，该系统在控制精度和响应速度方面均具有良好的控制效果，可广泛应用于生产、办公和居住场所。

关键词：温湿度解耦；模糊控制；环境控制；空调系统1. 引言随着近年来生产、办公和居住场所对于舒适环境的要求越来越高，温湿度控制系统的应用逐渐广泛。

传统的温湿度控制系统通常只能分别对温度或湿度进行控制，对于温湿度之间的相互影响无法进行准确控制，造成了一定的能源浪费和不必要的体力消耗。

为解决这一问题，本文提出了一种温湿度解耦模糊控制系统，能够根据温湿度的变化实现自动调节，达到精准控制环境温湿度的目的。

2. 温湿度解耦模糊控制系统原理本系统采用模糊控制理论，将温度、湿度作为输入变量。

根据室内外温湿度差异和用户需求对空调进行自动控制。

具体而言，本系统设定了三个输入变量：室内温度、室内湿度、室外温度。

其中，室内温度和室内湿度的控制输出通过转换器转换为电压信号后送入控制器，室外温度由传感器直接采集，通过比较室内外温差以及用户需求反馈，控制系统通过判断当前温湿度条件，将输出指令精确地调节到适合舒适的状态。

本系统的控制步骤如下。

首先，根据测量到的温湿度值和用户需求，经过模糊推理得到控制量；其次，根据所得到的控制量控制空调输出；最后，将控制器输出的电信号送入空调系统中，实现温湿度的调节。

3. 实验结果及分析本文采用MATLAB软件进行模拟实验，测试了系统在不同条件下的控制精度和响应速度。

结果表明，本系统在控制精度和响应速度方面均具有良好的控制效果。

通过实验可知，该系统能够根据温湿度的变化实现自动控制，达到精准控制环境温湿度的目的。

4. 结论与展望本文研究了温湿度解耦模糊控制系统的原理和实验结果，该系统能够根据温湿度的变化实现自动控制，达到精准控制环境温湿度的目的。

一种模糊解耦控制系统的设计与仿真研究

ｔｅｎｃｓａｙｉｆｒｔｎ，ｅｙｗｓｏｅｅｐｆｒｄｃｕｌｇｓｓｅｈｅｅｓｒｎｏｍａｉａｎｗｗａａｐｎｄｕｅｏｐｉｙｔｍ．ＩｓｖｄｔｅｔｕｌｓｏｅｕｔｎｏｎｏｏｎｔａｅｈｒｂｅｆｄｄｃｉｆａｏｏａｃｒｔｔｅｔａｄｌｎｔｃｌａｃｌｔｄｔｅｄｃｕｌｇｆｒｕａｒｄｃｉｅＰｏｔｏｌｒｗｓｕｅｏｃｎｃｕａｅｍａｈｍａｉｌｃｍｏｅａｄｓｔｃｌｕａｅｈｅｏｐｉｍｌ．ＰｅｉｔＩｃｎｒｌａｓｄｔｏ — ｉｒｙｎｏｖｅ
ＤｅｉｎａｉｕａｉｎｓａｃｏｏｔｓｇｎｄＳｍｌｔｏＲｅｅｒｈｆａＳｒ
ｏｆＦｕｚｙＤｅｏｐｌｎｒｌＳｓｅｚｃｕｉＣｏｔｏｙｔｍｎｇ
ＺＨＡＮＧｉｇ，ＬｎＺＨＡＮＧｅ —ｙａＺＥＮＧＷｎｕｎ，ＨＥｎ — ｒｎａｇ
型的辨识和解耦器的精确计算。并采用预估Ｐ控制器，系统实施控制。仿真结果表明，用的新型模糊解耦方法具有较Ｉ对采
好的解耦能力且简单、易行，有较强的鲁棒性。
关键词：变量；耦；糊控制多解模中图分类号：Ｐ７Ｔ２３文献标识码：Ｂ
第７第８２卷期
文章编号：０６— ３８２１）８— １８— ４１０９４（００００１０

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的基础上，提出了一种塔顶和塔底温度模糊解耦控制方案。通过对塔顶和塔底温度的ＰＩＤ控制、解
耦控制、模糊解耦控制，进行了设定值扰动测试、过程扰动测试的仿真。结果表明，模糊解耦优于
ＰＩＤ控制和解耦控制，验证了模糊解耦控 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的可行性。
ａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅａｃｅｒｔａｉｎｐｕｒｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｗｏｒｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｓｔｉｌ — ｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｔｏｐａｎｄｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｋｉｎｄｏｆｔｏｗｅｒｔｏｐａｎｄｂｏｔｔｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅ．ＴｈｅｔｏｐａｎｄｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅＰＩＤｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ，ｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ，ｓｅｔｔｉｎｇ
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工业仪表与自动化装置
２０１３年第６期
精馏塔温度模糊解耦控制系统的研究
赵静
（西北工业大学明德学院机电工程系，西安７１０１２４）摘要：精馏过程属于多变量、时变、强耦合和具有分布参数的非线性过程，为了实现精馏塔塔顶和塔底的产品均需达到一定纯度的要求，在分析精馏塔工作特性以及塔顶和塔底的温度耦合特征
关键词：精馏塔；模糊控制；解耦控制中图分类号：ＴＰ２３文献标志码：Ａ文章编号：１０００— ０６８２（２０１３）０６— ００５０— ０５
ＺＨＡＯＪｉｎｇ
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭｉｎｇｄｅＣｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ＇ａｎ７１０１２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｂｅｌｏｎｇｓｔｏｍｕｈｉｖａｒｉａｂｌｅ，ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ，ｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｔｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｔｏｗｅｒｂｏｔｔｏｍｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｖａｌｕｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｐｒｏｃｅｓｓｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｅｓｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏ１．