摘要：当代工业生产过程中，纯滞后环节伴随着大部分的工业生产过程，导致纯滞后现象产生的原因有很多，主要是由于以下三点引起的：能量的传输效率较低和对象容积较多以及高阶转换为低阶后会有一定的滞后产生，温度控制系统中常常会带有这种滞后环节。

温度是工业生产过程控制中很重要的被控变量，通常需对其进行有效可靠的控制。温度控制效果的好坏与生产成本的多少、经济价值的高低甚至生产时能否保证安全都密切相关。所以，研究先进的温度控制方法就显得很重要了。

“锅炉主系统”作为本次课题的核心，其数学模型的建立通过实验的方法来建立，分别用两种不同的控制方法：PID控制与Smith控制进行仿真实验。在锅炉温度的控制方面，到目前为止控制方案多种多样，最广泛使用的还是PID控制，但是PID控制也有不少不足之处，主要包括：PID参数的整定计算量大、外界干扰对控制效果的影响很明显，而且本课题的被控对象采用的是大时滞纯滞后环节，众所周知，PID控制不能起到补偿的作用，对这种环节的控制效果并不好，理论上来说Smith有预估作用可以应对这种现象。故此课题从控制机理上分析应该是Smith技术更有效但需仿真和实验验证。

    最后用Matlab对设计的系统进行仿真，仿真中遇到过一些问题与困难比如说PID控制参数的调节比较复杂，通过查阅文献得到解决，并且对于PID算法有了更深的理解，并最后成功得出仿真的结果并且加以分析，通过不同算法间的稳态特性值，如上升时间、超调量等等可以比较出不同算法之间彼此的优越性，总结不同控制算法彼此的优缺点以及运用DCS组态完成对温度控制系统的验证与分析，就能知道Smith控制在锅炉温控系统中是否实用。

关键词：PID，Smith, 水箱温度，DCS， 纯滞后

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1目的及意义-1

1.2研究概况及发展现状-1

1.2.1温度控制系统的研究现状与趋势-1

1.2.2 Smith预估控制技术研究现状-2

1.2.3 PID控制-2

1.2.4 Smith预估补偿技术研究现状-3

1.3本课题的主要研究内容-3

第2章 JX-300X DCS 系统-5

2.1 JX-300X DSC系统硬件-5

2.1.1 控制站硬件-5

2.1.2 多功能站和操作站硬件-5

2.2 JX-300X DCS系统软件-7

2.2.1系统组态软件-7

2.2.2 实时监控-7

2.3 SCX语言-7

第3章控制方案-9

3.1 PID控制技术-9

3.1.1 PID控制技术原理-9

3.1.2 PID控制中三个参数的作用-9

3.2 Smith预估控制技术-10

3.2.1 Smith预估控制技术原理-10

3.2.2 纯滞后对象的控制算法——大林算法-10

3.2.3 PID—Smith控制模型-11

3.2.4 模糊Smith控制技术-12

第4章 锅炉温度控制系统的软件仿真-13

4.1 基于PID控制技术的仿真-13

4.2 基于Smith预估控制技术的仿真-15

4.2.1常规PID-Smith控制模型仿真-15

4.2.2 模糊规则建立-16

4.2.3 模糊Smith模型的仿真-19

4.2.4 干扰、误差分别对两种仿真结果的影响-19

4.3 PID控制与Smith预估控制技术的比较-23

4.4本章小结-24

第5章控制技术在锅炉温度中的应用-25

5.1锅炉温度系统简介-25

5.2 组态过程-25

5.2.1建模思路-25

5.2.2 组态过程-26

5.3 系统响应结果分析-30

5.4 经济性、安全性分析及对社会发展的影响-30

5.4.1经济性-30

5.4.2安全性-31

5.4.3.本次设计对社会发展的影响-31

第6章 总结与展望-33

参考文献-34

致  谢-36