摘要：本文通过火电厂时滞系统入手，使用数学建模的思想，将其等效化成为一个PID控制系统。在研究等效PID系统的过程中，先确定PID系统的参数，包括比例环节的参数、比例-积分环节的参数和比例-微分环节的参数等。在确定参数后，使用matlab软件对配置好的PID系统进行模型建立。在模型建立成功后，再对PID模型进行仿真和性能分析。本文中引入了Smith补偿器的概念，对于需要预先判断信号控制的场合上，Smith补偿器对比于经典的反馈回路又有着可以超前补偿的特性。将Smith补偿器和时滞系统结合起来，就可以得到更加优越的自动控制系统。

本文以实际的生产环节入手，对于火电厂时滞系统进行过程控制的研究，在立题上非常新颖，又兼具实用性。对于之后的研究者有着参考价值。在工业生产的过程中，时滞现象是广泛并不同程度的存在着，但是具有时滞的过程一直是难以有效的被控制。正是因为纯延时现象的存在，才让被调量不能够及时的反映出系统已经发生的变化，即使测量信号到达了调节器，等到调节器对此做出反映，也需要经过纯延迟的这个时间以后，才会使被调量被影响，让他受到约束控制。因此，这样的一个过程必然会需要比较长的调节时间和有比较明显的超调量。所以，具有纯延时的过程在业内被公认为是比较难以控制的过程[8]，其难以控制的程度将会随着纯延迟过程占整个过程动态的比率的增加而增加。所以，这就需要我们研究出方法来控制时滞系统，这就是我研究该课题的意义。

关键词：火电厂时滞 PID 控制系统 MATLAB 数学建模

目录

摘要

abstract

1. 火电厂时滞系统的研究意义-1

1.1 电厂控制现状-1

1.2时滞系统发展历史-1

1.3 时滞系统研究现状-3

1.4课题主要研究内容及本文主要工作-4

1.5 本章小结-4

2. 火电厂时滞的改进办法-6

2.1火电厂中时滞系统研究的输入量-6

2.2 火电厂控制流程研究-6

2.2.1 发电机机组内配置-7

2.2.2 发电机组间配置-7

2.3 火电厂时滞自动化处理-7

2.4 火电厂时滞技术细节-8

2.5 本章小结-8

3. 建立PID模型-10

3.1 确定PID类型-10

3.1.1 比例环节-10

3.1.2 比例积分环节-10

3.1.3 比例微分环节-10

3.2 确定PID控制系统的参数-10

3.3 带有Smith补偿器的PID系统-11

3.3.1  Smith预估补偿的原理-11

3.3.2 Smith补偿器与PID控制的结合-12

3.4 串级控制的PID系统-12

3.5 内模控制的PID系统-13

3.6 PID系统评估思想-13

3.7 本章小结-13

4. MATLAB仿真研究-15

4.1 引入MATLAB-15

4.2 使用Simulink-15

4.2.1 经典PID模型建立-15

4.2.2 带Smith补偿器的PID模型建立-16

4.2.3 串级控制的PID模型建立-17

4.2.4 内模控制的PID模型建立-18

4.3 分析控制系统的适应性-19

4.4 本章小结-19

5. 系统仿真与验证-20

5.1 控制系统评估-20

5.2 分析结果-22

5.3 本章小结-22

结论与总结-23

参考文献-24

致谢-25