专业综合类虚拟仿真实验  
 
流水线温度控制仿真系统
作者:admin      时间:2014-10-11 10:35:38   点击:701

实验地点:仰仪北楼616,指导教师:孙斌,联系电话:0571-86914568

本系统侧重于培养学生对温度在线校准、温度控制、系统辨识与模糊控制等专业知识的工程应用能力,并建立初步的工程观念。

项目概况

本系统针对测控、自动化等专业学生毕业设计、工程设计、认识实习、生产实习等教学环节,适用于《计算机控制系统》、《自动控制原理》、《自动控制工程》等课程。

系统属于工业控温流水线的仿真实验,实现了仿真学习、远程控制、虚拟仿真与实验验证结合的实验教学模式,在不足两米的长度内模拟工业炉膛产生的分段式高温环境,可根据有限采样点重建系统内温度场分布,建立基于MATLAB/Simulink的电加热炉炉温半实物仿真控制系统,界面软件利用Labview软件开发,内置经典PID控制、串级控制、前馈-反馈控制、智能控制、模块控制等控制算法模块,系统还具有远程网络控制功能。

系统还可作为教师进行控制模式研究、控制系统开发的科研平台,发表了《网络化温度校准系统的研究与实现》、《半实物仿真的电加热炉系统辨识与模糊控制》、《基于OPC和Matlab/Simulink的半实物仿真系统》、《Matlab在自动控制原理课程教学中的应用研究》等多多篇论文。

结构与功能

系统整体结构如图29所示,主要组成包括:不锈钢流水线输送系统、炉膛加热系统、加热送风系统、不锈钢集风系统、检测仪表及传感器系统、计算机控制系统等。

流水线温度控制仿真系统装置图

实验装置内部结构图

装置被划分成预热、高温、冷却三个温度工作区流程,可以模拟工业炉膛预热、高温、冷却三个工作区的温度控制,为学生提供与实际工业背景相似的操作条件。

学生可以自行对系统功能进行组合,设计控制回路、控制算法、人机界面等。部分实验界面分别如图所示。

系统部分仿真实验界面

可以开设的实验项目

实验一:自动化仪表基础实验

1、变频调速器的了解与实验

2、 电动球阀的了解与实验

3、温度变送器的了解与使用

4、风速仪的了解与使用

实验二: 对象动态特性测试

1、动态特性测试实验(单位阶跃法)

2、 反应曲线数据处理

实验三:自动调节系统的投运和参数整定

1、辐射式加热方式对炉膛的温度控制

2、送风加热方式对炉膛的温度控制

实验四:调节系统综合实验

1、流水线运行速度控制与调节

2、降温冷却水流量控制与调节

实验五:智能控制实验

1、炉温模糊控制实验

2、 炉温神经网络控制实验

3、多温区温度解耦控制实验

4、温度的自整定PID控制实验

5、加热炉远程网络控制实验

6、温度的预测控制实验

7、通过与MATLAB结合实现复杂温度控制实验。