加热炉出口温度控制系统的设计
CALFENGHAI2020YEARYICAI_JINGBIAN
f二○一六～二○一七学年第一学期
信息科学与工程学院
课程设计报告书
课程名称：班级：学号：姓名：指导教师：
二○一六年十月
f1设计题目
加热炉出口温度控制系统的设计
2设计任务
图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。
T1
燃料
被加热物料
图1加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。
3设计要求
1绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。2以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。
3假设主对象的传递函数为
G01s

s
11s

2
，副对象的传递函数为
G02
s

s
11
，主、副控制器的传递函数分别为
Gc1s

Kc1

12s
，
Gc2
s

Kc2
，
Gm1sGm2s1，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。
f4利用simuli
k实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。
一．单回路反馈控制系统的设计
控制器

控制阀
炉膛
温度变送器
加热炉出口温度
单回路反馈控制系统结构框图
原料出口温度T受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量和燃烧值的影响。在原料流量一定的情况下，在燃料入口处安装一个调
节阀，控制进入管式加热炉的燃料流量，调节阀的开度大小由原料
出口温度值控制，构成管式加热炉的燃料流量，调节阀的开度大小
由原料出口温度值控制，构成管式加热炉出口温度单回路反馈控制
系统。
二．串级控制系统的设计
单回路控制系统的控制效果较差，很难达到满意的效果。采用串
级控制系统，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，
构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统。
主控制器
副控制器

控制阀
副检测丶变送装置
炉膛温度
出口温度
主检测丶变送装置
f串级控制系统回路的结构框图
串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力由于副回
路的存在，减小r