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1、哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-I-摘 要反应釜是一种常用的化学反应容器，其内部反应机理较为复杂。研究通过控制其过程参数而控制化学反应过程，以提高产品的收率和质量的方法，对化工生产和生物制药等工业很有实用价值。本文全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，在对反应釜夹套加热系统的传热原理系统分析的基础上，根据热量平衡原理和反应釜的热量传递关系，采用机理建模和阶跃响应曲线方法建立了釜内温度的数学模型，并利用实验数据和理论分析验证了模型的有效性。关键词：反应釜；串级控制；MATLAB 仿真；温度 控制哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-II-AbstractThe
2、reaction kettle is a kind of common chemical reaction containers, its internal reaction mechanism is more complicated. Research through the control of its process parameters and the control of chemical reaction process, to improve the yield and quality products with the method of chemical production
3、 and biological pharmaceutical industry, etc have practical value.This paper analyzed the characteristics of the reaction kettle temperature change and control the difficulty, in the reaction kettle clip set of heating system of the heat transfer theory system on the basis of analysis, according to
4、the quantity of heat balance principle and the reaction kettle of heat transfer of the relationship, using mechanism modeling and step response curve method to establish the mathematical model of temperature in the kettle, and the utilization of the data and the theoretical analysis verify the effec
5、tiveness of the model.Keywords: the reaction kettle；cascade control；MATLAB；the temperature control哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-III-目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 课题的目的与意义 .1第 2 章 控制方案的确定 .32.1 反应釜的结构及工作原理 .32.2 反应釜釜底温度特点分析 .42.3 反应釜控制系统设计指标的确定 .52.4 方案比较 .62.4.1 单回路控制系统设计 .62.4.2 串级控制系统设计
6、.72.5 方案确定 .8本章小结 .9第 3 章 系统硬件设计 .103.1 主、副调节器的选择 .103.2 主、副调节 器的作用方式 .113.3 温度变送器 .123.4 调节阀的作用方式 .12本章小结 .13第 4 章 MATLAB 仿真设计及结果 .144.1 模拟 PID 算法及规律 .144.2 单回路控制系统仿真 .164.3 串级控制仿真 .19本章小结 .24结 论 .25致 谢 .26参考文献 .27附录 1 译文 .28附录 2 英文参考资料 .37哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-1-第 1 章 绪论1.1 课题背景化工生产在我国的国民经济建设中占有
7、很重要的地位。其生产过程往往伴随有物化反应、生化反应、相变过程等，过程机理十分复杂。化工过程的被控对象往往是高维、大时滞、严重不确定与非线性等，控制起来非常困难。化工生产经常在高温、高压、易燃、易爆等环境下运行，生产的安全性至关重要。研究化工生产过程自动检测和控制技术，是适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要，也是提高生产效率、改善劳动条件、保证安全生产的必然措施。在我国由于大中城市科学技术和工业自动化的发展步伐较快，近年来一些生产规模不大，而具有一定危险性的化工生产项目转移到农村和小城市，并常有爆炸、起火等安全事故发生。因此对于智能化检测和控制装置的呼声日益增高。由于许多化学工业、生物制药工业具有规模小、产品更新快的特点，使得多数的、小规模的反应釜、培养皿生产方式将长期存在下去。因此
