基于SIMULINK的精餾控制仿真研究

1、elec 基基于于 SIMULINKSIMULINK 的精餾控制仿真研究的精餾控制仿真研究 摘 要 下載需知下載需知 SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionP

2、arbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFoLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoints2SelectionParagraphFormatL

3、ineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLine 本站上傳的文檔資源均來自互聯(lián)網(wǎng)，以分享為目的，為 有需要者提供學(xué)習(xí)與參考，版權(quán)為原作者所有，若侵犯到原作 者的權(quán)益, 請(qǐng)?zhí)岢鲋刚? 及時(shí)與網(wǎng)站客服聯(lián)系，并提供必要的 證據(jù)，

4、如屬實(shí)，網(wǎng)站會(huì)在第一時(shí)間進(jìn)行處理，立即刪除相應(yīng)下 載鏈接頁面并將文檔刪除。 SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionParbbbbbbbbbbbbbbbbbbb

5、bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFoLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoin

6、tsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLines 本站上傳的文檔，在文檔排版上進(jìn)行過整理，并未對(duì)內(nèi) 容進(jìn)行增加或刪除，因此，本站并不保證文檔質(zhì)量，因此下載 之前，務(wù)必先預(yù)覽一番，因?yàn)轭A(yù)覽與下載的內(nèi)容完全一樣，所 以如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)容有問題，請(qǐng)不要下載。 electio

7、nParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionParbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFo

8、LineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPo

9、intselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLin 下載后的 word 文檔均可進(jìn)行復(fù)制、編輯，沒有密碼保 護(hù)，PDF 格式均可轉(zhuǎn)換成 word，PPT 文檔可直接進(jìn)行修改。因 上傳需要對(duì)文檔進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中有可能不能正常閱讀或 是下載后不能編輯，遇到這種問題，可以留言，留下郵箱地址， 我們會(huì)把原始文檔發(fā)送到你的郵箱。 electionParagraph

10、FormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionParbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFoLineSpacin

11、gLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselecti

12、onParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLin 在化工生產(chǎn)過程中，精餾是提純產(chǎn)品的主要手段，廣泛地應(yīng)用于各類化工 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。因此，精餾控制是一種常見的化工過程控制，精餾控制的 理論、仿真、實(shí)驗(yàn)和工程研究，將促進(jìn)過程控制理論的發(fā)展和應(yīng)用。 MATLAB 是一種科學(xué)計(jì)算軟件，它是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語 言。SIMULINK 是基于框圖的仿真平臺(tái)，它掛接在 M

13、ATLAB 環(huán)境上，以 MATLAB 的 強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。 本課題首先要建立一個(gè)基于 SIMULINK 功能模塊的精餾控制仿真研究平臺(tái)， 即以典型的精餾工業(yè)生產(chǎn)過程為被控對(duì)象、以常規(guī) PID 為調(diào)節(jié)器的精餾控制系 統(tǒng)。然后研究這個(gè)精餾控制系統(tǒng)在單位階躍輸入和階躍擾動(dòng)作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 被控對(duì)象參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)在單位階躍輸入和階躍擾動(dòng)作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，控制 器參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)在單位階躍輸入和階躍擾動(dòng)作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，全面考察精 餾控制系統(tǒng)的性能，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)控制方案的仿真研究，分析有關(guān) 精餾控制的最新成果，為后續(xù)精餾控制的實(shí)驗(yàn)和工程研究建立必要的基礎(chǔ)。

14、本設(shè)計(jì)綜合了自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、過程控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng) 仿真等方面的專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練了仿真軟件 SIMULINK 的使用能力，建立了進(jìn)行 科學(xué)研究的基本方法：要解決的問題、所使用的方法、仿真得到的結(jié)果、對(duì)結(jié) 果進(jìn)行分析得出的結(jié)論。 關(guān)鍵詞：精餾 PID 控制 SIMULINK 仿真 AbstractAbstract In chemical manufacturing process, distillation is the main means, purification products widely used in all kinds of chemical products pr

15、oduction process. Therefore, distillation control is a common chemical process control, distillation control theory, simulation and experiment and engineering research, will promote the development of the process control theory and its application. MATLAB is a scientific computing, software, it is a

16、 kind of takes matrix based interactive program calculation language. SIMULINK is based on simulation platform of the diagram, articulated in the MATLAB environment, with MATLAB powerful computing functions as the basis, intuitive module is simulated and calculated. This topic first to establish a f

17、unction modules based on SIMULINK rectification control simulation platform, namely to typical distillation industrial production process for controlled object, to the conventional PID control system for the regulator distillation. Then study the distillation control system in the unit step inputs a

18、nd Laplace domain under the action of dynamic response disturbance, controlled object parameters change system in the unit step inputs and Laplace domain under the action of dynamic response disturbance, the system when controller parameters change in unit step inputs and Laplace domain under the ac

19、tion of dynamic response disturbance, comprehensive distillation control system performance, based on which the various improved control scheme simulation research, analysis of the latest achievements about distillation control for the subsequent distillation control, the experiment and engineering

20、research to establish the necessary foundation This design integrated automatic control principle, computer control technology, process control system and control system simulation etc professional knowledge, training simulation software SIMULINK use ability, established the basic methods of scienti

21、fic research, problems to solve, use method, the simulation results obtained, the results are conclusion. Keywords:Keywords: distillation PID control simulink simulation 目 錄 目 錄.3 第 1 章 緒 論.4 第 2 章 MATLAB/SIMULINK 基礎(chǔ)知識(shí) .6 第 3 章 精餾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.17 3.1 設(shè)計(jì)方案 .17 3.2 選塔依據(jù) .18 3.3 設(shè)計(jì)思路 .18 第 4 章 精餾塔板的工藝設(shè)計(jì).19

22、4.1 精餾塔全塔物料衡算 .19 4.2 理論塔的計(jì)算 .19 4.3 塔徑的初步設(shè)計(jì) .21 第 5 章 基于 MATLAB/SIMULINK 的精餾控制系統(tǒng)仿真.23 5.1 精餾塔前饋采樣仿真 .23 5.2 精餾塔液位控制曲線圖 .27 5.3 精餾塔相關(guān)參數(shù)計(jì)算 .29 5.4 精餾過程的節(jié)能 .31 第 6 章 結(jié) 論.32 致 謝.33 參考文獻(xiàn).34 第 1 章 緒 論 現(xiàn)代化的化工生產(chǎn)日益朝著綜合化方向發(fā)展，對(duì)一個(gè)裝置或一個(gè)過程和設(shè) 備孤立地進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)操作管理的傳統(tǒng)做法已不能適應(yīng)要求，必須將其作為 一個(gè)整體系統(tǒng)研究；隨著石油化工裝置日趨大型化，要求現(xiàn)實(shí)最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu) 控

23、制和管理，已達(dá)到節(jié)省裝置投資、降低生產(chǎn)操作費(fèi)用和成本費(fèi)用以及和環(huán)保 要求的目的；生產(chǎn)過程的連續(xù)化和為節(jié)省能源而集成度不斷提高的裝置是設(shè)備 的操作條件愈來愈苛刻，對(duì)過程的自動(dòng)化提出了更高的要求，過去只對(duì)個(gè)別回 路進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的方法已不能滿足要求，必須結(jié)合過程的動(dòng)態(tài)和定態(tài)數(shù)學(xué)模型， 將整個(gè)控制對(duì)象當(dāng)作一個(gè)整體進(jìn)行研究，采用電子計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行系 統(tǒng)優(yōu)化控制；化工產(chǎn)品的不斷更新與工業(yè)逐級(jí)放大技術(shù)落后間的矛盾，要求將 過去的模擬、逐級(jí)放大的方法改為數(shù)學(xué)模擬的方法指導(dǎo)放大和設(shè)計(jì)以縮短工業(yè) 化周期，減少人力物力的消耗；電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)方 法及現(xiàn)代控制論方法在化學(xué)過程中的應(yīng)

24、用，促使人們?cè)诨て髽I(yè)的組織管理、 生產(chǎn)過程的開發(fā)研究、設(shè)計(jì)中采用新的概念，于是在化學(xué)、工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、 控制論和計(jì)算技術(shù)等學(xué)科的邊緣產(chǎn)生了化工系統(tǒng)工程著一新興的學(xué)科。在工程 實(shí)際中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，則很 難準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿 真。 近年來，MATLAB 已成為科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中最重要的工具之一。在歐美 大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、熟悉信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通 行、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把 MATLAB 作為授課內(nèi)容。 這幾乎成了 21 世紀(jì)教科書與舊版教科書的標(biāo)志性區(qū)別。

25、 。為適應(yīng)計(jì)算機(jī)輔助教 學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)許多 工科學(xué)院的電氣相關(guān)專業(yè)也開設(shè)了類似于“MATLAB 及系統(tǒng)仿真”等相關(guān)課程作為學(xué)生的專業(yè)選修課程。 以往在電廠自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，常常需要進(jìn)行大量的數(shù) 學(xué)運(yùn)算。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)時(shí)代，通常的做法是借助高級(jí)語言 Basic、Fortran 或 C 語言等編制計(jì)算程序，輸入計(jì)算機(jī)做近似計(jì)算。但是這需要熟練的掌握所運(yùn) 用的語法規(guī)則與編制程序的相關(guān)規(guī)定，而且編制程序不容易，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 目前，比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件是 MATLAB。1980 年美國(guó)的 Cleve Moler 博士研制的 MATLAB 環(huán)境（語言）對(duì)控制系統(tǒng)的理論及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

26、 技術(shù)起到了巨大的推動(dòng)作用。由于 MATLAB 的使用極其容易，不要求使用者具 備高深的數(shù)學(xué)與程序語言的知識(shí)，不需要使用者深刻了解算法與編程技巧，且 提供了豐富的矩陣處理功能，因此控制理論領(lǐng)域的研究人員很快注意到了這樣 的特點(diǎn)。尤其 MATLAB 應(yīng)用在電廠自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)仿真上，更 體現(xiàn)出它巨大的優(yōu)越性和簡(jiǎn)易性。 使用 MATLAB 對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是：以控制系統(tǒng)的傳 遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用 MATLAB 的 Simulink 工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。 本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是基于 SIMULINK 功能模塊的精餾控制仿真研究擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 可以通過該試驗(yàn)平臺(tái)了解相關(guān)的過程

27、裝備的工作原理以及操作流程，并且可以 通過和好的人機(jī)界面監(jiān)控過程裝備的運(yùn)行，還可以通該模型了解過程設(shè)備的工 作機(jī)理，輔助過程控制課程的學(xué)習(xí)。 總體上說，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。精餾是石油化工、煉油生產(chǎn)過程 中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其目的是將混合物中各組分分離出來，達(dá)到規(guī)定的 純度。精餾過程的實(shí)質(zhì)就是迫使混合物的氣、液兩相在塔體中作逆向流動(dòng)，利 用混合液中各組分具有不同的揮發(fā)度，在相互接觸的過程中，液相中的輕組分 轉(zhuǎn)入氣相，而氣相中的重組分則逐漸進(jìn)入液相，從而實(shí)現(xiàn)液體混合物的分離。 第 2 章 MATLAB/SIMULINK 基礎(chǔ)知識(shí) 2.1 MATLAB 介紹 Matlab(Matrix L

28、aboratory)是美國(guó) MathWorks 公司開發(fā)的一套高性能的數(shù)值分析和計(jì) 算軟件，用于概念設(shè)計(jì),算法開發(fā),建模仿真,實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境，是目前最好的科 學(xué)計(jì)算類軟件之一。 MATLAB 將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶提供了一個(gè) 強(qiáng)有力的科學(xué)及工程問題的分析計(jì)算和程序設(shè)計(jì)工具，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算、文 字處理、可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能，是具有全部語言功能和特征的新一代軟件開發(fā) 平臺(tái)。 MATLAB 已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺(tái)、功能強(qiáng)大的大型軟件。在歐美等國(guó)家 的高校，MATLAB 已成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)

29、處理、時(shí)間序列分 析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須掌 握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)開發(fā)部門，MATLAB 被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種 具體問題。在中國(guó)，MATLAB 也已日益受到重視，短時(shí)間內(nèi)就將盛行起來，因?yàn)闊o論哪個(gè)學(xué) 科或工程領(lǐng)域都可以從 MATLAB 中找到合適的功能2。 2.1.1 MATLAB 的主要組成部分 MATLAB 系統(tǒng)由 5 個(gè)主要的部分構(gòu)成： (1) 開發(fā)環(huán)境(Development Environment)：微 MATLAB 用戶或程序編制員提供的一套 應(yīng)用工具和設(shè)施。由一組圖形化用戶接口工具和組件集成：包括 MAT

30、LAB 桌面、命令窗口、 命令歷史窗口、編輯調(diào)試窗口及幫助信息、工作空間、文件和搜索路徑等瀏覽器。 (2) MATLAB 數(shù)學(xué)函數(shù)庫(Math Function Library)：數(shù)學(xué)和分析功能在 MATLAB 工具箱 中被組織成 8 個(gè)文件夾。 elmat 初步矩陣，和矩陣操作。 elfun 初步的數(shù)學(xué)函數(shù)。求和、正弦、余弦和復(fù)數(shù)運(yùn)算等 specfun 特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)。矩陣求逆、矩陣特征值、貝塞爾函數(shù)等； matfun 矩陣函數(shù)用數(shù)字表示的線性代數(shù)。 atafun 數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換。 polyfun 插值，多項(xiàng)式。 funfun 功能函數(shù)。 sparfun 稀疏矩陣。 (3) MATLA

31、B 語言：(MATLAB Language)一種高級(jí)編程語言（高階的矩陣/數(shù)組語言） ，包 括控制流的描述、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出及面對(duì)對(duì)象編程； (4) 句柄圖形：(Handle Graphics) MATLAB 制圖系統(tǒng)具有 2 維、三維的數(shù)據(jù)可視化， 圖象處理，動(dòng)畫片制作和表示圖形功能。可以對(duì)各種圖形對(duì)象進(jìn)行更為細(xì)膩的修飾和控制。 允許你建造完整的圖形用戶界面（GUI），以及建立完整的圖形界面的應(yīng)用程序。制圖法功 能在 MATLAB 工具箱中被組織成 5 個(gè)文件夾：二維數(shù)圖表（graph2d）、三維圖表 （graph3d）專業(yè)化圖表（specgraph）、制圖法（graphics）、圖

32、形用戶界面工具 （uitools）。 (5) 應(yīng)用程序接口：(Applied Function Interface) MATLAB 的應(yīng)用程序接口允許用戶 使用 C 或 FORTRAN 語言編寫程序與 MATLAB 連接。 2.1.2 MATLAB 的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(System Developing Environment) 1操作桌面(Operating Desktop) （1）桌面布局：6 個(gè)窗口 命令窗口（Commend Window） 、工作空間窗口（Workspace） 、當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory ） 、命令歷史窗口（ Commend History ） 、

33、啟動(dòng)平臺(tái) （Launch Pad） 、幫助窗口 （Help） 、M 文件優(yōu)化器（Profiler） 。 （2）菜單和工具欄；(Menu and toolbar) 操作桌面上有 6 個(gè)菜單和帶有 9 個(gè)快捷按鈕 的工具欄組。 （3）改變桌面設(shè)置：(Setting) File 菜單中 Preference 對(duì)話框中設(shè)置。 2命令窗口：(Command window)MATLAB 的主要交互窗口。 用于輸入 MATLAB 命令、函數(shù)、數(shù)組、表達(dá)式等信息，并顯示圖形以外的所有計(jì)算結(jié)果。 還可在命令窗口輸入最后一次輸入命令的開頭字符或字符串，然后用鍵調(diào)出該命令行。 3工作空間窗口：(Workspace

34、Window) 用于儲(chǔ)存各種變量和結(jié)果的空間，顯示變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)及數(shù)據(jù)類型，對(duì)變量 進(jìn)行觀察、編輯、保存和刪除。臨時(shí)變量不占空間。 為了對(duì)變量的內(nèi)容進(jìn)行觀察、編輯與修改，可以用三種方法打開內(nèi)存數(shù)組編輯器。雙擊 變量名；選擇該窗口工具欄上的打開圖標(biāo)；鼠標(biāo)指向變量名，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出選擇菜單， 然后選項(xiàng)操作。 欲查看工作空間的情況，可以在命令窗口鍵入命令 whos（顯示存在工作空間全部變量 的名稱、大小、數(shù)據(jù)類型等信息）或命令 who（只顯示變量名） 。 4當(dāng)前目錄瀏覽器：(Current Directory) 用于顯示及設(shè)置當(dāng)前工作目錄，同時(shí)顯示當(dāng)前工作目錄下的文件名、文件類型及目錄

35、的 修改時(shí)間等信息。只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件及函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。 設(shè)置當(dāng)前目錄可以在瀏覽器窗口左上角的輸入欄中直接輸入，或點(diǎn)擊瀏覽器下拉按鈕進(jìn) 行選擇。還可用 cd 命令在命令窗口設(shè)置當(dāng)前目錄，如： cd c:mydir 可將 c 盤上的 mydir 目錄設(shè)為當(dāng)前工作目錄。 5命令歷史窗口：(Command History) 記錄已運(yùn)行過的 MATLAB 命令歷史，包括已運(yùn)行過的命令、函數(shù)、表達(dá)式等信息，可進(jìn) 行命令歷史的查找、檢查等工作，也可以在該窗口中進(jìn)行命令復(fù)制與重運(yùn)行。 6啟動(dòng)平臺(tái)：(Launch Pad) 幫助用戶方便地打開和調(diào)用 MATLAB 的各種程序、函數(shù)和幫助文件

36、。 平臺(tái)列出了系統(tǒng)中安裝的所有的 MATLAB 產(chǎn)品的目錄，可以通過雙擊來啟動(dòng)相應(yīng)的選項(xiàng)。 7MATLAB 的搜索路徑：(Searching Path) MATLAB 定義的一系列文件路徑的組合，缺省狀態(tài)下包括當(dāng)前路徑和已安裝的全部工具 箱的路徑。 搜索目錄的設(shè)置通過選擇主菜單 Set Path 菜單項(xiàng)進(jìn)行。 用 Add Folder按鈕可以將某一目錄加入搜索路徑，選擇 Add with Subfolder按鈕 可將選中目錄的子目錄也包括在搜索路徑中。 8內(nèi)存數(shù)組編輯器：(Array Editor) 提供對(duì)數(shù)值型或字符型二維數(shù)組的顯示和編輯功能，對(duì)其他數(shù)據(jù)類型都不能編輯。通過 工作空間窗口打開

37、所選的變量時(shí)，該編輯器啟動(dòng)。 2.2 SIMULINK 仿真基礎(chǔ) SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與 MATLAB 語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于 Windows 的模型化圖形輸入，其結(jié) 果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上3。 1所謂模型化圖形輸入是指 SIMULINK 提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶 只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì) 這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl 文件進(jìn)行 存?。?，進(jìn)而

38、進(jìn)行仿真與分析。 2Simulink 可將系統(tǒng)分為從高級(jí)到低級(jí)的幾個(gè)層次，每層又可以細(xì)分為幾個(gè)部分，每 層系統(tǒng)構(gòu)建完成后，將各層連接起來構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)。模型創(chuàng)建完成后，可以啟動(dòng)系統(tǒng)的 仿真功能分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，其內(nèi)置的分析工具包括各種仿真算法、系統(tǒng)線性化、尋求平 衡點(diǎn)等。仿真結(jié)果可以以圖形方式在示波器窗口顯示，也可將輸出結(jié)果以變量形式保存起來， 并輸入到 MATLAB 中以完成進(jìn)一步的分析。 3. Simulink 可以仿真線性和非線性系統(tǒng)，并能創(chuàng)建連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間或二者混合的 系統(tǒng)。支持多采樣頻率系統(tǒng)。 2.2.1 SIMULINK 啟動(dòng) 在 MATLAB 命令窗口中輸入 simuli

39、nk，結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為 Simulink Library Browser 的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。 也可以通過 MATLAB 主窗口的快捷按鈕來打開 Simulink Library Browser 窗口。 2.2.2 SIMULINK 的模塊庫介紹 整個(gè) Simulink 模塊庫是由各個(gè)模塊組構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)的 Simulink 模塊庫中，包括：信號(hào)源 模塊組(Source)、儀器儀表模塊組(Sinks)、連續(xù)模塊組( Continuous)、離散模塊組 (Discrete)、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組(Math)、非線性模塊組(Nonlinear)、函數(shù)與表格模塊組

40、(Functionxn 為離開第n板的液相濃度;yn+1 為離開第n+1 板的汽相濃度。 此式稱精餾段操作線方程，在y-x 圖上是斜率為L(zhǎng)/V的直線。同樣取提餾段第m板至塔底 的塔段為對(duì)象，作易揮發(fā)組分物料衡算得： 精餾 式中D為塔底產(chǎn)品流量。此式稱為提餾段操作線方程。 將汽液平衡關(guān)系和兩條操作線 方程繪在 y-x直角坐標(biāo)上(圖 3)。 根據(jù)理論板的定義，離開任一塔板的汽液兩相濃度 xn 與yn，必在平衡線上，根據(jù)組分 的物料衡算，位于同一塔截面的兩相濃度xn 與yn+1, 必落在相應(yīng)塔段的操作線上。在塔頂 產(chǎn)品濃度xd 和塔底產(chǎn)品濃度xw 范圍內(nèi)，在平衡線和操作線之間作梯級(jí)，每梯級(jí)代表一塊理

41、 論板，總梯級(jí)數(shù)即為所需的理論板數(shù)NT，跨越兩操作線交點(diǎn)的梯級(jí)為加料板。計(jì)入全塔效 率，即可算得實(shí)際板數(shù)NP(見級(jí)效率)；或根據(jù)等板高度,從理論板數(shù)即可算出填充層高度 (見微分接觸傳質(zhì)設(shè)備)。 圖 3 （2 2）捷捷算算法法 用作粗略估算，首先根據(jù)芬斯克方程， （美國(guó) M.R.芬斯克 1932 年建立的全回流理 論板數(shù)計(jì)算方程）算出采用全回流操作達(dá)到給定產(chǎn)品濃度xd 和xw 所需的最少理論板數(shù) Nmin（包括再沸器）： 精餾 式中 為待分離兩組分間的全塔的平均相對(duì)揮發(fā)度 ，常取塔頂和塔底處的相對(duì)揮發(fā)度 的幾何平均值。再由 Nmin、最小回流比Rmin 和選用的回流比R，從吉利蘭經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 （1

42、940 年美國(guó) E.R.吉利蘭建立的計(jì)算理論板數(shù)關(guān)聯(lián)式）： 精餾 求出所需的理論板數(shù)NT。對(duì)于相對(duì)揮發(fā)度在全塔接近常數(shù)的系統(tǒng)，即接近于理想溶液 的混合液的分離，捷算法較可靠，并可推廣到估算多組分料液的精餾。捷算法在作整個(gè)生產(chǎn) 過程的優(yōu)化計(jì)算時(shí)常被采用，以節(jié)省時(shí)間。 隨著精餾技術(shù)日趨成熟和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，具有多股加料和側(cè)線抽出等特殊功能以及 具有側(cè)塔和中間再沸器等的各種復(fù)雜的精餾塔(見精餾設(shè)備)相繼出現(xiàn)。現(xiàn)今越來越需要對(duì)精 餾作出嚴(yán)格計(jì)算，以了解塔內(nèi)溫度、流量和濃度的變化，達(dá)到更合理的設(shè)計(jì)和操作。電子計(jì) 算機(jī)的應(yīng)用，為嚴(yán)格計(jì)算法提供了條件。各種嚴(yán)格計(jì)算法均基于四類基本方程：即組分物料 衡算式、汽

43、液相平衡關(guān)系、歸一方程（汽相及液相中各組分摩爾分率之和為 1）和熱量衡算 方程。對(duì)每塊理論板都可以建立這些方程，組成一個(gè)高維的方程組，然后依靠電子計(jì)算機(jī)求 解。根據(jù)不同的指定條件，原則上此方程組可用于新塔設(shè)計(jì)或?qū)ΜF(xiàn)有塔的操作性能核算。 5.4 精餾過程的節(jié)能 精餾過程的核心在于回流，而回流必須消耗大量能量。降低能耗是精餾過程發(fā)展的重大 課題。除了選擇經(jīng)濟(jì)上合理的回流比外，主要的節(jié)能措施有：熱泵精餾。將塔頂蒸氣絕熱 壓縮（見熱力學(xué)過程）升溫后，重新作為再沸器的熱源(見熱泵蒸發(fā))；多效精餾。精餾裝 置由壓力依次降低的若干個(gè)精餾塔組成，前一精餾塔塔頂蒸氣用作后一精餾塔再沸器的加熱 蒸氣（見多效蒸發(fā)）

44、 ；采用高效精餾塔，可用較小的回流比；采用高效換熱器，可降低傳 熱溫度差，這樣就可以減少有效能損失。采用電子計(jì)算機(jī)對(duì)過程進(jìn)行有效控制，減小操作 裕度，確保過程在最低能耗下進(jìn)行。 是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。 根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。 蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組 分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近 塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分 離的目的。由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的

45、一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精 餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸 發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥?第 6 章 結(jié) 論 從本文上述系統(tǒng)仿真結(jié)果波形可以看出，利用 SIMULINK 對(duì)系統(tǒng)建模及仿真的結(jié)果(波 形)具有真實(shí)性和極高的可信度。利用該方法還能對(duì)非常復(fù)雜的電路、電力電子變流系統(tǒng)、 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。 系統(tǒng)的建模和實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程非常的相似，用 戶不用進(jìn)行編程，也無需推導(dǎo)電路、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，就可以很快得到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。通 過對(duì)仿真結(jié)果分析就可以將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)或?qū)?有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改使系統(tǒng)達(dá)到要求的結(jié) 果和性能，這樣就大大加快了系統(tǒng)的分析或設(shè)計(jì)過程6 。 本文還反映出利用 Matlab 提供