本文利用MATLAB平台,进行含有故障仿真的串级控制系统(CSTR)动态建模与仿真研究。重点探讨了双层串级控制器在四个不同状态下的化学反应器性能分析。
这是在闭环控制下的CSTR的Simulink模型,在该模型中过程由四个常微分方程(ODE)表示,这些方程代表系统周围的质量和能量平衡。CSTR进行假设的一级放热反应,并通过冷却夹套来维持槽温(T)。液体滞留量(h)则通过控制罐出口流速(F)来保持稳定。
该过程在标称操作点附近受到四个输入变量(即Fi、Ti、Ci 和 Tci)的随机干扰的影响。同时,模型还可以用于模拟故障以进行过程监控研究。当不考虑任何故障时,可以观察到系统在正常运行条件下的动态行为。可以在十个测量变量中的每一个中引入突然出现的传感器偏置故障。
初始阶段可能发生的故障包括传感器偏置斜坡变化和输入干扰斜坡变化。倍增型故障则涉及催化剂失活以及由于传热积垢导致的指数衰减效应。这些不同的故障情况可以单独或组合进行模拟。在所有输出测量中,还添加了附加白噪声以增加模型的真实性和复杂性。
需要注意的是:此模型是在MATLAB R2018a版本下编辑完成的。