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化学反应器线性系统特性的绘制

这个例子展示了如何绘制线性化的Simulink模型在特定条件下的仿真。万博1manbetxSimu万博1manbetxlink Control Design软件提供了可以添加到Simulink模型中的模块,以便在仿真过程中计算和绘制线性系统。在本例中,连续搅拌化学反应器的线性系统计算并绘制在波德图上,当反应器通过不同的操作点过渡时。

化学反应器模型

打开化学反应器的S万博1manbetximulink模型:

Open_System('scdcstr'

该反应器有三个输入和两个输出:

  • FeedCon0.FeedTemp0.冷却液温度Blocks分别对进料浓度、进料温度和冷却剂温度输入进行建模。

  • TCA港口的装运箱分别对反应釜温度和剩余浓度输出进行块式建模。

这个例子关注的是冷却剂温度的响应,冷却液温度,至残余浓度,CA,当进料浓度和进料温度恒定时。

有关建模反应堆的更多信息,请参阅Seborg,D.E.等人,“过程动态和控制”,第2号,Wiley,PP.34-36。

绘制反应堆线性响应

反应堆模型包含一个波德图Simulink Contro万博1manbetxl Design Linear Analysis Plots库中的一个模块。块配置如下:

  • 在冷却剂温度下的线性化输入冷却液温度

  • 残留浓度的线性化输出CA

该块还配置为在外部触发信号的上升边缘上执行线性化。中计算触发信号线性化触发信号残余浓度为时产生上升边的块:

  • 稳态值是2

  • 在5左右的狭窄范围内

  • 稳态值为9

双击波德图块允许您查看块配置。

点击展示图在“块参数”对话框中,将打开一个Bode绘图窗口,该窗口显示计算的线性系统的响应冷却液温度CA.要计算线性系统并查看其响应,请使用以下之一模拟模型:

  • 点击运行按钮。

  • 选择仿真>运行在Simuli万博1manbetxnk模型窗口中。

  • 键入以下命令:

sim卡('scdcstr'

波德图显示线性化的反应堆在三个运行点对应的触发信号定义在线性化触发信号布洛克:

  • 在5秒,线性化是为一个低残留浓度。

  • 在38秒,线性化是高剩余浓度。

  • 在27秒,线性化是反应器从低至高残留浓度的转变。

低残余浓度的线性化是相似的,但在过渡期间的线性化具有显着不同的DC增益和相位特性。在低频时,相位不同180度,表示存在不稳定杆或零。

记录反应堆线性响应

日志记录选项卡中波德图块指定将计算的线性系统保存为工作区变量。

线性系统被记录在一个结构中时间价值字段。

线性反应器
LinearReactor = struct with fields: time: [3x1 double] values: [1x1x3x1 ss] blockName: 'scdcstr/Bode Plot'

价值字段将线性系统存储为LTI状态空间系统的数组。有关更多信息,请参阅模型阵列

您可以通过索引来检索各个系统价值字段。

P1 = LinearReactor.values (:: 1);P2 = LinearReactor.values (:: 2);P3 = LinearReactor.values (:: 3);

当反应堆从低浓度过渡到高浓度时,在时间为27秒时线性系统的伯德图表明系统可能是不稳定的。以极零格式显示线性系统证实了这一点:

ZPK(P1)ZPK(P2)ZPK(P3)
ans =从输入“冷却液温度”到输出“CSTR/2”:-0.1028 ---------------------- (s^2 + 2.215s + 2.415)连续时间零/极/增益模型。ans =从输入“冷却液温度”到输出“CSTR/2”:-0.07514 --------------------- (s+0.7567) (s-0.3484)连续时间零/极/增益模型。ans =从输入“冷却液温度”到输出“CSTR/2”:-0.020462 --------------------- (s+0.8542) (s+0.7528)连续时间零/极/增益模型。

关闭Simulink万博1manbetx模型:

bdclose ('scdcstr') 清除(“LinearReactor”“P1”“P2”“P3”

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