熱工控制系統(tǒng)課堂ppt_第七章_前饋--反饋復(fù)合控制系統(tǒng).ppt

第七章 前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng),第六節(jié) 帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng),第一節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的組成,第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn),第三節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析,第四節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析 三沖量給水控制系統(tǒng),第五節(jié) 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析,第一節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的組成,如果干擾已經(jīng)發(fā)生，而被調(diào)參數(shù)還未變化時(shí)，調(diào)節(jié)器是不會(huì)動(dòng)作的。即反饋控制總是落后于干擾作用。因此稱之為“不及時(shí)控制”。,前兩章討論的串級(jí)、導(dǎo)前微分系統(tǒng)都是反饋控制，它是根據(jù)被調(diào)參數(shù)的偏差值來控制的。,反饋控制的特點(diǎn):,必須在被調(diào)量與給定值的偏差出現(xiàn)后，調(diào)節(jié)器才能對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)來補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響。,在熱工控制系統(tǒng)中，由于被控對(duì)象通常存在一定的純滯后和容積滯后，因而從干擾產(chǎn)生到被調(diào)量發(fā)生變化需要一定的時(shí)間。,從偏差產(chǎn)生到調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制作用以及操縱量改變到被控量（被調(diào)量）發(fā)生變化又要經(jīng)過一定的時(shí)間。,可見，這種反饋控制方案的本身決定了無法將干擾對(duì)被控量的影響克服在被控量偏離設(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高。,考慮到偏差產(chǎn)生的直接原因是干擾作用的結(jié)果，如果直接按擾動(dòng)而不是按偏差進(jìn)行控制，也就是說，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進(jìn)行控制。,結(jié)論：若系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器能根據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)被調(diào)介質(zhì)進(jìn)行控制來補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響,則這種控制就叫做“前饋控制”或“擾動(dòng)補(bǔ)償”。,由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變化之前，調(diào)節(jié)器就產(chǎn)生了控制作用，這在理論上就可以把偏差徹底消除。,按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，顯然，前饋控制對(duì)于干擾的克服要比反饋控制系統(tǒng)及時(shí)得多。,當(dāng)被加熱水流量發(fā)生變化時(shí)，若蒸汽量不發(fā)生變化，而要使出口溫度保持不變，就必須在被加熱水量發(fā)生變化的同時(shí)改變蒸汽量。這就是一個(gè)前饋控制系統(tǒng)。,下面以換熱器為例說明：,前饋控制系統(tǒng)的原理框圖如圖71所示：,換熱器是用蒸汽的熱量加熱排管中的料液，工藝上要求料液出口溫度一定。,圖中， KB：測(cè)量變送器的變送系數(shù)；,WDZ(S)：干擾通道對(duì)象傳遞函數(shù)；,WD(S)： 控制通道對(duì)象傳遞函數(shù)；,WB(S)： 前饋控制裝置或前饋調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。,第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾完全補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是確定前饋控制器（前饋調(diào)節(jié)器）的控制作用，顯然WB(S)取決于對(duì)象控制通道和干擾通道特性。,由圖7-1得:,理想的情況下，針對(duì)某種擾動(dòng)的前饋控制系統(tǒng)能夠完全補(bǔ)償因擾動(dòng)而引起的對(duì)被調(diào)量的影響。,式中Z(S)是干擾，Y(S)是干擾引起的輸出。在理想的情況下，經(jīng)過前饋控制以后，被調(diào)量不變，即實(shí)現(xiàn)了所謂“完全補(bǔ)償”，此時(shí)：,令KB=1則有：,所以,前饋控制器控制規(guī)律為：,(7-1),式（71）說明前饋控制的控制規(guī)律完全是由對(duì)象特性決定的，它是干擾通道和控制通道傳遞函數(shù)之商，式中負(fù)號(hào)表示控制作用的方向與干擾作用相反。,如果WD(S)和WDZ(S)可以很準(zhǔn)確測(cè)出，且WB(S)完全和式(7-1)確定的特性一致，則不論干擾信號(hào)是怎樣的形式，前饋控制都能起到完全補(bǔ)償?shù)淖饔?，從而使被調(diào)量因干擾而引起的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)偏差均為零。,第三節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析,正如前面所述，前饋控制能依據(jù)干擾值的大小在被調(diào)參數(shù)偏離給定值之前進(jìn)行控制，使被調(diào)量始終保持給定值。,這樣一個(gè)看起來相當(dāng)完美的控制方式也有其局限性。,首先，表現(xiàn)在前饋控制系統(tǒng)中不存在被調(diào)量反饋，即對(duì)于補(bǔ)償結(jié)果沒有檢驗(yàn)的手段。因而，當(dāng)前饋?zhàn)饔貌]有最后消除偏差時(shí)，系統(tǒng)無法得知這一信息而將作進(jìn)一步的校正。,其次，由于實(shí)際工業(yè)對(duì)象存在著多個(gè)干擾，為了補(bǔ)償它們對(duì)被調(diào)量的影響，勢(shì)必設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通道，增加了投資費(fèi)用和維護(hù)工作量。,此外，當(dāng)干擾通道的時(shí)間常數(shù)小于控制通道的時(shí)間常數(shù)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。,再者，前饋控制模型的精度也受到多種因素的限制，對(duì)象特性受負(fù)荷和工況等因素的影響而產(chǎn)生偏移，必然導(dǎo)致WD(S)和WDZ(S)的變化,因此一個(gè)事先固定的前饋模型不可能獲得良好的控制質(zhì)量。,工程實(shí)際中，為克服前饋控制的局限性從而提高控制質(zhì)量，對(duì)一兩個(gè)主要擾動(dòng)采取前饋補(bǔ)償，而對(duì)其它儀器被調(diào)參數(shù)變化的干擾采用反饋控制來克服。,以這種形式組成的系統(tǒng)稱為前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。,前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)既能發(fā)揮前饋調(diào)節(jié)控制及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又能保持反饋控制對(duì)各種擾動(dòng)因素都有抑制作用的長處，因此得到廣泛應(yīng)用。,復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):,一、引入反饋控制后，前饋控制中的完全補(bǔ)償條件不變,圖72為前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的原理方框圖：,由圖可得,沒有加入反饋?zhàn)饔脮r(shí)完全補(bǔ)償條件為：,加上反饋后有：,上式中,X(S)=0,Z(S)0,應(yīng)用不變性原理有：,即：,而如果不加前饋?zhàn)饔?即若WB(S)=0，顯然：,由于WDZ(S)0，因此擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出是有影響的 。,二、復(fù)合控制系統(tǒng)補(bǔ)償控制的控制規(guī)律不僅與對(duì)象控制通道和干擾通道有關(guān)，還與反饋調(diào)節(jié)器的位置有關(guān),若復(fù)合控制系統(tǒng)的組成如圖73所示，反饋調(diào)節(jié)器與圖72相比，不是放在前饋信號(hào)前面，而是放在它的后面，則有：,可得完全補(bǔ)償?shù)臈l件：,由圖7-3得：,三、復(fù)合控制時(shí)，擾動(dòng)對(duì)輸出的影響要比純前饋時(shí)小得多,為便于比較，設(shè)系統(tǒng)為定值控制，即X(S)=0，專門討論擾動(dòng)Z(S)對(duì)系統(tǒng)的影響。因?yàn)榍梆伩刂撇豢赡芡耆a(bǔ)償，即Y(S)的第二項(xiàng)不可能完全為零，令其為(S)，那么，純前饋控制時(shí)：,加入反饋后則：,因?yàn)?+WT(S)WD(S)1，所以： Y1(S)Y1(S),對(duì)于其他未經(jīng)過補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)作用也有類似的結(jié)果。,四、前饋補(bǔ)償對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響,這一點(diǎn)是顯而易見的，因?yàn)榍梆仧o論加在什么位置，它都不構(gòu)成回路，系統(tǒng)的輸入輸出傳遞函數(shù)的分母均保持不變，因而不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,第四節(jié)復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析 三沖量給水控制系統(tǒng),一、給水控制的任務(wù),汽包鍋爐給水控制的任務(wù)是使給水量適應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中的水位保持在一定范圍內(nèi)。具體要求有以下兩個(gè)方面：,（1）維持汽包水位在一定范圍內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行重要因素。水位過高，會(huì)破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，因而增加在過熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢，甚至使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過低，則會(huì)破壞水循環(huán)，引起水冷壁破裂 。,（2）保持穩(wěn)定的給水量。給水量不應(yīng)該時(shí)大時(shí)小地劇烈波動(dòng),否則，將對(duì)省煤器和給水管道的安全運(yùn)行不利。,二、給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征,影響水位的因素主要有：鍋爐蒸發(fā)量（負(fù)荷D），給水量G，爐膛熱負(fù)荷（燃燒率M），汽包壓力。,控制系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為：,將上式進(jìn)一步變換得：,令 ，則上式變?yōu)椋?容量系數(shù)是用來表征鍋爐的結(jié)構(gòu)系數(shù)的，而它的動(dòng)態(tài)特性則往往用飛升速度或飛升時(shí)間來表征。,對(duì)于汽包爐來說，由飛升速度的定義知：,把擾動(dòng)量即水位變化量轉(zhuǎn)成用相對(duì)量表示的水位變化范圍，通常的水位允許變化范圍為200mm，這個(gè)范圍擾動(dòng)量的相對(duì)極限制為100%。上式中:,右邊一項(xiàng)表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變化量，當(dāng)給水量0，而蒸發(fā)量為最大時(shí)，變化量最大，因此有：,可見這時(shí)的擾動(dòng)量是下降的。故有：,式中:：,Dmax 鍋爐最大的蒸發(fā)量；,Hmax水位變化允許的范圍。,飛升時(shí)間Ta為：,對(duì)于蒸發(fā)量為100230t/h的單汽包爐，當(dāng)水位變化100mm時(shí)Ta60-30s，對(duì)于蒸發(fā)量為更大的汽包爐Ta30s，它的意義在于當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果突然停止供水，則由于蒸發(fā)量和給水量的不平衡造成水位迅速下降，在30s內(nèi)將下降200mm或者換句話說，如果給水量減少10 %，經(jīng)過30s的時(shí)間，水位將下降20mm。,下面分別討論各種擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性。,（一）給水量擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性,圖7-4中曲線1為沸騰式省煤器情形下水位動(dòng)態(tài)特性。曲線2則是非沸騰式省煤器時(shí)的水位動(dòng)態(tài)特性。,水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳遞函數(shù)可表示為：,水位對(duì)象可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)的形式。用一階近似表示時(shí)：,（二）蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性,如果只從物質(zhì)平衡的角度來看，蒸發(fā)量突然增加時(shí)，蒸發(fā)量高于給水量，汽包水位是無自平衡能力的，所以水位應(yīng)該直線下降，如圖7-5中所示那樣。,其原因負(fù)荷增加，在汽水循環(huán)回路中蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例增加，水面下汽包的容積增加得也很快，此時(shí)燃燒量M還來不及增加，汽包中汽壓下降，汽泡膨脹，使汽泡體積增大而水位上升。,但實(shí)際水位是先上升再下降，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，如圖中H(t)所示。,如圖7-5中曲線H2(t)所示。在開始的一段時(shí)間H2(t)的作用大于H1(t)。當(dāng)過了一定時(shí)間后，當(dāng)汽泡容積和負(fù)荷相適應(yīng)而達(dá)到穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。,因此，水位的變化應(yīng)是上述兩者之和,即：,傳遞函數(shù)也為兩者之代數(shù)和：,（三）爐膛負(fù)荷擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性,此處的爐膛負(fù)荷擾動(dòng)即是指燃料量M的擾動(dòng)。,燃料量增加時(shí)，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā)強(qiáng)度增大，如果不調(diào)節(jié)蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時(shí)蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)下降。,當(dāng)蒸發(fā)量與燃燒量相適應(yīng)時(shí)，水位便會(huì)迅速下降，這種“虛假水位”現(xiàn)象比蒸汽量擾動(dòng)時(shí)要小一些，但其持續(xù)時(shí)間卻更長。,為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必須保持平衡，所以這兩者往往是一起變化的，只是先后的差別。,但由于在熱負(fù)荷增加時(shí)蒸發(fā)強(qiáng)度的提高，使汽水混和物中的汽泡容積增加，而且這種現(xiàn)象必然先于蒸發(fā)量增加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升，引起虛假水位”現(xiàn)象。,影響水位的因素除此之外，還有給水壓力，汽包壓力，汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度，二次風(fēng)分配等。,不過這些因素幾乎都可以用D、M、G的變化體現(xiàn)出來。,給水?dāng)_動(dòng)是內(nèi)擾，其他是外擾 。,三、給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求,根據(jù)上述給水控制系統(tǒng)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的分析，給水控制系統(tǒng)應(yīng)符合以下基本要求：,其次，由于對(duì)象在蒸汽量D 擾動(dòng)下，水位階躍反應(yīng)曲線表現(xiàn)相互有“虛假水位“現(xiàn)象，這種現(xiàn)象反應(yīng)速度比內(nèi)擾快，為了克服”虛假水位“現(xiàn)象對(duì)控制的不利影響，應(yīng)考慮引入蒸汽流量的補(bǔ)償信號(hào)。,首先，由于被控對(duì)象在給水量G 擾動(dòng)下的水位階躍反應(yīng)曲線表現(xiàn)為無自平衡能力，且有較大的遲延，因此必須采用帶比例作用調(diào)節(jié)器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,第三，給水壓力是有波動(dòng)的，為了穩(wěn)定給水量，應(yīng)考慮將給水量信號(hào)作為反饋信號(hào)，用于及時(shí)消除內(nèi)擾。,四、前饋反饋三沖量給水控制系統(tǒng),但由于流量G對(duì)水位H的影響，其遲延要比蒸汽量D對(duì)H的影響要大，用H作為反饋信號(hào)去控制不夠及時(shí)，使得其動(dòng)態(tài)偏差增大。,前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)能補(bǔ)償由于外擾D引起的水位變化，克服虛假水位的影響，改善了控制品質(zhì)，比單沖量反饋控制要優(yōu)越的多。,為了克服這一不足，引入另外一個(gè)反饋信號(hào)即給水流量信號(hào)，構(gòu)成一個(gè)新型的復(fù)合控制系統(tǒng)，稱作前饋反饋三沖量給水控制系統(tǒng)。,（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu),前饋反饋三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖7-6所示，因?yàn)橄到y(tǒng)中只用了一個(gè)調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié)器的輸入有三個(gè)，因此稱之為單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。,這種系統(tǒng)與雙沖量系統(tǒng)相比，多了一個(gè)流量反饋信號(hào)，給水量G發(fā)生變化時(shí)，流量信號(hào)自然要比水位信號(hào)快得多。,（二）調(diào)節(jié)器正反作用開關(guān)及入口信號(hào)接線極性,圖7-6中各信號(hào)接入調(diào)節(jié)器的極性：,水位H上升時(shí)（VH下降）調(diào)節(jié)器應(yīng)關(guān)小閥門，是負(fù)反饋，所以信號(hào)VH 的極性為“正接”；,當(dāng)蒸汽量D 增大時(shí)(VD 也增大)nDVD也增大，調(diào)節(jié)器應(yīng)開大閥門，所以nDVD 的極性應(yīng)是“正接”；,當(dāng)給水流量增大時(shí)（VG也增大） nGVG 也增大，調(diào)節(jié)器應(yīng)關(guān)小閥門，是負(fù)反饋，所以nGVG的極性應(yīng)是“反接”。,內(nèi)部給定信號(hào)Vg 與水位信號(hào)VH 相平衡，VH 極性為“正”，則Vg的 極性為“負(fù)”。,（三）控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性,參照?qǐng)D7-6，設(shè)調(diào)節(jié)器采用PI 調(diào)節(jié)規(guī)律，靜態(tài)時(shí),輸入增量為0,輸出為定值，即有如下關(guān)系：,上式可變?yōu)椋?Kg 為將給定值電壓Vg轉(zhuǎn)化成給定水位HG的轉(zhuǎn)換系數(shù)；,IH = -H H,H為水位測(cè)量變送器傳遞系數(shù)，負(fù)號(hào)表示與VH變化方向相反；,Ig = KgHg,IG =GG G 為給水流量測(cè)量變送器的傳遞系數(shù)；,所以上式可變?yōu)椋?HHKgHgnDDD nGGG,ID =DD D 為蒸汽流量測(cè)量變送器的傳遞系數(shù)；,若忽略排污則有GD，上式變?yōu)椋?當(dāng)D=D0，H=Hg 時(shí)可得：,式7-1與式7-2相減得：,依據(jù)上式可有以下三個(gè)結(jié)論：,(1) 時(shí),HHg，為無差調(diào)節(jié)。,(2) 時(shí),越大,H與Hg負(fù)差值越大。這是一根向下特性曲線。,(3) 時(shí),D越大,H與Hg正差值越大。這是一根向上的特性曲線。,（四）控制系統(tǒng)的參數(shù)整定：,以給定值Vg為基值，考慮增量情況，V=VH+VD ，這時(shí)可把它當(dāng)作一單回路來分析。如果把調(diào)節(jié)器分壓系數(shù)以外的環(huán)節(jié)看作是調(diào)節(jié)對(duì)象,那么廣義調(diào)節(jié)對(duì)象：,內(nèi)回路等效圖如下:,是一個(gè)近似的比例環(huán)節(jié)，因此調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間都可以取得很小，具體值可以通過試探法來決定，以保證內(nèi)回路不振蕩為目的。,一般取積分時(shí)間Ti=10s,試探過程中可任意設(shè)定nG值,得到一滿意比例帶,再次改變nG值,改變時(shí)必須保持nG/保持不變,即保證內(nèi)回路的開環(huán)放大系數(shù)不變。,在試探時(shí)可將外回路開路,切除水位信號(hào),使VH=0,設(shè)置Ti和/nG值,手動(dòng)操作給水閥門,使給水量產(chǎn)生一個(gè)階躍變化后立即投入自動(dòng),觀察給水量過渡過程曲線形狀,能快速穩(wěn)定即可。,主回路中 為快速副回路的等效環(huán)節(jié)，把WD1(S)和 H看作一個(gè)等效調(diào)節(jié)器所控制的對(duì)象，則：,主回路方框圖如下所示:,從內(nèi)、外回路的比例帶來看，給水流量的分流系數(shù)nG對(duì)內(nèi)外回路的影響正好是相反的，nG若增大，主回路穩(wěn)定性增強(qiáng)，副回路則減弱，反之則情況相反。,另外，WD1(S)的對(duì)象特性可用試驗(yàn)方法測(cè)得，它實(shí)際上就是水位在G 擾動(dòng)下，IH 的變化曲線，從曲線上可求出飛升速度，遲延 ，則：,而 則是一個(gè)常數(shù),這是一個(gè)等效比例調(diào)節(jié)器，比例帶：,前饋部分對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響，因此在整定前饋通路時(shí)可以獨(dú)立考慮：,把WB(S)和WT(S)的值代入得：,整定的實(shí)質(zhì)就是確定分壓系數(shù)nD的值。,由上式可知：nD為一復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，一般按靜態(tài)特性整定，即要求在負(fù)荷不同的情況下，水位均無靜差，如前，其條件為：,通常有：,故：,（3）根據(jù)無靜差要求，整定nD 值，使 。,（2）根據(jù)水位在內(nèi)擾時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，整定外回路等效調(diào)節(jié)器的比例帶，即確定nG值，在改變值nG時(shí)，要保證已整定好的比值/nG不變。,綜上所述，我們可以得出前饋反饋三沖量給水系統(tǒng)的整定步驟：,（1）按照迅速消除內(nèi)擾、穩(wěn)定給水量的要求用試湊法整定內(nèi)回路PI調(diào)節(jié)器的比例帶/nG值和積分時(shí)間Ti值。,第五節(jié) 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析,串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理圖如下圖7-7所示 ：,這個(gè)系統(tǒng)中使用了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。如圖示，這個(gè)系統(tǒng)也有三個(gè)回路：即I為副回路，II為主回路，III為前饋回路。,下面討論主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定問題：,為保證被調(diào)量無靜差，主調(diào)節(jié)器采用PI控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器采用PI 或P 控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器接受三個(gè)輸入信號(hào)，信號(hào)之間有靜態(tài)配合問題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調(diào)節(jié)器決定，因此蒸汽流量信號(hào)并不要求與給水流量信號(hào)相等。,副回路的作用主要為快速消除內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通路則用于補(bǔ)償外擾，主要用于克服虛假水位現(xiàn)象。,（1）副回路與單級(jí)情況一樣，可看作是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，把調(diào)節(jié)閥和管道系統(tǒng)作為被調(diào)對(duì)象，則作為Kf 以外的環(huán)節(jié)都作為等效調(diào)節(jié)器。,上式表明，副回路的等效調(diào)節(jié)器也可看作一個(gè)PI 規(guī)律的調(diào)節(jié)器。,若 的PI調(diào)節(jié)規(guī)律，則：,式中：2為副調(diào)節(jié)器的比例帶；Ti2為副調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間。,（2）主回路整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上。把WD1(S)看成是被控對(duì)象，其余的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)節(jié)器，則：,若：,也是一個(gè)PI規(guī)律的調(diào)節(jié)器：,（3）前饋通路中nD的選擇是基于“虛假水位” 情況而定的。前饋通路中完全補(bǔ)償條件為：,若前饋通道的設(shè)計(jì)只考慮靜態(tài)補(bǔ)償，且WD1(S) 與WD2(S)的靜態(tài)比值為一常數(shù)K，則有：,其中K是虛假水位現(xiàn)象決定的常數(shù)，虛假水位現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，K值大，反之K值小。負(fù)號(hào)表示前饋調(diào)節(jié)方向與虛假水位方向相反。,在負(fù)荷開始變化時(shí),為使蒸汽流量信號(hào)更好地補(bǔ)償虛假水位現(xiàn)象,改善負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)過程質(zhì)量,一般使蒸汽流量信號(hào)大大高于給水流量信號(hào),即令K 1。則：,第六節(jié) 帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng),承擔(dān)沖擊負(fù)荷鍋爐,其給水控制系統(tǒng)主要任務(wù)是在適應(yīng)負(fù)荷要求的情況下,盡可能降低水位波動(dòng),同時(shí)使給水量的波動(dòng)不過于劇烈。,在一個(gè)電網(wǎng)中,如存在帶沖擊負(fù)荷的設(shè)備（如大型軋鋼廠）,它們將給電網(wǎng)帶來沖擊負(fù)荷。,這就需要某些機(jī)組頻繁參與調(diào)峰,而這種連續(xù)的周期性的大幅度負(fù)荷升降會(huì)引起汽包壓力及過熱器壓力大幅度變化,造成水位劇烈波動(dòng),從而是虛假數(shù)位更為嚴(yán)重。,以下所介紹的系統(tǒng)能完成這一任務(wù)。,一、給水流量信號(hào)加慣性環(huán)節(jié)的三沖量給水控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)與單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)的區(qū)別在于它在給水流量反饋回路中加了一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，所以在分析內(nèi)回路時(shí)有些不同。其原理方框圖如圖7-8所示：,此時(shí)內(nèi)回路不再是一個(gè)可以等效的比例環(huán)節(jié)，而是一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)，形如：,主回路中WD1(S)對(duì)象傳遞函數(shù)通常由慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)構(gòu)成，即 ：,等效對(duì)象成為一個(gè)無遲延無慣性的純積分環(huán)