過熱汽溫控制系統(tǒng)

1、第一部分多容對象動態(tài)特性的求取控制對象是指各種具體熱工設備，例如熱工過程中的各種熱交換器，加熱爐、鍋爐、貯 液罐及流體輸送設備等。盡管它們的結構和生產過程的物理性質很不相同，從控制的觀點來看它們在本質上有許多相似之處?？刂茖ο笫亲詣涌刂葡到y(tǒng)中的一個重要組成部分。它的輸出信號通常是生產過程中要求控制的被調量；它的輸入信號是引起被調量變化的各種因素 (擾動作用和控制作用)。對象的動態(tài)特性取決于它的部過程的物理性質，設備的結構參數和運行條件等，原則 上可以用分析方法寫出它的動態(tài)方程式。但是由于一般熱工對象部過程的物理性質比較復 雜，加之運行過程中的一些實際條件很難全面予以考慮，因此用分析方法并不容易

2、得到動態(tài)特性的精確數學表達式。比較常用的方法是在運行條件下通過實驗來獲得對象的動態(tài)特性。根據測定到的對象階躍響應曲線，可以把它擬合成近似的傳遞函數，根據階躍響應曲線求近似傳遞函數有很多方法，采用的傳遞函數在形式上也是各式各樣有自平衡能力的高階對象的階躍響應曲線如圖所示：20有遲延階對條無遲延一階對象階躍響應曲線 選定的傳遞函數的形式為TS 1即采用一個n階等容慣性環(huán)節(jié)來近似表征。上式中有三個待定的參數：放大系數K,時間常數T和階數n,傳遞函數的放大系數 K的求取方法按前面求取公式確定。作穩(wěn)態(tài)值的漸近線 y( )，則在試驗獲得的階躍響應曲線上，求得y(t 1) = 0.4y( g)及y(t 2)

3、 = 0.8y( g)時對應的時間62頁公式)：由曲線可知放大ti、12后，利用下式求階數n： 利用兩點法公式可知(見熱工控制系統(tǒng)谷俊杰，課本系數K,利用兩點法可確定t1 , t2，利用如下公式計算對象階次和慣性時間。N0.5T2 T1T1 T2 T2.16N上式求得的n值不是整數時，應選用與其最接近的整數。 某主汽溫對象不同負荷下導前區(qū)和惰性區(qū)對象動態(tài)特性如下:37%導前區(qū)：5.1779S2 55S 1惰性區(qū):1.051S7632463032785S5 717119679S410135188S3 89520S2 460S 1對于上述特定負荷下主汽溫導前區(qū)和惰性區(qū)對象傳遞函數，可以用兩點法求上

4、述主汽溫K對象的傳遞函數，傳遞函數形式為W SN，利用Matlab求取階躍響應曲線，TS 1然后利用兩點法確定對象傳遞函數。Matlab應用如下所示：Canwnand W indouigut ht耳匚tod.MATLAB HeLu qx Quju衛(wèi)菽 ftom ihe Hlp>> nim二5. t;»55 11 :>> &p (i*iun3 tlfea)；»»l利用兩點法公式可知（見熱工控制系統(tǒng)谷俊杰，課本 62頁公式）：由曲線可知放大系數K=5.1,利用兩點法可確定 t仁38.1 , t2=82.5，N21.075 T1 門廠T1

5、 T20.52T07 O12 7.9T2 T12.16NYY 0K=5.1即可根據階躍響應曲線利用兩點法確定其傳遞函數:5.1w s227.9s 1惰性區(qū)：» nnpL051;»沱同川砒1倔冊碑 服旳皿沏以縊32冊Wm 1(135183 8S52D 4501;同理可得：K=1.051 t仁395 t2=582N=8T=56.51.05156.5s 1第二部分 單回路系統(tǒng)參數整定利用第一部分建立的對象傳遞函數，進行參數整定。為便于分析，可以采用第一部分建 立的主汽溫對象的惰性區(qū)對象（為一多容慣性環(huán)節(jié)）進行參數整定。本指導書以第一部分整定確定的對象1.051進行參數整定。56.

6、5s 1一、臨界比例帶法確定調節(jié)器參數采用等幅振蕩法通過試湊法逐步確定等幅振蕩時比例調節(jié)器的比例增益，和計算確定的調節(jié)器參數進行比較。對于對象1.051、丄梧為宀,1w s8，計算確疋kp856.5s 11.051 cos8將計算確定的參數 kp =1.793,投入系統(tǒng)運行，系統(tǒng)結構如下圖所示。其中In1 Outl 模塊如下圖得到:仿真后系統(tǒng)輸出為:El li 4.w# 呂齊tiiL fAh Ei f wrn-.t工tfvljrD A LJ樂釦 a -卜formal 卑出囹由 |¥出口¥T=760,可以查表確定當系統(tǒng)根據等幅振蕩是比例增益和系統(tǒng)輸出曲線確定的等幅振蕩周期 衰

7、減率©= 0.75 時調節(jié)器參數 kp =0.8538 ki =0.0019 kd =97.3343根據查表確定的調節(jié)器參數，投入閉環(huán)運行，觀察運行效果：過;以器過購器Yoinpii第三部分 串級控制系統(tǒng)參數整定一、主蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)參數整定本實驗以某300MW機組配套鍋爐的過熱汽溫串級控制系統(tǒng)為例，其原理結構圖如下圖所 示：噴水-平丁圖3-1過熱汽溫串級控制系統(tǒng)原理結構圖由上圖，可得過熱汽溫串級控制系統(tǒng)的方框圖如下:圖3-2過熱汽溫串級控制系統(tǒng)方框圖在MATLAB軟件的Simulink 工具箱中，打開一個 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面，根據圖3-2所示的過熱汽溫串級控制系

8、統(tǒng)方框圖建立仿真組態(tài)圖如下，其中主汽溫對象選取100%負荷下的導前區(qū)和惰性區(qū)對象傳遞函數。圖3-3過熱汽溫串級控制系統(tǒng)仿真組態(tài)圖上圖中，惰性區(qū)對象的傳遞函數為利用選中這六個模塊后，選擇右鍵Create Subsystem 即可創(chuàng)建對象，惰性區(qū)對象也可用上圖中六個模塊表示。串級控制系統(tǒng)參數整定步驟如下：1、首先整定回路，即副調節(jié)器參數的整定r1設為0（即斷開主回路將圖3-3所示過熱汽溫串級控制系統(tǒng)仿真組態(tài)圖中主回路反饋系數的反饋），同時令主調節(jié)器的比例系數 kp1 =1,積分系數ki1=0,微分系數kd1=o。將階躍信 號輸出模塊（Step ）的終值（Final value ）設為過熱蒸汽溫度的

9、穩(wěn)態(tài)值535C，仿真時間設為1000s，逐漸增加副調節(jié)器的比例系數kp2，在響應曲線顯示器Scopel中觀察溫度t2的變化，使溫度t2盡快達到穩(wěn)定，并盡量接近穩(wěn)態(tài)值419.28 C,此時的比例系數 kp2即為副調節(jié)器的比例系數為 4.4457。根據副調節(jié)器參數，投入回路閉環(huán)運行，觀察運行效果：2、整定外回路，即主調節(jié)器參數的整定將圖3-3所示過熱汽溫串級控制系統(tǒng)仿真組態(tài)圖中主回路反饋系數r1改為1 （即將主回路反饋投入），副調節(jié)器的比例系數 kp2保持上一步的整定參數不變，仿真時間設1000s ,逐漸增加主調節(jié)器的比例系數kp1 ,在響應曲線顯示器Scope中觀察溫度t1的變化，直至響應曲線出

10、現(xiàn)等幅振蕩，記下此時的比例系數kp1=2.02，同時通過響應曲線可以確定振蕩周期 Tk=220 ,kp1=2.02，振蕩周期 Tk =220177 頁表 6-7 ）。查表即可確定調節(jié)器參數值（見谷老師熱工控制系統(tǒng)課本 帶入以下公式即可以計算主調節(jié)器的各參數：11.26Tk k =0.007323 ；1主調節(jié)器比例系數kp1=0.9667 ；積分系數：ki12.1 kTk微分系數Kdl=31.900714 k3、完成過熱汽溫串級控制系統(tǒng)的參數整定后，在1500s時加入減溫水擾動，即將階躍信號輸出模塊(Stepl )的響應時間(Step time )設為1500，終值(Final value )設為2500， 仿真后在響應曲線顯示器Scope中觀察減溫水量增加后對過熱蒸汽溫度t1的影響。第四部分 某電廠熱工系統(tǒng)SAM圖分析對汽包鍋爐給水控制系統(tǒng) SAM圖分析，根據自己的理解畫出其結構簡圖。如圖所示:總結通過對過熱汽溫控制