锅炉汽包水位双冲量控制系统设计方案 .docx

《锅炉汽包水位双冲量控制系统设计方案 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉汽包水位双冲量控制系统设计方案 .docx（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品名师归纳总结目录摘要221 锅炉系统简介331.1 锅炉工作过程简介331.2 产品设计的意义442 方案论证552.1 系统实现功能552.2 系统方案论证552.2.1 串级掌握方案552.2.2 串级掌握方案论证662.3 气包水位串级双冲量调剂系统图772.4 锅炉汽包水位的 PID掌握方案882.4.1 前馈调剂系统882.4.2 串级前馈调剂系统993 硬件设计11113.1 调剂阀的挑选11113.2 掌握外表的挑选11113.3 掌握器设计13133.3.1 掌握器掌握规律挑选13133.3.2 掌握器正反作用挑选13133.3.3 掌握器的电路实现14143.4 系统总体

2、设计14143.5 传感器挑选15153.6 变送器挑选15154 软件设计16164.1 程序流程图16164.2 PID掌握系统算法16165 系统分析及参数整定18185.1 给水掌握系统分析及整定18185.1.1 副回路的分析和整定18185.1.2 主回路的分析和整定18185.2 锅炉水位 PID掌握的总体结构及仿真18186 课程设计总结2021参考文献2121可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘要锅炉的建模与掌握问题始终是人们关注的焦点，而汽包水位是工业锅炉安全、稳固运行的重要指标，保证水位掌握在给定范畴内，对于提高蒸汽品质、削减设备 损耗和运行损耗、确保整个网

3、络安全运行具有重要意义。模糊掌握是建立在人工经 验基础之上的，它能将娴熟操作员的实践体会加以总结和描述，并用语言表达出来， 得到定性的、不精确的掌握规章，不需要被控对象的数学模型。模糊掌握易于被人 们接受，构造简洁，鲁棒性和适应性好。本文分析了汽包水位对象的动态特性，介 绍传统的掌握方式。由于锅炉水位掌握系统的调剂器输入端常加有两个输入量，极 易引起水位掌握偏差，本文提出了如何排除水位偏差的方法，即帮助信号自消方法。依据双冲量水位调剂系统掌握水位误差 ,设计采纳了双冲量 PID 串级掌握方式采纳帮助信号蒸汽流量和给水流量对消方法排除水位偏差。依据锅炉掌握现状，提出了参数自整定模糊掌握规章，设计

4、了二输入三输出自适应模糊PID 掌握器对汽包水位进行掌握，克服了传统掌握方式的掌握成效不精确和参数难以调整等缺点。利用 MATLAB对传统 PID掌握系统和双冲量自适应模糊PID掌握系统仿真，结果说明后者的自适应才能更强，抗干扰才能和鲁棒性更好，保证水位的稳固。关键词： 汽包水位。双冲量。串级系统。PID掌握。模糊掌握可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 锅炉系统简介1.1 锅炉工作过程简介锅炉是一种承担肯定工作压力的能量转换设备.其作用就是有效的把燃料中的化 学能转换为热能 ,或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活所需的能量形式,长期以来在生产和居民生活中都起很重要的作用。

5、锅炉是工业过程中不行缺少的动力设备，锅炉的任务是依据外界负荷的变化， 输送肯定质量 汽压、汽温 和相应数量的蒸汽。它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥等过程供应热源，而且仍可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的 动力源。锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”就是锅炉的汽水系统，如图1.1 所示。由省煤器 3、汽包 4、下降管 8、过热器 5、上升管 7、给水调剂阀 2、给水母管1 及蒸汽母管 6 等组成。锅炉的给水用给水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸取烟气的热量，使温度上升到本身压力下的沸点，成为饱和水然后引入汽包。汽包中的 水经下降管进入锅炉底部的下联箱，又经炉膛四周的水冷壁进入上

6、联箱，立刻又回 入汽包。水在水冷壁管中吸取炉内火焰直接辐射的热，在温度不变的情形下，一部 分蒸发成蒸汽，成为汽水混合物。汽水混合物在汽包中分别成水和汽，水和给水一 起再进入下降管参与循环，汽就由汽包顶部的管子引往过热器，蒸汽在过热器中吸热、升温达到规定温度，成为合格蒸汽送入蒸汽母管。5623418燃料燃空气烧7图 1.1 锅炉的汽水系统“炉”就是锅炉的燃烧系统，由炉膜、烟道、喷燃器、空气预热器等组成。锅可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结炉燃料燃烧所需的空气由送风机送入，通过空气预热器，在空气预热器中吸取烟气热量，成为热空气后，与燃料按肯定的比例进入炉膛燃烧，生成的热量传递给蒸汽发

7、生系统，产生饱和蒸汽。然后经过过热器，形成肯定的过热蒸汽，聚集到蒸汽母管。具有肯定压力的过热蒸汽，经过负荷设备调剂阀供负荷设备使用。与此同时， 燃烧过程中产生的烟气，其中含有大量余热，除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，仍预热锅炉给水和空气，最终经烟囱排入大气。经上介绍，锅炉系统的主要包括燃烧系统、送引风系统、汽水系统及帮助系统等。1.2 产品设计的意义锅炉汽包水位掌握是爱护锅筒水位在答应的范畴内，使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量。由于锅炉的水位受到负荷变化的影响，因此当锅炉用汽量变化时，通过给水调剂系统保持锅炉的水位正常是保证锅炉安全运行的重要条件。水位过高或过低，都是不答应的。水位过高会影响汽水分

8、别器的正常工作，严峻时会导致蒸汽带水增加，使过热器管壁结垢，造成工业事故，同时锅炉出口蒸汽带水过多仍会使过热蒸汽温度产生急剧变化。水位过低，就会破坏正常水循环，危及水冷壁受热面的安全。使锅筒水位爱护在设计值 800.3 范畴内。通过以上分析，锅炉水位的掌握是特别必要的，随着自动化水平的不断提高， 设计一款简洁、便利的过程掌握系统来对水位进行自动掌握及处理也显得特别必要。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 方案论证2.1 系统实现功能通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在答应的范畴内变化，并爱护过热器营壁温度不超过答应的工作温度。2.2 系统方案论证2.2.1 串级掌握

9、方案过热器出口蒸汽温度串级掌握系统的方框图如下图所示。采纳两级调剂器，这两级调剂器串在一起，各有其特别任务，调剂阀直接受调剂器1 的掌握，而调剂器1 的给定值受到调剂器2 的掌握，形成了特有的双闭环系统，由副调剂器调剂器和减温器出口温度形成的闭环称为副环。由主调剂器和主信号出口蒸汽温度，形成的闭环称为主环，可见副环是串在正正环之中的。入口蒸汽过热器出口蒸汽温度减温器温度变送器温度变送器调 节 器调剂器 2M减温水图 2.1过热蒸汽温度串级调剂系统原理图调剂器 2 称主调剂器，调剂器 1 称为副调剂器。将过热器出口蒸汽温度调剂器的输出信号，不是用来掌握调剂阀而是用来转变调剂器2 的给定值，起着最

10、终校正作用。串级系统是一个双回路系统，实质上是把两个调剂器串接起来，通过它们的协调工作，使一个被控量精确的保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小，工作频率高，而主环惯性大，工作频率低。为了提高系统的掌握性能，期望主副环的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作频率相差三倍以上，以免频率相近时发生共振现象面破坏正常工作。串级掌握系统可以看作一个闭合的副回路代替了原先的一部分对象，起了改善对象特点的作用。除了克服落在副环内的扰动外，仍提高了系统的工作频率，加快过渡过程。串级掌握由于副环的存在，改善了对象的特性，使等效副对象的时间常数减小， 系统的工作频率提高。同时，由于串级系统具有

11、主、副两只掌握器，使掌握器的总 放大倍数增大，系统的抗干扰才能增强，因此，一般来说串级掌握系统的掌握质量 要比单回路掌握系统高。在炉温过热蒸汽温度掌握系统中，为了获得更好的掌握精度，所以采纳串级掌握系统以得到良好的掌握特性。2.2.2 串级掌握方案论证串级掌握是随着工业的进展，新工艺不断显现，生产过程日趋强化，对产品质量要求越来越高，简洁掌握系统已不能满意工艺要求的情形下产生的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结给定主调剂器一次扰动副调剂器调剂阀副对象二次扰动主调剂器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结副变送器主变送器副

12、参数主参数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.2串级掌握系统方框图由上图可知，主掌握器的输出即副掌握器的给定，而副掌握器的输出直接送往掌握阀。主掌握器的给定值是由工艺规定的，是一个定制，因此，主环是一个定值掌握系统。而副掌握器的给定值是由主掌握器的输出供应的，它随主掌握器输出变化而变化，因此，副环是一个随动掌握系统。串级掌握系统中，两个掌握器串联工作，以主掌握器为主导，保证主变量稳固为目的，两个掌握器和谐一样，相互协作。如干扰来自副环，副掌握器第一进行“粗调”，主掌握器再进一步进行 “细调”。因此掌握质量优于简洁掌握系统。串级掌握有以下优点可编辑资料 - - - 欢迎下载精

13、品名师归纳总结1、由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，缩短了掌握通道，使掌握作用更加准时。2、提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调剂时间缩短，系统的快速性增强了。3、对二次干扰具有很强的克服才能，对客服一次干扰的才能也有肯定的提高。4、对负荷或操作条件的变化有肯定的自适应才能。一般来说，一个设计合理的串级掌握系统，当干扰从副回路进入时，其最大偏 差将会较小到掌握系统的 1/10 1/100 ，即便是干扰从主回路进入，最大偏差也会缩小到单回路掌握系统的1/3 1/5 。但是，假如串级掌握系统设计得不合理，其优越性就不能够充分表达。因此，串级掌握系统的设计合理性特别重要。2.3 气包水位串

14、级双冲量调剂系统图图 2.3 中所示的双冲量调剂系统 ,汽包水位是被控变量 ,是主冲量信号 ,蒸汽流量和给水流量是帮助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包水位调剂系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动 , 不是等到影响到水位才进行调剂 ,而是在这两个流量转变之时就能通过加法器立刻去转变调剂阀开度进行校正 ,故大大提高了水位这个被调参数的调剂精度。图 2.3 中所示的串级掌握系统有一个明显的特点:在结构上有两个闭环。一个环在里面，称之为副环或副回路，在掌握过程中起着“粗调”的作用。一个环在外面， 称之为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以最终保证被调量满意工艺要求。在串级掌握系统中，

15、主调剂器和副调剂器的任务不同，主调剂器的任务是校正水位偏差。副调剂器的任务是用以排除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及当蒸汽负荷转变时快速调剂给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量平稳。主调剂器具有自己独立的设定值，它的输出作为副调剂器的设定值，而副调剂器的输出信号就送到执行机构去掌握生产过程。这样，当负荷变化时，水位稳固值是靠主调剂器来爱护的，并不要求进入副调剂器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态配比”来进行整定 .恰恰相反，在这里可以依据对象在外扰下虚假水位的严峻程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，从而转变负荷扰动下的水位掌握品质。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳

16、总结图 2.3串级掌握系统2.4 锅炉汽包水位的 PID 掌握方案掌握汽包水位的手段是操纵给水，依此构成的单回路掌握系统对锅炉的假水位现象回发出相反的补偿动作，严峻时甚至会使汽包水位降到足以发生危急事故的程度，假如依据蒸汽流量来给出校正动作，就可以订正虚假水位引起的误动作，从而削减水位的波动，改善掌握的精确度。2.4.1 前馈调剂系统比较前馈系统，反馈系统的最大缺点是在干扰作用下，必需形成偏差，才能进行调剂 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以 G ff s- GPD sGPC s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即

17、G ffs =- 干扰通道对象特性 / 掌握通道对象特性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结上式的负号表示掌握通道与干扰通道作用相反。所以前馈掌握器传函由掌握通道对象特性和干扰通道对象特性打算。2.4.2 串级前馈调剂系统为克服调剂阀的变差 滞环），阀前后压差变化，引起阀和流量变化Gpc 2 s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1H m 2 sGc 2 sGsGPC 2 s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结综上两种调剂系统的比较，我们可以看出，采纳串级前馈调剂具有更大的优势， 故在在此设计方案中，采纳串级前馈的掌握方式来对其进行掌握。可编辑资料 - -

18、- 欢迎下载精品名师归纳总结3 硬件设计3.1 调剂阀的挑选在本系统中，调剂阀是系统的执行机构，是依据掌握器所给定的信号大小和方向，转变阀的开度，以实现调剂流体流量的装置。调剂阀的口径的大小，直接打算着掌握介质流过它的才能。为了保证系统有较好的流通才能，需要使掌握阀两端的压降在整个管线的总压降中占有较大的比例。调剂阀的开、关形式需要考虑到以下几种因素：1、生产安全角度：当气源供气中断，或调剂阀出故障而无输出等情形下，应当确保生产工艺设备的安全，不至发生事故。2、保证产品质量：当发生掌握阀处于无源状态而复原到初始位置时，产品的质量不应降低。3、尽可能的降低原料、产品、动力损耗。4、从介质的特点考

19、虑。综合以上各种因素，在锅炉过热蒸汽掌握系统中，调剂阀挑选气开阀。调剂阀的流量特性的挑选，在实际生产中常用的调剂阀有线性特性、对数特性和快开特性三种，在本系统中调剂阀的流量特性挑选线性特性。阀门定位器的选用，阀门定位器是调剂阀的一种帮助装置，与调剂阀配套使用，它接受掌握器来的信号作为输入信号，并以其输出信号去掌握调剂阀，同时将调剂阀的阀杆位移反馈到阀门定位器的输入端而构成一个闭环随动系统，阀门定位器可以排除阀膜头和弹簧的不稳固以及各运动部件的干摩擦，从而提高调剂阀的精度和牢靠性，实现精确定位。阀门定位器增大了执行机构的输出功率，削减了系统的传递滞后，加快阀杆的移动速度。阀门定位器仍可以转变调剂

20、阀的流量特性。3.2 掌握外表的挑选掌握外表的主要类型大致分为电动或气动，电动I 型、II 型、III 型，单元组合外表或是基的是外表等。常用的掌握外表有电动II 型、III 型。在串级掌握系统中，选用的外表不同，详细的实施方案也不同。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电动 III 型和电动 II 型外表就其功能来说基本相同，但是其掌握信号不相同，掌握II可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结型典型信号为0 10mADC，而电动 III 型外表的典型信号为4 20mADC，此外。 III可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结型外表较 II 型外表操作、爱护更为

21、便利、简捷，同时III 型外表仍具有完善的跟踪、保持电路，使得手动切换特别便利，随时都可以进行切换，且保证无扰动。所以在本设计中选用电动 III 型外表。由电动 III 型外表构成的串级掌握系统的基本方案有如下两种：图 3.1用电动 III型外表组成的串级掌握系统方块图该方案中采纳了两台掌握器，主、副变量通过一台双笔记录仪进行记录。由于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结副掌握器输出的是，而掌握阀只能接受掌握阀之间设置了一个电气转换器。0.02 0.1MPa气压信号，所以在副掌握器与可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.2用电动 III型外表组成的主控 - 串级掌

22、握系统方块图该方案较于上一方案多设置了一个主控-串级掌握切换开关，可以依据不怜悯形使掌握系统工作于主控方式和串级掌握方式下。在本设计中采纳其次种方式将可以掌握系统更好的工作，得到更稳固的掌握输出。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.3 掌握器设计由上文论述可知，系统的掌握结构挑选串级掌握。3.3.1 掌握器掌握规律挑选在串级掌握中，主变量直接关系到产品的质量或生产的安全，所以主变量一般要求不得有余差，而对副变量的要求一般都不很严格，答应有肯定的波动和余差。从串级掌握的结构上看，主环是一个定制系统，主掌握器起着定值掌握作用，为使其稳固，主掌握器通常选用比例积分掌握器，对于本系统由

23、于掌握通道容量之后较大，为克服容量滞后，选用比例积分微分掌握器作为主掌握器。副环是一个随动系统，它的给定值随主掌握器输出的变化而变化，为了加快跟踪，副掌握器一般不带积分作用。如副掌握器有微分作用，一旦主掌握器航五输出稍有变化，掌握阀就将大幅度变化，这对掌握系统很不利，故副掌握器只选用比例掌握器。3.3.2 掌握器正反作用挑选对于串级掌握系统，主、副掌握器正、反作用的挑选次序应当是先副后主。 副掌握器的正、反作用要依据副环的详细情形打算，而与主环无关。为了使副环回路构成一个稳固的系统，副环的开环放大系数的符号必需为“负”，即副环内全部各环节放大倍数符号的乘积应为“负”。在本设计中随着调剂阀的开度

24、增加，减温 水量增加，副对象即减温器后端蒸汽温度会降低，所以调剂阀对副对象的作用为“负”。而调剂阀为气开阀，即其掌握作用为“正”，所以负调剂器的掌握作用应为负作用。主掌握器的正、反作用要依据主环所包括的各个环节的情形来确定，同时可将 副回路视为一放大倍数为 “正”的环节来看待，由于副回路是以随动系统。这样只要依据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求，就可以确定主掌握器的正、反作用。在本系统中，主对象的放大倍数为的符号为“正”，所以主掌握器应选 “负”作用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.3.3 掌握器的电路实现主掌握器采纳 PID 调剂器

25、，副掌握器采纳 P 调剂器，可以使用单片机编程实现P、I、D 的调剂作用，也可以直接使用模拟电路搭建 PID调剂模块，在实际生产中， 大多采纳制作成型的 PID模块以保证系统的正常运行。3.4 系统总体设计图 3.3系统电路图本系统以 80C51 单片机为核心 , 它有 4KEPROM,所以不需外扩 EPROM,这样可利用 P1 口作为按键输入口 ,输入口接有中断式独立式按键电路 , 向单片机输入命令、功能切换, 可以对单片机进行人工干预。 另对串行输入口 P3.0 扩展接口 , 使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口, 可以便利的扩展并行输入口 , 这种方法不占用片外的址, 简洁易行 , 便

26、于操作适合于速度较慢、适时性要求不高的场合, 它是利用一片74LS165与 80C51 的 3 根端口线相连 , 可扩展 8 根并行输入口线 , 在电位器式传感器采集信号,A/D 转换器转换信号后 , 将信号输入到此接口 , 如图 4-3 所示。由于输出接口比较多, 可扩展一片 8255 可编程接口芯片 , 利用指令设置各口的工作方式 , 8255 内部有 3 个并行的 8 位 I/O 接口,分别为 A 口、B 口、C 口, 8255 是 8 位芯片, 有 8 位数据线, 数据线接于 80C51 的 P0 接口, 可以用于实现 8255 与 80C51 之间的数据传输。需可编辑资料 - - -

27、 欢迎下载精品名师归纳总结要留意一点 , 使用 8255 芯片时, 第一要对它初始化 , 也就是对 8255 的 3 个端口的工作方式预先设置。扩展口接有 4 位 74LS164 驱动显示器 ,并有 1 个报警器 用于极低水位、极高水位报警 , 和 3 个发光二极管指示灯 用于电源显示、水泵上水显示、水 位显示 。 并行输出口接有双向可控硅驱动器电路, 来掌握电机启停。3.5 传感器挑选由于锅炉内的温度较高，所以，对于传感器的挑选必需适合于高温环境，本设计采纳溶解氧传感器，该传感器不但适合高温环境，且操作爱护特别简便，价格经济。3.6 变送器挑选本设计需要采纳变送器来记录蒸汽流量和给水量，符合

28、性能的有,XGS868、WRN-230。对于本设计来说，他们均符合要求，且性能差别不是很大，因此从经济的角度考虑， WRN-230 更为合适，该型号不但符合设计要求，且价格合理，易于维护。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 软件设计4.1 程序流程图该系统的工作过程是由于水不断蒸发使水位下降，8051 单片机发出掌握信号， 掌握执行机构，使给水阀门开打，注水量增加，水位复原到规定范畴内。当水位高于规定值时， 8051 单片机再次发出掌握信号，使给水阀门变小，注水量降低，水位又复原到规定范畴。如此循环工作，使汽包水位得以精确掌握，保证锅炉的安全、 牢靠运行。程序流程图如图 4.1

29、 所示。图 4.1 程序流程图4.2 PID 掌握系统算法PID 掌握的本质是一个二阶线性掌握器，通过调整比例、积分和微分三项参数， 使得大多数的工业掌握系统获得良好的闭环掌握性能。对于水位系统的建模，可近 似的认为“纯滞后 +一阶惯性”环节，进行试验对于一阶惯性环节对象，往往采纳PID掌握算法， PID调剂器如图 4.2 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KPKi/SKd*S图 4.2 PID调剂器调剂器输入输出之间的比例 -微分-积分关系如下： ut=Kpet+1/Ti etdt+Td*det/dt其中 Kp为比例系数 ,Ti 为积分时间常数 ,Td 为微分时间常数。式

30、中 T 是采样周期，周期 T 必需足够短 ,才能保证有足够的精度，因此数字PID 调剂器，表达式如下：ukT=KpekT+T/Ti ejT+Td/TeKd eKtT在反馈掌握部分，假如过早的引入积分作用简洁产生饱和，产生过大的超调量， 预期的调剂规律将遭到破坏。为了克服这一缺点，可以采纳积分分别的PID 掌握算法，这样既保持了积分的作用，又削减了超调量，使掌握性能有较大的改善。积分分别法思想：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ukTK p ekT TkTij 0K LejT Td ekT Te k1T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下

31、载精品名师归纳总结1 当ekT K L0 当ekT , PD 掌握，保证快速性, PID 掌握，保证排除静差可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1一般 PID 调剂曲线2积分分别 PID 调剂曲线Q从今点开头引入积分作用图 4.3 PID调剂曲线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 系统分析及参数整定5.1 给水掌握系统分析及整定依据串级双冲量给水掌握系统的工作原理, 对主回路和副回路进行分析整定。5.1.1 副回路的分析和整定依据串级掌握系统的分析整定方法 , 应将副回路处理为具有近似比例特性的快速随动系统 , 以使副回路具有快速排除内扰及快速跟踪蒸汽流量的才能。用

32、摸索的方法挑选副调剂器的比例带 ,以保证内回路不振荡为原就。在摸索时,给水流量反馈装置的传递函数可设置为任意数值 ,以得到中意的比例带值。假如传递函数以后需要转变,就应相应的转变比例带值 ,使传递函数与比例带的比值保持为摸索时的值,以保证内回路的稳固性。由于调剂通道放大系数较大 ,副调剂回路可等效为反馈回路的倒数。5.1.2 主回路的分析和整定在主回路中 , 假如把副回路近似看作为比例环节 , 就主回路等效为一个单回路掌握系统。假如以给水流量 W 作为被控对象的输入信号 , 水位变送单元的输出为输出信号, 可以把主调剂器与副回路两者看作为等效主调剂器。主回路仍按单回路系统的整定方法整定 , 如

33、通过试验方法求取主回路被控对象的阶跃响应曲线 ,并由曲线求得参数, 再按响应曲线法中给定的公式运算等效调剂器的整定参数。5.2 锅炉水位 PID 掌握的总体结构及仿真通过前述各方面的分析，我们可以作出锅炉水位PID 掌握的结构图如图 5.1 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.1锅炉水位 P-PID 串级掌握结构图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中前述G1 s和 G2 s分别为掌握回路的扰动通道的传递函数，D 、 W 、别可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为蒸汽流量、给水流量和汽包水位测量器件的传递系数，D 、 W 分别为蒸汽流量可编辑

34、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结和给水流量的分压系数，K Z 、 K P 分别为执行机构和阀们的特性系数，回路CC s 采可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结用 PID 掌握以快速排除给水扰动，外回路采纳猜测PID 来抑制蒸汽扰动，其算法为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u t =K 11e t Ti s1u t Ti su tT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当忽视蒸汽扰动和给水扰动时，系统的传递函数可以表示为如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G s = C sGC sK Z K PU sG1 s可编辑资料 - -

35、- 欢迎下载精品名师归纳总结R s1wwGs K Z K PGC s K Z K P U sG1 sH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取工程书中广泛采纳的参数对设计进行模拟仿真，k1k f0.037 ， T130 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结k23.6，T215，Dw0.083，Dw0.21，H0.033，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KZ10, K P2.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结猜测 PI 掌握器的比例系数 K2.5 ，内回路掌握器取纯比例掌握Gc s1，为了便于可

36、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结比较掌握成效，在考虑了扰动抑制性能后，取数值，可得掌握系统仿真图如图5.2 所示。K P1.5 ， K10.005 ，由以上所取的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.2采纳广义参数的系统仿真图由图可以看出，经过PPID 掌握系统掌握的锅炉水位输出的超调量有所减小，在蒸汽扰动作用下，水位波动范畴也减小了，达到了掌握的目的。6 课程设计总结锅炉是典型的复杂热工系统，锅炉燃烧过程掌握有很多被控量和掌握变量，这 些变量相互关联，要对其建立一个精确的数学模型相当困难。汽包水位是锅炉安全 运行的重要参数之一，本文采纳的PID 掌握方式在锅炉

37、水位的自动调剂中参数是固定不变，在稳固的工况下可以投入自动，应用PID 掌握对汽包水位进行掌握。本设计中的 PID 掌握方法对锅炉水位进行的掌握，通过比较前馈调剂系统和串级前馈系统的优缺点，最终选用了串级前馈调剂系统参与整个掌握，内循环采纳PID 掌握快速排除了掌握通道的给水扰动，外回路采纳的PID 方法克服了蒸汽扰动的影响，并通过采纳广泛的工程参数进行仿真，可以看出用此系统可以有效的掌握锅炉汽包水位。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献1 孙优贤锅炉设备的自动调剂中国电力出版社1993.12 廖初新型 PID 掌握及其应用机械工业出版社2003.93 周万河过程掌握与自动化外表电子工业出版社2001.124 李家强运算机掌握系统机械工业出版社2005.75 范胜宇 MATLAB及其在电路与掌握理论中的应用中国电力出版社2004.66 张国兵工业锅炉微机掌握清华高校出版社2002.7可编辑资料 - - - 欢迎下载