基于plc系統(tǒng)的鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 。 (1) 從圖10中的特性曲線一得:τ=22s，T=。 (2) 從圖11中的特性曲線二得:τ=11s，T=。 (3) 分析:從以上兩組數(shù)據(jù)可以看出控制器輸出的大小，也即加在電加熱管兩端的電壓大小對延遲時(shí)間的影響較大，其余參數(shù)影響不是很大，從而可知當(dāng)電加熱管兩端的電壓加大時(shí)，控制對象的延遲時(shí)間減小，且加溫速度也增加，最后的穩(wěn)定值c(∞)也相應(yīng)的增加。 得到最終的對象數(shù)學(xué)模型為: 。 以上4個(gè)參數(shù)只能作為初步的參考值，為了獲得良好的控制效果，還需要作閉環(huán)調(diào)試，根據(jù)閉環(huán)階躍響應(yīng)的特征，反復(fù)修改控制參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到相對最佳的控制效果。 (1) P調(diào)節(jié)與分析在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為‘自動(dòng)’模式，且‘比例作用開關(guān)’設(shè)置為‘1’、‘積分作用開關(guān)’設(shè)置為‘0’、‘微分作用開關(guān)’設(shè)置為‘0’，此時(shí)就成了P調(diào)節(jié)器。其中曲線①即為水溫測量值曲線。 分析:KP=5時(shí)，水溫上升速度慢，即控制系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢，且穩(wěn)態(tài)誤差大，最小的穩(wěn)態(tài)誤差也有2℃。所以KP不能太小，也不能太大。穩(wěn)態(tài)時(shí):加大KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差ess，提高控制精度。 在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為‘自動(dòng)’模式，且‘比例作用開關(guān)’設(shè)為‘1’、‘積分作用開關(guān)’設(shè)為‘1’、‘微分作用開關(guān)’設(shè)為‘0’，此時(shí)就成了PI調(diào)節(jié)器。其中曲線①即為水溫測量值曲線。 ℃，設(shè)定值設(shè)為37℃，KP=，TI=500000ms。曲線③為控制器的輸出值曲線。調(diào)節(jié)時(shí)間稍微長了點(diǎn)，這是因?yàn)槲⒎肿饔脹]加，相當(dāng)于0，而微分太小會(huì)使超調(diào)量增加，調(diào)節(jié)時(shí)間也增長。 ℃，設(shè)定值設(shè)為40℃，:KP=，TI=33000ms，TD=7400ms。曲線③為控制器的輸出值曲線。其中曲線①即為水溫測量值曲線。 ℃，設(shè)定值設(shè)為50℃，KP=，TI=950000ms，TD=48000ms。曲線③為控制器的輸出值曲線。此時(shí)的超調(diào)量為:而且超調(diào)量也減小為: 水循環(huán)對系統(tǒng)性能的影響 有水循環(huán)時(shí):將鍋爐內(nèi)膽水溫從36℃加熱到50℃，即在水溫穩(wěn)定在36℃時(shí)，將PID控制器的設(shè)定值設(shè)為50℃，則電加熱管開始加熱直到50℃為止。調(diào)節(jié)時(shí)間短，超調(diào)量為: 有水循環(huán)時(shí):內(nèi)膽水溫從50℃降到36℃，即在水溫穩(wěn)定在50℃時(shí)，將控制器的設(shè)定值設(shè)為36℃，則控制器輸出為0，電加熱管停止加熱。 無水循環(huán)時(shí):鍋爐內(nèi)膽水溫也從50℃降到36℃，實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖514所示的曲線①。 結(jié)束語而當(dāng)兩者溫差越大時(shí)，降溫速度越快，所以在內(nèi)膽溫度需要加熱到60℃以上時(shí)，最好關(guān)閉水循環(huán)通路，否則系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長或達(dá)不到穩(wěn)定的效果。雖然加了水循環(huán)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了良好的作用，但當(dāng)內(nèi)膽溫度加熱到60℃以上時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長或達(dá)不到穩(wěn)定，此時(shí)只能關(guān)閉水循環(huán)通路。由于常規(guī)PID控制沒有自整定功能，故不具有自適應(yīng)性，所以各參數(shù)的整定不是唯一的，隨著周邊環(huán)境的溫度變化等干擾因素，其參數(shù)會(huì)有一定的偏移。雖然對象特性具有一定的大慣性，但經(jīng)過多次調(diào)試后，能確定合適的PID控制參數(shù)，且控制效果較好，系統(tǒng)的超調(diào)量能控制在5%以內(nèi)，使鍋爐的內(nèi)膽溫度與給定值保持一致，實(shí)現(xiàn)了鍋爐內(nèi)膽水溫的常規(guī)PID控制。所以在上節(jié)中的‘鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制和分析’中所有實(shí)驗(yàn)都已加入水循環(huán)。圖23為無水循環(huán)時(shí)的降溫過程曲線?！娼档?6℃總共所需時(shí)間為:。 無水循環(huán)時(shí)的升溫過程曲線圖21 無水循環(huán)時(shí):也將鍋爐內(nèi)膽水溫從36℃加熱到50℃，實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖21所示。此時(shí)系統(tǒng)基本穩(wěn)定，穩(wěn)定后的偏差在177。 PID參數(shù)整定表圖19 所以通過擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定的參數(shù)只能作為初步的參考值，而要想獲得良好的控制效果，還需要反復(fù)修改控制參數(shù)，使用試湊法才能使系統(tǒng)達(dá)到相對最佳的控制效果。 對于圖18，也是試湊后測量到的曲線，其效果比圖17中的還好，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時(shí)間短，穩(wěn)定時(shí)波動(dòng)少，最大幅度只有1
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