【正文】 事先不經(jīng)過(guò)任何理論計(jì)算和分析，盲目地實(shí)踐可能會(huì)延誤時(shí)機(jī)，甚至帶來(lái)麻煩。3） 根據(jù)記錄曲線(xiàn)的振蕩周期此狀態(tài)下調(diào)節(jié)器比例帶為，然后按表31計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。在曲線(xiàn)上求取時(shí)的振蕩周期或時(shí)的上升時(shí)間tr，按表32計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。 經(jīng)驗(yàn)法整定具體步驟：1） 將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間放到最大，微分時(shí)間置于最小。4） 對(duì)于采用三參數(shù)的調(diào)節(jié)器，在進(jìn)行完上述調(diào)整試驗(yàn)后，將微分時(shí)間由小到大地調(diào)整，觀察每次試驗(yàn)過(guò)程，在感到滿(mǎn)意時(shí)便停止。因此，兩閉環(huán)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選擇PI控制規(guī)律，而且應(yīng)使從流量控制環(huán)響應(yīng)較主流量控制環(huán)快，這樣從流量控制系統(tǒng)才有能跟上主流量的變化，保證主、從流量比值恒定。因此，對(duì)控制系統(tǒng)的分析研究和自動(dòng)化人員生產(chǎn)技能的培訓(xùn)只能在仿真控制系統(tǒng)上進(jìn)行。實(shí)踐證明，利用MATLAB對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，具有安全、可靠、節(jié)省人力、物力和財(cái)力等優(yōu)點(diǎn)，它為加快大型火電機(jī)組熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試速度，提高火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入率，又提供了一個(gè)新的方法和手段。傳統(tǒng)的頻域分析法是計(jì)算數(shù)據(jù)，繪制Bode圖，并求出頻域性能指標(biāo)。幅值裕度Gm、相角裕度Pm越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性能越好。den1=[15,1]。我們可以知道系統(tǒng)開(kāi)環(huán)穩(wěn)定。 [Gm Pm Wcp Wcg]=margin(G12)Gm =Pm = Wcp =Wcg = 通過(guò)執(zhí)行以上程序，我們得到了從動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)。根據(jù)工程整定的論述，我們選擇PI形式的控制器，即：，本設(shè)計(jì)中采用臨界曲線(xiàn)法整定系統(tǒng)。應(yīng)用臨界曲線(xiàn)法整定后，我們可以確定PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，我們將具體形式加入仿真系統(tǒng)中，進(jìn)行仿真，分析結(jié)果。② 從動(dòng)量控制器參數(shù)。故應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)PI參數(shù)，同樣用試探法，圖416為其Simulink框圖，則可得到則得到圖417所示的響應(yīng)曲線(xiàn)。圖420 雙閉環(huán)Simulink仿真框圖圖421 雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果由圖421可知，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能很好，從動(dòng)量在沒(méi)有隨機(jī)干擾的情況下以4倍比值跟隨主動(dòng)量，最終達(dá)到20，處于穩(wěn)定狀態(tài)。① 主動(dòng)量與從動(dòng)量不在同一時(shí)刻加隨機(jī)擾動(dòng)。圖426 雙閉環(huán)系統(tǒng)主、從動(dòng)量加入單位隨機(jī)擾動(dòng)的Simulink框圖圖427 加隨機(jī)擾動(dòng)的雙閉環(huán)Simulink仿真結(jié)果由圖427仿真結(jié)果我們可知：主動(dòng)控制系統(tǒng)和從動(dòng)控制系統(tǒng)均受隨機(jī)擾動(dòng)，可見(jiàn)除初始時(shí)間延遲外，從動(dòng)量較好的跟隨主動(dòng)量變，并基本維持比值為4，克服外界干擾，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)量和從動(dòng)量間的比值控制，且對(duì)主動(dòng)量和從動(dòng)量均進(jìn)行了調(diào)節(jié)，提高了系統(tǒng)的綜合控制精度。使系統(tǒng)更加完美，從動(dòng)量的跟隨性能在時(shí)間上延遲小，并且跟隨主動(dòng)量的波動(dòng)小，抗干擾能力也很強(qiáng)。其中我的論文指導(dǎo)老師胡琳靜老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。 首先感謝各位任課老師，四年來(lái)是你們的孜孜教誨豐富了我的知識(shí)，使我在作這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)有了豐富的知識(shí)底蘊(yùn)，為論文的順利完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；你們的言傳身教讓我受益終生。上述設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)投運(yùn)后，控制平穩(wěn)，基本上滿(mǎn)足了生產(chǎn)控制要求。② 主動(dòng)量與從動(dòng)量在同一時(shí)刻加隨機(jī)擾動(dòng)。初始時(shí)間從動(dòng)量即跟隨主動(dòng)量，且從動(dòng)量跟隨主動(dòng)量時(shí)波動(dòng)較小。以上我們已經(jīng)根據(jù)所給的主、從動(dòng)量控制參數(shù)確定了PI參數(shù)，現(xiàn)假定主動(dòng)量給定值為5，主動(dòng)量和從動(dòng)量的比值根據(jù)工藝要求及測(cè)量?jī)x表假定為4，則系統(tǒng)控制過(guò)程Simulink仿真框圖如圖420所示。 圖414 臨界曲線(xiàn)整定后從動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)Simulink框圖圖415 整定后從主動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)可見(jiàn)，系統(tǒng)有約50%以上的超調(diào)量，系統(tǒng)響應(yīng)較快，且無(wú)常值偏差。我們繼續(xù)調(diào)節(jié)，圖410為其Simulink框圖，則可得到則得到圖411所示的響應(yīng)曲線(xiàn)。其階躍響應(yīng)等幅振蕩如圖45所示。其中代表比值，即雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的比值系數(shù)，在此我們?cè)O(shè)定為4，和分別為主動(dòng)量控制環(huán)和從動(dòng)量控制環(huán)控制器 ，按前述分析取為PI調(diào)節(jié)器形式。 G2=tf(num2,den2)。在執(zhí)行以下語(yǔ)句： margin(G12)我們可得到主動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)Bode圖，如圖41所示為主動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)Bode圖。① 主動(dòng)量無(wú)調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。或幅值裕度Gm1，表示系統(tǒng)穩(wěn)定；相角裕度Pm0176。頻域分析里主要用到三種曲線(xiàn)：Bode圖，Nyquist曲線(xiàn)，Nichols曲線(xiàn)。為此，利用MATLAB仿真工具和VB開(kāi)發(fā)界面，建立DEH仿真平臺(tái)，在不干擾生產(chǎn)的情況下，對(duì)DEH系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行分析研究，從而避免了對(duì)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的盲目性，使DEH系統(tǒng)各部分的動(dòng)態(tài)過(guò)程完整地呈現(xiàn)出來(lái)。㈢ 變比值控制系統(tǒng) 變比值控制系統(tǒng)，又可稱(chēng)為串級(jí)比值控制系統(tǒng)，它具有串級(jí)控制系統(tǒng)的一些特點(diǎn)，仿效串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇原則，主調(diào)節(jié)器選擇PI或PID控制規(guī)律；副調(diào)節(jié)器（即從動(dòng)量調(diào)節(jié)器）可按單閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行整定。⑶ 適當(dāng)放寬比例度（一般為20%）的情況下，逐步緩慢地減小積分時(shí)間，直到出現(xiàn)振蕩與不振蕩的臨界過(guò)程或稍有一點(diǎn)超調(diào)的情況為止。保持比例帶不變修改積分時(shí)間，同樣反復(fù)試湊直到滿(mǎn)意為止。 通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，人們總結(jié)了一套參數(shù)整定的經(jīng)驗(yàn)，稱(chēng)之為經(jīng)驗(yàn)法。應(yīng)逐步減小比例帶值，并再次試驗(yàn)，直到過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)出現(xiàn)4:1的衰減過(guò)程，對(duì)于的調(diào)節(jié)過(guò)程也是一樣的做上述試驗(yàn)，直到出現(xiàn)10:1的衰減過(guò)程。2） 將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后逐漸減小比例帶，直到進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。由于這些原因，各種計(jì)算結(jié)果只能是近似的，只宜作參考依據(jù)。而且在管路中存在有很多不規(guī)則的干擾噪聲，因此在控制器都不宜采用微分作用。對(duì)過(guò)程控制來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性問(wèn)題不但涉及穩(wěn)態(tài)情況，更涉及干擾擾動(dòng)問(wèn)題?？焖傩员砻髁讼到y(tǒng)輸出對(duì)輸入響應(yīng)的快慢程度。所謂動(dòng)態(tài)過(guò)程就是指系統(tǒng)受到外加信號(hào)(給定值或擾動(dòng))作用后，被控量隨時(shí)間變化的全過(guò)程。由初值定理有： （218）由終值定理知： （219）如圖23所示，微分調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。對(duì)于定值控制系統(tǒng)，偏差信號(hào)的變化速度就是被調(diào)量的變化速度，即 （215）式中Td微分時(shí)間。由下式可知： （212）上式表明，控制作用在積分時(shí)間TI越小時(shí)越強(qiáng)。調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，被調(diào)量偏差仍存在稱(chēng)為有差調(diào)節(jié)，這是比例調(diào)節(jié)規(guī)律的又一特點(diǎn)。如=20%，則表明調(diào)節(jié)器輸出變化100%時(shí)，需要其輸入信號(hào)變化20%。該類(lèi)儀表的流量測(cè)量原理可概括為： （21）式中，Q表示流量；c表示比例系數(shù)；W表示直接測(cè)量值，如轉(zhuǎn)速、高度等。（3）主導(dǎo)作用原則 在多物料參與生產(chǎn)的過(guò)程中，如化工或制藥工業(yè)中，經(jīng)常將物料分成主料和輔料，生產(chǎn)圍繞主料進(jìn)行，輔料作為控制過(guò)程的調(diào)節(jié)物料。（2）雙閉環(huán)比值控制選用 當(dāng)要求兩種物料比值精確、恒定；擾動(dòng)引起的主、副流量變化較大；不適用于只有一種物料可控，其它物料不可控制情況；要求總生產(chǎn)能力或主、副物料總量恒定；經(jīng)常需要升降負(fù)荷時(shí)，可選用雙閉環(huán)比值控制方案。系統(tǒng)在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，主被控變量（即第三參量）穩(wěn)定，主控制器的輸出也穩(wěn)定不變并和比值控制器信號(hào)相等，從物料量控制閥門(mén)穩(wěn)定于某一開(kāi)度，控制器的比值恒定。主參數(shù)往往是衡量質(zhì)量的最終指標(biāo)，因此這種系統(tǒng)對(duì)比值的要求大為降低，具有按主參數(shù)反饋?zhàn)詣?dòng)校正比值系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。稱(chēng)為第三個(gè)參數(shù)或主參數(shù)（質(zhì)量指標(biāo)）。（2）系統(tǒng)更易于調(diào)節(jié)當(dāng)需要改變主動(dòng)量的設(shè)定值時(shí)，主動(dòng)量控制回路通過(guò)調(diào)節(jié)控制使主動(dòng)量的輸出值改變?yōu)樾略O(shè)定值，同時(shí)從動(dòng)量也將隨主動(dòng)量按給定比值變化。其中，主流量回路：克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其定值控制。主流量控制回路能克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定值控制；副流量控制回路能抑制作用于副回路中的擾動(dòng)，使副流量與主流量成比值關(guān)系。水泥生產(chǎn)中，為了降低水泥中fCaO（游離氧化鈣，又稱(chēng)游離鈣）含量，提高水泥熟料質(zhì)量，要求在石灰石中按一定比例自動(dòng)連續(xù)地?fù)郊游炇?。?dāng)受到擾動(dòng)時(shí)，輸出變化，跟隨變化，保證原設(shè)定的比值不變。主流量調(diào)節(jié)器的輸出作為副流量的給定值。3）當(dāng)從動(dòng)量受到外界干擾（如溫度、壓力擾動(dòng)）波動(dòng)時(shí)，由于是開(kāi)環(huán)控制，沒(méi)有調(diào)節(jié)從動(dòng)量自身波動(dòng)的環(huán)節(jié)，也沒(méi)有調(diào)整主動(dòng)量的環(huán)節(jié)，故兩種物料的比值關(guān)系很難保持不變，系統(tǒng)對(duì)此無(wú)能為力。比值控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為簡(jiǎn)單比值和復(fù)雜比值控制系統(tǒng)。 比值控制系統(tǒng)特點(diǎn) 比值控制系統(tǒng)的特征: 是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上物料保持一定比例關(guān)系。通常以保持兩種或幾種物料的流量為一定比例關(guān)系的系統(tǒng)，稱(chēng)之流量比值控制系統(tǒng)。為此，我們引入比值控制系統(tǒng)。汽油調(diào)合是煉廠利用生產(chǎn)的各種汽油組分，按某種比例配方和添劑均勻混合，得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的汽油產(chǎn)品的過(guò)程。工業(yè)生產(chǎn)中，常用比值控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)各種物料的配比控制。比值控制的目的就是為了實(shí)現(xiàn)使幾種物料混合符合一定比例關(guān)系，使生產(chǎn)能安全正常進(jìn)行。在化工、煉油及其他工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工藝上常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。最常見(jiàn)的是燃燒過(guò)程，燃料與空氣要保持一定的比例關(guān)系，才能滿(mǎn)足生產(chǎn)和環(huán)保的要求；造紙過(guò)程中，濃紙漿與水要以一定的比例混合，才能制造出合格的紙漿，許多化學(xué)反應(yīng)的諸個(gè)進(jìn)料要保持一定的比例。：若兩物料的比值系數(shù)設(shè)定為K，則有：（12） 比值控制系統(tǒng)的類(lèi)型根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中工藝容許的負(fù)荷、干擾、產(chǎn)品質(zhì)量等要求不同，實(shí)際采用的比值控制方案也不同。下面我們一一簡(jiǎn)單介紹這五種控制系統(tǒng)。工藝流程圖及原理框圖如圖12所示。當(dāng)主副流量同時(shí)受到擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器在克服副流量擾動(dòng)的同時(shí)，又根據(jù)新的給定值，改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使主、副流量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持其原設(shè)定值的比值關(guān)系。（3）當(dāng)主物料流量受到擾動(dòng)變化，而副物料不變時(shí)，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使比值器輸出成比例變化，即改變給定值，根據(jù)給定值的變化，發(fā)出控制命令，以改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使副流量跟隨主流量而變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。其中，控制中以石灰石為主動(dòng)量，螢石為從動(dòng)量。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖圖15 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)工作時(shí)，若主動(dòng)量受到干擾發(fā)生波動(dòng)，則主動(dòng)量回路對(duì)其進(jìn)行定值控制，使主動(dòng)量始終穩(wěn)定在給定值附近，同時(shí)從動(dòng)量控制回路也會(huì)隨主動(dòng)量的波動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)從動(dòng)量受到擾動(dòng)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，從動(dòng)量控制回路對(duì)其進(jìn)行定值控制，使從動(dòng)量始終穩(wěn)定在定值附近，而主動(dòng)控制回路不受從動(dòng)量波動(dòng)的影響。就比值控制而言，不僅要求靜態(tài)比值恒定，在擾動(dòng)作用下，要求主、副流量接近同步變化，即要求靜態(tài)與動(dòng)態(tài)時(shí)物料量保持一定比值。如果沒(méi)有這個(gè)要求，兩個(gè)單獨(dú)的閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個(gè)流量保持比例關(guān)系，僅僅在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，比例關(guān)系不能保證。輸出信號(hào)穩(wěn)定，且，輸出穩(wěn)定，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度一定，所以主參數(shù)符合工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量合格。 因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，往往要對(duì)除了輸入物料以外的第三參量進(jìn)行控制。 圖19 變比值控制系統(tǒng)工藝圖（3）當(dāng)主被控對(duì)象（即第三參量