熱工控制系統(tǒng)第八章汽溫控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-05-27 01:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 時間常數(shù)變小了，它的工作頻率將有所提高，證明如下： Y2 圖 54 串級控制系統(tǒng)簡化方框圖 從圖 54簡化的方框圖可得系統(tǒng)特征方程式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 01 2 2 1 1? ? ?W S W S W S W S W S W ST T z D D m(86) 將式 81代入式 86并化簡得： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?102 2 21 2 2 1 1?? ?W S W S W S W S W SW S W S W S W S W S W S W ST z f D mT T z f D D m將式 84代入上式并化簡得： ? ?? ?T T S T T K K K K K T SK K K K K K K K K K K KT z f mT z f m T T z f m1 221 2 2 2 2 12 2 2 1 2 1 1 21 0? ? ?? ? ? ?(87) 化成二階系統(tǒng)的標準形式： ，由式 87可得： S S20 0 22 0? ? ??? ?211222210 2 1 TT TKKKKKTT mfzT????串串 ??則： ? ? ?? ?串 串 串串串? ?? ? ? ? ? ?11 12202 1 2 2 2 2 11 2T T K K K K K TT TT z f m利用同樣的方法可以求得單回路控制系統(tǒng)的工作頻率 ： ? ? ?單 單 單? ? ? ? ?1 122 1 21 2T TT T假定串級控制和單回路控制以同樣的衰減率工作，即令： ? ?串 單?? ?2112222122221211222211111TTTKKKKKTTKKKKKTTTTTKKKKKTTmfzTmfzTmfzT??????????單串??顯然： ?? ? ?串單 串 單? ?1 ,?由此可見，串級控制系統(tǒng)由于改善了對象的特征，從而使整個系統(tǒng)的工作頻率比單回路系統(tǒng)的工作頻率有所提高，且副控制器的放大倍數(shù) KT 2 越大，工作頻率越高。 （ 88） 這一特點還說明即使在外擾作用下，由于副回路減小了對象的時間常數(shù)，使整個系統(tǒng)的工作頻率得以提高，因此仍能改善整個系統(tǒng)過度過程的品質(zhì)。 串級控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力 ： 串級控制系統(tǒng)主回路是一個定值系統(tǒng)，其副回路是一個隨動系統(tǒng)，它的定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，是一個變化量，主調(diào)節(jié)器按照被控對象的特性和擾動變化的情況，不斷地糾正著副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)時間常數(shù)縮短，能很快克服擾動，改善動態(tài)特性，這就是一種自適應(yīng)能力，而采用單回路控制系統(tǒng)就沒有這種隨動控制系統(tǒng)的作用。這種自適應(yīng)能力可以從系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差上看出來。 圖 5為一個串級控制系統(tǒng)，主、副調(diào)節(jié)器若都用 P 調(diào)節(jié)，由控制理論，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)偏差計算如下： KT2 WD2(S) WD1(S) KT1 Y2 Y1 Z2 X1 圖 5 串級控制的特殊形式 把副回路看成是一個動態(tài)環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)的輸出為： ? ? ? ? ? ?? ?222 22222 22 11 xSWKSWKzSWK SWyDTDTDTD ??? ??????令 ? ? ? ?? ?W S K W SK W Sb T DT D2 2 22 21? ?? ?則有： ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?SWSWKSWK SWSWSz SySWDbTDTDDz1212221212 1 11)( )( ?????? ???假定 Z2 是一個單位階躍擾動，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)值大小就能體現(xiàn)出穩(wěn)差偏差的大小。為便于 計算，設(shè) 均是比例增益為 1的慣性環(huán)節(jié)，有： ? ? ? ?W S W SD D1 2,? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?y SS W S z S S W S W SK W S S z SK W S W Sz D DT D T b D1 2 2 1 22 221 2 10 0 1 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?lim lim ,代入各環(huán)節(jié)的值，最后結(jié)果為： ? ?y K K KT T T12 1 211? ? ? ? ?若采用單回路控制，在同樣條件下采用同樣的方法，可以得到它的穩(wěn)態(tài)輸出為： ? ?y KT1111? ? ??因此， y1(∞) ＜ y’1(∞)，也就是說，串級系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差比單回路系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差要小得多，其原因在于前者具有一定的自適應(yīng)能力。 串級過熱汽溫自動控制系統(tǒng)的試驗整定 試驗整定方法不需要測試被控對象的階躍響應(yīng)曲線，將控制系統(tǒng)投入閉環(huán)后，用臨界比例帶法便可確定調(diào)節(jié)器的各參數(shù)，主要步驟如下： （ 1）副調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定 ? 將主回路斷開 ,內(nèi)回路投入閉環(huán)，主調(diào)節(jié)器的參數(shù)分別設(shè)置為 δ2＝ 100％， Ti＝ ∞， Td＝ 0， 副調(diào)節(jié)器比例帶 δ1取一較大值。 ? 改變副調(diào)節(jié)器的比例帶 δ1 ，使內(nèi)回路產(chǎn)生等幅振蕩 , 記下此時 的比例帶 。 ? 副調(diào)節(jié)器的比例帶 。 1??112????（ 2）主調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定 ? 副調(diào)節(jié)器的比例帶 δ1設(shè)置于整定值 。 ? 主調(diào)節(jié)器的參數(shù)分別設(shè)置為 δ2＝ 100％， Ti＝ ∞， Td＝ 0 。 ? 將主回路與內(nèi)回路同時投入閉環(huán)，逐漸減小主調(diào)節(jié)器的比例帶 δ2 ，使主回路產(chǎn)生等幅振蕩 , 記下此時的比例帶 和調(diào)節(jié)過程 的周期 Ts 。 112????1??? 根據(jù)以下公式計算主調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值： ? 調(diào)整好主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)，將控制系統(tǒng)投入運行，觀察調(diào)節(jié)過 程，適當修正調(diào)節(jié)器的整定參數(shù) 。 22 1 . 6 7 0 . 5 0 . 2 5 0 . 1 2 5siid sTT T T T?? ?? ? ? ?； ； 采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫自動控制系統(tǒng) WT( s ) KZKμW1( s ) W2( s )γθ 2γθ 1Iθ 2I2WBWB 1WB 2主 回 路內(nèi) 回 路調(diào) 節(jié) 器θ1θ2Iθ 2 0Iθ 1WD( s ) 采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫自動控制系統(tǒng)的原理方框圖如下圖所示： 內(nèi)回路： 導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù) W1(s)、溫度變送器 、微分器 WD(
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