【導讀】到很多很深的數(shù)學工具的學科。但是，長期以來，自

　　

【正文】 ng39。)。 load_system(39。watercontrol39。)。 set_param(39。watercontrol/比例積分微分調節(jié)器 39。,39。P39。,str1)。 set_param(39。watercontrol/比例積分微分調節(jié)器 39。,39。I39。,str2)。 set_param(39。watercontrol/比例積分微分調節(jié)器 39。,39。D39。,str3)。 set_param(39。watercontrol/副調節(jié)器 39。,39。P39。,str4)。 set_param(39。watercontrol/副調節(jié)器 39。,39。I39。,str5)。 set_param(39。watercontrol/副調節(jié)器 39。,39。D39。,str6)。 sim(39。watercontrol39。)。 axes()。 plot(tout,simout(:,1))。 hold on。 plot(tout,simout(:,2))。 grid on 以上系統(tǒng)的詳細整定 古城這里不再加以介紹，在此，我們給出參數(shù)整定后系統(tǒng)的仿真結果如 圖 426所示： 山東建筑大學畢業(yè)論文 27 圖 426 仿真模擬輸出 結果 如上圖所示，汽包水位在擾動下的最大偏差只有 4mm 左右，遠低于工業(yè)上要求的水位保持在正常水位的 50~100mm 范圍內，故此調節(jié)系統(tǒng)出色的完成調節(jié)任務。 第三節(jié) 汽包鍋爐燃燒自動調節(jié)系統(tǒng) 燃燒過程控制主要構成 燃燒過程控制主要有三個子系統(tǒng)構成：蒸汽壓力控制系統(tǒng)、燃料空氣比值控制系統(tǒng)以及爐膛負壓控制系統(tǒng) 。 蒸汽壓力控制和燃料空氣壁紙控制系統(tǒng) 鍋爐燃燒的目的生產蒸汽供其他生產環(huán)節(jié)使用。一般生產過程中蒸汽的控制是通過壓力實現(xiàn)的，后續(xù)環(huán)節(jié)對蒸汽的生產用量不同，反映在蒸汽鍋爐環(huán)節(jié)就是蒸汽壓力的波動。維持蒸汽壓力恒定是保證生產正常進行的首要條件。 山東建筑大學畢業(yè)論文 28 保證壓力恒定的主要手段是隨著蒸汽壓力波動及時調整燃燒生產的熱量，而燃燒產生熱量的調節(jié)是通過控制所供應的燃料量以及適當比例的助燃空氣的控制實現(xiàn)的。 因此蒸汽壓力是最終的被控制量，可以根據(jù)生成情況確定；燃料量是根據(jù)蒸汽壓力確定的；空氣供應量根據(jù)空氣量與燃料量的合理比值確定。 圖 431 蒸汽壓力控制和燃料空氣壁紙控制系統(tǒng)方框圖 爐膛負壓控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 432 爐膛負壓控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)框圖 以知控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)： 山東建筑大學畢業(yè)論文 29 燃料流量系統(tǒng)的數(shù)學模型： ( ) 空氣流量模型： ( ) 引風機與負壓關系模型： ( ) 送風機對負壓的干擾模型： ( ) 并?。? 燃料流量至壓力關系約為： G（ s） =4 蒸汽壓力至燃料流量關系約為： G（ s） =1/4 燃料流量與控制流量比值： G（ s） =2 空氣流量與燃料流量比值： G（ s） =1 燃燒仿真系統(tǒng) 本小節(jié)將介紹本套軟件系統(tǒng)中電廠典型自動系統(tǒng)中的自動調節(jié)子模塊。通過點擊電廠調節(jié)系統(tǒng)菜單下的自動調節(jié)系統(tǒng)子菜單進入如下圖所示的仿真環(huán)境： GUI 界面如下 圖 433所示： 圖 433 GUI 界面 山東建筑大學畢業(yè)論文 30 SIMULINK 界面如下 圖 434 所示： 圖 434 SIMULINMK 界面 其關聯(lián)程序如下所示： str1=get(,39。String39。)。 str2=get(,39。String39。)。 str3=get(,39。String39。)。 str5=get(,39。String39。)。 str6=get(,39。String39。)。 str7=get(,39。String39。)。 str8=get(,39。String39。)。 str9=get(,39。String39。)。 str10=get(,39。String39。)。 str11=get(,39。String39。)。 str12=get(,39。String39。)。 str13=get(,39。String39。)。 山東建筑大學畢業(yè)論文 31 load_system(39。ranshao239。)。 set_param(39。ranshao2/PID 139。,39。P39。,str1)。 set_param(39。ranshao2/PID 139。,39。I39。,str2)。 set_param(39。ranshao2/PID 139。,39。D39。,str3)。 set_param(39。ranshao2/PID 239。,39。P39。,str5)。 set_param(39。ranshao2/PID 239。,39。I39。,str6)。 set_param(39。ranshao2/PID 239。,39。D39。,str7)。 set_param(39。ranshao2/PID 339。,39。P39。,str8)。 set_param(39。ranshao2/PID 339。,39。I39。,str9)。 set_param(39。ranshao2/PID 339。,39。D39。,str10)。 set_param(39。ranshao2/PID 439。,39。P39。,str11)。 set_param(39。ranshao2/PID 439。,39。I39。,str12)。 set_param(39。ranshao2/PID 439。,39。D39。,str13)。 sim(39。ranshao239。)。 axes()。 plot(tout,simout(:,1))。 hold on。 plot(tout,simout(:,2))。 hold on。 plot(tout,simout(:,3)。 grid on 山東建筑大學畢業(yè)論文 32 下面，我們將給出參數(shù)整定后的仿真結 果圖，有關的具體整定過程細節(jié)，在這里不再詳細介紹。 由 圖 435可知，蒸汽壓力、空氣流量、爐膛壓力在擾動下的偏差都比較小，所以該調節(jié)系統(tǒng)出色的完成了調節(jié)任務 。 圖 435 仿真結果輸出 第四節(jié) 導前氣溫調節(jié)系統(tǒng) 采用導前氣溫微分信號的雙回路調節(jié)系統(tǒng) 具有導前微分信號的雙沖量氣溫調節(jié)系統(tǒng)，也叫雙沖量氣溫自動調節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖 441 所示。這個系統(tǒng)引入了導前氣溫的微分信號作為調節(jié)器的補充信號，以改善調節(jié)質量。因為θ 1和θ 2的變化趨勢是一致的，且θ 1 的反應比θ 2快得多，因此它能迅速的反映θ 2的變化趨勢。引入了θ 1 的微分信號后，將有助于調節(jié)器的動作快速性。在動態(tài)時，調節(jié)器將根據(jù) dθ 1/dt 和θ 2與θ 1的給定值之間的偏差而動作；但在靜態(tài)時， dθ1/dt 信號消失，過熱氣溫θ 2必然等于給定值。如果不采用導前信號θ 1的微分信號 dθ1/dt，則在靜態(tài)時，調節(jié)器將保持θ 1+θ 2 等于給定值，而不能保持θ 2等于給定值。 山東建筑大學畢業(yè)論文 33 圖 441 采用導前氣溫微分信 號的氣溫調節(jié)系統(tǒng) 采用導前氣溫微分信號的雙回路氣溫調節(jié)系統(tǒng)方框圖如圖 442所示 圖 442 采用導前氣溫微分信號的雙回路系統(tǒng)方框圖 這個系統(tǒng)包括兩個閉合的調節(jié)回路：一個是由對象調節(jié)對象的導前區(qū) G1（ s）、導前氣溫變送器γθ 微分器 Gd（ s）、調節(jié)器 Gr（ s）、執(zhí)行器 Kz 和減溫水調節(jié)閥 Kμ組成的副回路；另一個是由對象調節(jié)通道的惰性區(qū) G2（ s）、主氣溫變送器γθ 和副回路組成的主回路。 加入導前氣溫微分信號可改善調節(jié)對象的動態(tài)特性。對于 圖 443（ a） 所示的調節(jié)系統(tǒng)，當去掉導前氣溫的微分信號時，系統(tǒng)就成為單回路調節(jié)系統(tǒng)，調節(jié)對象的慣性延遲較大。當系統(tǒng)加入導前氣溫微分信號之后，調節(jié)器將同時接受兩個輸入信號，系統(tǒng)也成了雙回路結構。但對這個雙回 路系統(tǒng)作適當?shù)淖儞Q后，發(fā)現(xiàn)仍可把它當做一個單回路系統(tǒng)來處理，如 圖 443（ b） 所示，只是此時由于微分信號的引入改變了調節(jié)對象的動態(tài)特性。這個新的等效調節(jié)對象的輸入仍然是減溫水流量信號 Wj，但輸入信號為： 山東建筑大學畢業(yè)論文 34 θ θ θ γ θ γ θ 等效調節(jié)對象的傳遞函數(shù)可以根據(jù)方框圖求得 θ ， ( ) ( ) ( )[ ( ) γ θ γ θ （ ） ] 圖 443（ a）單回路系統(tǒng)方框圖； （ b）雙回路系統(tǒng)的等效方框圖 在靜態(tài)時，微分器輸出為零，所以等效調節(jié)對象的輸出θ _2^,=θ _2；在動態(tài)過程中，等效調節(jié)對象的輸出中除了主氣溫信號θ _2 外，還疊加導前氣溫的微分信號 dθ 1/dt。由于θ 1的慣性遲延比θ 2 要小得多，因而等效對象的輸出θ _2^,的慣性延遲比θ _2的小得多。因此，加入導前氣溫微分信號的作用可以理解為改變了調節(jié)對象的動態(tài)特性。等效調節(jié)對象在減溫水流量擾動下的輸出θ _2^,比主氣溫θ _2 的動態(tài)響應有很大的改善。所以，在調節(jié)對象慣性遲延比較大的情況下導前氣溫微分信號的雙回路氣溫調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)品質遠比單回路氣溫調節(jié)系統(tǒng) 好。 導前氣溫調節(jié)系統(tǒng)模塊 其 GUI 界面如下 圖 447： 山東建筑大學畢業(yè)論文 35 圖 447 GUI 界面 其 SIMULINK 界面如 圖 448所示： 圖 448 SIMULINK 界面 其關聯(lián)程序如下圖所示： str1=get(,39。String39。)。 str2=get(,39。String39。)。 str3=get(,39。String39。)。 load_system(39。zhuqiwen239。)。 set_param(39。zhuqiwen2/調節(jié)器 39。,39。P39。,str1)。 set_param(39。zhuqiwen2/調節(jié)器 39。,39。I39。,str2)。 山東建筑大學畢業(yè)論文 36 set_param(39。zhuqiwen2/調節(jié)器 39。,39。D39。,str3)。 sim(39。zhuqiwen239。)。 axes()。 plot(tout,simout(:,1))。 hold on。 plot(tout,simout(:,2))。 grid on 這里，我們給出參數(shù)整定后系統(tǒng)的仿真結果如圖所示： 圖 449 輸出結果 如上圖所示，主氣溫在擾動下的偏差只有 3℃左右，而且調節(jié)時間在三分鐘內就達到了穩(wěn)定狀態(tài)。故此調節(jié)系統(tǒng)出色的完成了鍋爐蒸汽溫度自動調節(jié)任務，當然，使用者還可以在此基礎上進一步進行參數(shù)整定工作，以獲得更加令人滿意的調節(jié)結果。 山東建筑大學畢業(yè)論文 37 第五節(jié) 串級氣溫調節(jié)系統(tǒng) 過熱氣溫串級調節(jié)系統(tǒng) 圖 451為過熱氣溫串級調節(jié)系統(tǒng)圖。氣溫調節(jié)對象由減溫器和過熱器組成，減溫水流量 Wj為對象調節(jié)通道的輸入信號，過熱器出口氣溫為輸出信號。為了改善調節(jié)品質，系統(tǒng)中也采用減溫器出口處氣溫作為輔助調節(jié)信號。 對于串級氣溫調節(jié)系統(tǒng)，無論擾動發(fā)生在副調節(jié)回路還是發(fā)生在主調節(jié)回路，其調節(jié)品質都是優(yōu)于單回路調節(jié)系統(tǒng)的。 擾動發(fā)生在副回路內，例如當減溫水流量 Wj 發(fā)生自發(fā)性波動（可能是減溫水壓力或蒸汽壓力改變）而引起減溫水流量擾動變化時，對于單回路調節(jié)系統(tǒng)，由于沒有副調節(jié)回路去迅速消除 Wj 的波動，所以必然要影響到主氣溫的穩(wěn)定；對于串級氣溫調節(jié)系統(tǒng)，由于有副回路的存在，而且導前區(qū)的慣性又很小，副調節(jié)器將能及時動作，快速消除掉減溫水流量的自發(fā)性波動，從而使過熱氣溫基本不變。 圖 451 過熱氣溫串級調節(jié)系統(tǒng) 擾動發(fā)生在副回 路以外，引起過熱氣溫偏離給定值時，串級系統(tǒng)首先由主調節(jié)器改變其輸出信號，通過副調節(jié)回路去改變減溫水流量，使過熱氣溫恢復到給定值。這時，主調節(jié)器的調節(jié)對象的慣性延遲比采取單回路氣溫調節(jié)系統(tǒng)時的調節(jié)對象的要小。因此在這種情況下，串級調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)質量還是高于單回路系統(tǒng)的。 可見，在串級氣溫調節(jié)系統(tǒng)中，副回路的任務是盡快消除減溫水流量的自發(fā)性擾動和其他進入副回路的各種擾動，對過熱氣溫的穩(wěn)定起粗調作用。氣溫系統(tǒng)的副調節(jié)器一般采用比例調節(jié)器，主調節(jié)器的任務是保持過熱氣溫等于給定值，可采用比例積分或者比例積分微分調節(jié)器 。 山東建筑大學畢業(yè)論文 38 主氣溫串級調節(jié)系統(tǒng)模塊 GUI界面如 圖 452所示： 圖 452 GUI 界面 其 SIMULINK 界面如 圖 453所示 ： 圖 453 SIMULINK 界面 其關聯(lián)程序如下： 山東建筑大學畢業(yè)論文 39 str4=get(,39。String39。)。 str5=get(,39。String39。)。 str6=get(,39。String39。)。 str8=get(,39。S