【正文】 投入閉環(huán)運(yùn)行，穩(wěn)定后做階躍擾動試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，若過渡過程有希望的衰減率（）則可，否則改變比例帶值，重復(fù)上述試驗(yàn)。2） 將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間由最大調(diào)整到某一值，由于積分時(shí)間的引入使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，這時(shí)應(yīng)將比例帶值適當(dāng)增大。做階躍擾動試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，修改積分時(shí)間重復(fù)試驗(yàn)，直到滿意為止。3） 保持積分時(shí)間不變，改變比例帶，看調(diào)節(jié)過程有無改善，若有改善則繼續(xù)修改比例帶，如無改善則反方向修改比例帶，直到滿意為止。保持比例帶不變修改積分時(shí)間，同樣反復(fù)試湊直到滿意為止。如此反復(fù)試湊，直到有一組合適的積分時(shí)間和比例帶。4） 對于采用三參數(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)過程，在感到滿意時(shí)便停止。（4）動態(tài)參數(shù)法動態(tài)參數(shù)法是在系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)下，作對象的階躍擾動試驗(yàn)，根據(jù)記錄下的階躍響應(yīng)曲線求取經(jīng)驗(yàn)一組特征參數(shù)、（無自衡能力對象）或、（有自衡能力對象），再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。對于有自平衡能力對象，其單位階躍響應(yīng)曲線如圖410（a）所示。過響應(yīng)曲線拐點(diǎn)P作切線交穩(wěn)態(tài)值漸近線C（）于A，交時(shí)間軸與C；過A點(diǎn)作時(shí)間軸垂線并交于B，則：。對無自平衡能力對象，其單位階躍響應(yīng)曲線如圖410（b）所示。作響應(yīng)曲線直線段的漸近線交時(shí)間軸于C，過直線段上任一點(diǎn)A作時(shí)間垂線并交于B，則。圖410 有無自平衡能力對象飛升曲線在取得對象的單位階躍響應(yīng)曲線后，通過在曲線上作圖，求出對象的特征參數(shù)、或、然后按表給出經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器整定參數(shù)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，對象特征參數(shù)和的乘積反映了控制難易的程度；越大，對象就越不好控制，因此調(diào)節(jié)器的比例帶就應(yīng)取大一些，即與成正比。對于采用比例積分調(diào)節(jié)，積分作用的加入使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，；對于采用比例積分微分調(diào)節(jié)，則因微分作用提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。表43 動態(tài)參數(shù)法計(jì)算公式（）規(guī)律 PPIPID — ——積分作用主要用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，且希望被調(diào)量波動一個(gè)周期后消除穩(wěn)態(tài)誤差的作用應(yīng)基本結(jié)束；就是說積分時(shí)間的大小應(yīng)根據(jù)被調(diào)量波動周期大小來確定，而遲延時(shí)間又是影響過渡過程周期的主要因素。因此，對象的遲延時(shí)間大，則積分作用就應(yīng)相對較弱，即積分時(shí)間應(yīng)與成正比；有微分作用加入時(shí)，可適當(dāng)減少一些。一般地，在對象慣性和遲延都較大時(shí)，需加入微分控制作用，即微分時(shí)間的值也應(yīng)根據(jù)遲延時(shí)間來確定[4]。 第五章 330MW單元機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)解耦設(shè)計(jì) 機(jī)組動態(tài)數(shù)學(xué)模型研究對象為330MW單元機(jī)組，鍋爐為高溫、亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛前后對沖燃燒、燃煤粉汽包鍋爐，汽輪機(jī)為單軸、三缸、兩排汽、再熱、凝汽沖動式。則單元機(jī)組可簡化為一個(gè)兩個(gè)輸入兩個(gè)輸出的對象，如圖51所示。圖51 單元機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在100%負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)的數(shù)學(xué)模型如下： NE = G11（s） G12（s） uT PT G21（s） G22（s） uB （51）其中，NE是功率， PT是汽壓，UT是汽機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，UB是鍋爐燃料量 （52） 解耦前的MATLAB仿真100%的工況下的數(shù)學(xué)模型解耦前系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖51所示。圖52 解耦前系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖下面對其進(jìn)行仿真，結(jié)果如下：圖53 UT作用功率的輸出曲線圖53 UT作用主汽壓的輸出曲線當(dāng)閥門開度的加大，首先會利用蓄熱使功率有個(gè)暫時(shí)的增加，隨后達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，而主汽壓會下降最后趨于穩(wěn)定值。圖54 UB作用功率的輸出曲線圖55 UB作用主汽壓的輸出曲線燃料量的加大時(shí)，會使主汽壓和功率因慣性而緩慢的增加，最終趨于穩(wěn)定。圖56 UB和UT作用功率的輸出曲線圖57 UB和UT作用主汽壓的輸出曲線由以上的仿真結(jié)果可以看出系統(tǒng)在輸入與輸出之間存在著關(guān)聯(lián)與耦合，功率和機(jī)前壓力受燃料量和閥門開度的相互影響，使控制的難度加大，下一節(jié)通過低頻段預(yù)補(bǔ)償法設(shè)計(jì)實(shí)常數(shù)預(yù)補(bǔ)償陣Kp，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)解耦來消除和削弱這種相互間的關(guān)聯(lián)和耦合。 靜態(tài)解耦設(shè)計(jì)后MATLAB仿真低頻段預(yù)補(bǔ)償法設(shè)計(jì)Kp。低頻段預(yù)補(bǔ)償法是在s=0條件下，設(shè)計(jì)實(shí)常數(shù)預(yù)補(bǔ)償陣Kp，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)解耦，因此在低頻段實(shí)現(xiàn)近似解耦。由Kp=可以得到常系數(shù)補(bǔ)償陣為： (53)解耦后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖58所示，對其進(jìn)行仿真。圖58 解耦后系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖解耦后仿真結(jié)果：圖59 UT作用功率的輸出曲線圖510 UT作用主汽壓的輸出曲線當(dāng)閥門開度的加大，使功率增加后達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，而主汽壓會下降最后趨于穩(wěn)定值，但是主汽壓下降偏大。圖511 UB作用功率的輸出曲線圖512 UB作用主汽壓的輸出曲線圖513 UB和UT作用功率的輸出曲線圖514 UB和UT作用主汽壓的輸出曲線由以上的仿真結(jié)果可知，通過采用靜態(tài)解耦，耦合程度明顯減弱，便于控制，為進(jìn)一步改善控制品質(zhì)對解耦系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定后MATLAB仿真鍋爐、汽機(jī)控制器分別為GG2，傳遞函數(shù)的表達(dá)式為： （54）采用經(jīng)驗(yàn)法對調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行整定，得到：G1的調(diào)節(jié)器參數(shù)為：KP1= 8 ，Ti1=90 G2的調(diào)節(jié)器參數(shù)為： KP2= ，Ti2=200加入PI調(diào)節(jié)器后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下。圖515 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定后系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖仿真試驗(yàn)結(jié)果如下， 當(dāng)給予階躍信號，壓力定值時(shí)：圖516 功率響應(yīng)輸出曲線圖517 主汽壓響應(yīng)輸出曲線當(dāng)給予階躍信號，功率定值時(shí)：圖518 功率響應(yīng)輸出曲線圖519 主汽壓響應(yīng)輸出曲線由以上模擬仿真結(jié)果可見，單元機(jī)組在功率定值擾動下相應(yīng)的主汽壓力PT及輸出功率NE存在較小的超調(diào)和很小的振蕩。而在壓力定值擾動下，輸出功率的波動也很小。最終，輸出功率和主汽壓力都很快回到原定的穩(wěn)定狀態(tài)，輸出功率將較快地平穩(wěn)跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷的變化。通過以上分析可知，該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)經(jīng)靜態(tài)解耦設(shè)計(jì)后，耦合程度明顯減弱且系統(tǒng)穩(wěn)定。符合控制系統(tǒng)的要求。結(jié) 論本設(shè)計(jì)通過解耦理論方法對單元機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先確定了系統(tǒng)輸入與輸出變量的配對關(guān)系，構(gòu)成以機(jī)跟爐或爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，按照機(jī)爐對象的動態(tài)特性，構(gòu)成不同的簡化解耦補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，以消除在控制變量或給定值擾動時(shí)，回路之間的交叉干擾。在設(shè)計(jì)過程中，采用了靜態(tài)解耦對受控對象傳遞函數(shù)靜態(tài)增益矩陣實(shí)現(xiàn)解耦。對于大型單元機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的解耦與此方法大致相同，只不過耦合的更多，但多變量控制系統(tǒng)，可以通過變量的配對選擇，就能降低各回路之間的耦合。然而若經(jīng)配對選擇仍存在嚴(yán)重的耦合，則需要考慮解耦設(shè)計(jì)，解耦設(shè)計(jì)的基本原理是通過，用低頻段預(yù)補(bǔ)償法設(shè)計(jì)實(shí)常數(shù)預(yù)補(bǔ)償陣抵消存在于各回路之間的關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦。從而可以近似的解決問題，而且更好的是能在實(shí)際中找到相關(guān)問題，將學(xué)到的知識能應(yīng)用到實(shí)際中去，才能感受所學(xué)知識的重要性。由于知識有限、經(jīng)驗(yàn)不足，本設(shè)計(jì)有些不理想之處，而且難免有一些漏洞，希望各位老師理解并指出錯誤，我將虛心地接受并加以改進(jìn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化及參數(shù)的最佳整定還有待于工作后結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況做進(jìn)一步的改善。參考文獻(xiàn)[1] .[2]：178[3]：181205 [4]. :141[5]. 北京. .[6]. .[7]康 .[8]. .[9]張奕英，.[10]曾德良，.[11] Models for System Dynamic Performance Studies. IEEE Trans on Power .[12] Cheres and medium size drum boiler models suitable for long term dynamic response IEEE Transaction on Energy ：1531[13] Chen MS. Dillon WE. Power system modeling. Proceedings of the .[14] Norman A. Anderson. Instrumentation for process measurement and control. Third edition published in Radnor. Pennsylvanian ：1228[15] of feedback postgraduate school : 115[16] .謝 辭此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及了大學(xué)期間的許多學(xué)科，還有一些未學(xué)過的電力方面知識，這是對即將參加工作的我再一次的準(zhǔn)備。使我對火力發(fā)電廠中單元機(jī)組的運(yùn)行及控制有了一定的了解，并深刻體會到了自動化控制在火電廠實(shí)際運(yùn)行所發(fā)揮的巨大作用，加深了對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基本原理的認(rèn)識。讓我更深刻地認(rèn)識到了電廠自動化的優(yōu)越性。凌呼君老師是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在他的精心指導(dǎo)下完成的，我不僅從他那里學(xué)到了許多書本上的知識，而且還學(xué)到了他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，勤于思索，敢于創(chuàng)新的精神，我想這更會使我受益終生的。同時(shí)也非常感謝席東民老師在這篇論文的設(shè)計(jì)過程中所給予的指導(dǎo)。感謝電力學(xué)院的每一位老師，四年來是你們的孜孜教誨使我茁壯成長。在今后的日子里我也會更加努力，以良好的成績來回報(bào)我的母校。 45