基于plc系統(tǒng)的鍋爐內膽水溫控制系統(tǒng)設計-資料下載頁
2025-06-25 19:55本頁面
【正文】 定值曲線。曲線③為控制器的輸出值曲線。圖17 PID調節(jié)(2) ℃，設定值設為50℃，KP=，TI=950000ms，TD=48000ms。所得曲線如圖18所示。其中曲線①即為水溫測量值曲線。曲線②為給定值曲線。曲線③為控制器的輸出值曲線。圖18 PID調節(jié)(3) 分析:對于圖16，所用的PID三個參數(shù)是通過擴充響應曲線法整定得到的參數(shù)?？梢姶藭r的控制效果很差，系統(tǒng)處于振蕩，且不可能穩(wěn)定。 對于圖17，是采用試湊法測量到的曲線，可見系統(tǒng)基本趨于穩(wěn)定，只是調節(jié)時間略微長一些，但比圖15中的調節(jié)時間短，這就是加了微分后的效果。穩(wěn)定時有小幅波動，但能控制在177?！嬷畠?。此時的超調量為: 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，調節(jié)時間短，穩(wěn)定時波動少，最大幅度只有177。℃。而且超調量也減小為: 所以通過擴充響應曲線法整定的參數(shù)只能作為初步的參考值，而要想獲得良好的控制效果，還需要反復修改控制參數(shù)，使用試湊法才能使系統(tǒng)達到相對最佳的控制效果。 水循環(huán)對系統(tǒng)性能的影響 通過以下實驗所得曲線來說明水循環(huán)對系統(tǒng)性能的影響，且P、I、D各參數(shù)的整定值都為如圖19所示。圖19 PID參數(shù)整定表 (1) 水循環(huán)在升溫過程中對系統(tǒng)性能的影響 有水循環(huán)時:將鍋爐內膽水溫從36℃加熱到50℃，即在水溫穩(wěn)定在36℃時，將PID控制器的設定值設為50℃，則電加熱管開始加熱直到50℃為止。實驗所得曲線如圖20所示。此時系統(tǒng)基本穩(wěn)定，穩(wěn)定后的偏差在177?！嬉詢龋胁▌邮且驗镵P取值太大的緣故，使得調節(jié)器動作太靈敏。調節(jié)時間短，超調量為: 圖20 有水循環(huán)時的升溫過程曲線 無水循環(huán)時:也將鍋爐內膽水溫從36℃加熱到50℃，實驗所得曲線如圖21所示?？梢姛o水循環(huán)時不是很穩(wěn)定，調節(jié)時間增加，且超調也有所增加為: 圖21為無水循環(huán)時的升溫過程曲線。圖21 無水循環(huán)時的升溫過程曲線 (2) 水循環(huán)在降溫過程中對系統(tǒng)性能的影響 有水循環(huán)時:內膽水溫從50℃降到36℃，即在水溫穩(wěn)定在50℃時，將控制器的設定值設為36℃，則控制器輸出為0，電加熱管停止加熱。實驗所得曲線如圖22所示的曲線①。℃降到36℃總共所需時間為:。 無水循環(huán)時:鍋爐內膽水溫也從50℃降到36℃，實驗所得曲線如圖514所示的曲線①。從圖22中可知:℃℃所需時間為:，℃還沒降到36℃。圖23為無水循環(huán)時的降溫過程曲線。圖22 有水循環(huán)時的降溫過程曲線圖23 無水循環(huán)時的降溫過程曲線4 結束語 從以上實驗可得有水循環(huán)將提高系統(tǒng)的控制性能，升溫時可以保證系統(tǒng)在短時間內達到穩(wěn)定，在降溫時雖然也要一定時間，但比起自然冷卻，其可以明顯得縮短降溫時間。所以在上節(jié)中的‘鍋爐內膽水溫PID控制和分析’中所有實驗都已加入水循環(huán)。但是，若鍋爐的內膽水溫與水循環(huán)通路中的水溫溫差小的話，此時的降溫效果不明顯，跟自然冷卻差不多。而當兩者溫差越大時，降溫速度越快，所以在內膽溫度需要加熱到60℃以上時，最好關閉水循環(huán)通路，否則系統(tǒng)調節(jié)時間加長或達不到穩(wěn)定的效果。鍋爐內膽水溫控制系統(tǒng)從實驗的效果看，已經達到了預期的目標和要求，而且還有一定的改進。雖然對象特性具有一定的大慣性，但經過多次調試后，能確定合適的PID控制參數(shù)，且控制效果較好，系統(tǒng)的超調量能控制在5%以內，使鍋爐的內膽溫度與給定值保持一致，實現(xiàn)了鍋爐內膽水溫的常規(guī)PID控制。在原有課題的基礎上，考慮了水循環(huán)通路，很好的解決了鍋爐內膽水溫控制系統(tǒng)的冷卻問題，使系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定地運行。 存在不足之處。由于常規(guī)PID控制沒有自整定功能，故不具有自適應性，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)會有一定的偏移。解決的辦法是可以采用基于神經網絡的模糊自適應PID控制方法等改進后的PID控制算法來實現(xiàn)控制。雖然加了水循環(huán)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了良好的作用，但當內膽溫度加熱到60℃以上時，會使系統(tǒng)調節(jié)時間加長或達不到穩(wěn)定，此時只能關閉水循環(huán)通路。
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