基于plc系統(tǒng)的鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-25 19:55本頁(yè)面
【正文】 定值曲線。曲線③為控制器的輸出值曲線。圖17 PID調(diào)節(jié)(2) ℃，設(shè)定值設(shè)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(cè)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(diào)節(jié)(3) 分析:對(duì)于圖16，所用的PID三個(gè)參數(shù)是通過(guò)擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定得到的參數(shù)?？梢?jiàn)此時(shí)的控制效果很差，系統(tǒng)處于振蕩，且不可能穩(wěn)定。 對(duì)于圖17，是采用試湊法測(cè)量到的曲線，可見(jiàn)系統(tǒng)基本趨于穩(wěn)定，只是調(diào)節(jié)時(shí)間略微長(zhǎng)一些，但比圖15中的調(diào)節(jié)時(shí)間短，這就是加了微分后的效果。穩(wěn)定時(shí)有小幅波動(dòng)，但能控制在177。℃之內(nèi)。此時(shí)的超調(diào)量為: 對(duì)于圖18，也是試湊后測(cè)量到的曲線，其效果比圖17中的還好，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時(shí)間短，穩(wěn)定時(shí)波動(dòng)少，最大幅度只有177?！?。而且超調(diào)量也減小為: 所以通過(guò)擴(kuò)充響應(yīng)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(fù)修改控制參數(shù)，使用試湊法才能使系統(tǒng)達(dá)到相對(duì)最佳的控制效果。 水循環(huán)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)所得曲線來(lái)說(shuō)明水循環(huán)對(duì)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(guò)程中對(duì)系統(tǒng)性能的影響 有水循環(huán)時(shí):將鍋爐內(nèi)膽水溫從36℃加熱到50℃，即在水溫穩(wěn)定在36℃時(shí)，將PID控制器的設(shè)定值設(shè)為50℃，則電加熱管開(kāi)始加熱直到50℃為止。實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖20所示。此時(shí)系統(tǒng)基本穩(wěn)定，穩(wěn)定后的偏差在177。℃以?xún)?nèi)，有波動(dòng)是因?yàn)镵P取值太大的緣故，使得調(diào)節(jié)器動(dòng)作太靈敏。調(diào)節(jié)時(shí)間短，超調(diào)量為: 圖20 有水循環(huán)時(shí)的升溫過(guò)程曲線 無(wú)水循環(huán)時(shí):也將鍋爐內(nèi)膽水溫從36℃加熱到50℃，實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖21所示?？梢?jiàn)無(wú)水循環(huán)時(shí)不是很穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時(shí)間增加，且超調(diào)也有所增加為: 圖21為無(wú)水循環(huán)時(shí)的升溫過(guò)程曲線。圖21 無(wú)水循環(huán)時(shí)的升溫過(guò)程曲線 (2) 水循環(huán)在降溫過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)性能的影響 有水循環(huán)時(shí):內(nèi)膽水溫從50℃降到36℃，即在水溫穩(wěn)定在50℃時(shí)，將控制器的設(shè)定值設(shè)為36℃，則控制器輸出為0，電加熱管停止加熱。實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖22所示的曲線①?！娼档?6℃總共所需時(shí)間為:。 無(wú)水循環(huán)時(shí):鍋爐內(nèi)膽水溫也從50℃降到36℃，實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖514所示的曲線①。從圖22中可知:℃℃所需時(shí)間為:，℃還沒(méi)降到36℃。圖23為無(wú)水循環(huán)時(shí)的降溫過(guò)程曲線。圖22 有水循環(huán)時(shí)的降溫過(guò)程曲線圖23 無(wú)水循環(huán)時(shí)的降溫過(guò)程曲線4 結(jié)束語(yǔ) 從以上實(shí)驗(yàn)可得有水循環(huán)將提高系統(tǒng)的控制性能，升溫時(shí)可以保證系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，在降溫時(shí)雖然也要一定時(shí)間，但比起自然冷卻，其可以明顯得縮短降溫時(shí)間。所以在上節(jié)中的‘鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制和分析’中所有實(shí)驗(yàn)都已加入水循環(huán)。但是，若鍋爐的內(nèi)膽水溫與水循環(huán)通路中的水溫溫差小的話，此時(shí)的降溫效果不明顯，跟自然冷卻差不多。而當(dāng)兩者溫差越大時(shí)，降溫速度越快，所以在內(nèi)膽溫度需要加熱到60℃以上時(shí)，最好關(guān)閉水循環(huán)通路，否則系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)或達(dá)不到穩(wěn)定的效果。鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)的效果看，已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和要求，而且還有一定的改進(jìn)。雖然對(duì)象特性具有一定的大慣性，但經(jīng)過(guò)多次調(diào)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(diào)量能控制在5%以?xún)?nèi)，使鍋爐的內(nèi)膽溫度與給定值保持一致，實(shí)現(xiàn)了鍋爐內(nèi)膽水溫的常規(guī)PID控制。在原有課題的基礎(chǔ)上，考慮了水循環(huán)通路，很好的解決了鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)的冷卻問(wèn)題，使系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。 存在不足之處。由于常規(guī)PID控制沒(méi)有自整定功能，故不具有自適應(yīng)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(huì)有一定的偏移。解決的辦法是可以采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng)PID控制方法等改進(jìn)后的PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。雖然加了水循環(huán)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了良好的作用，但當(dāng)內(nèi)膽溫度加熱到60℃以上時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)或達(dá)不到穩(wěn)定，此時(shí)只能關(guān)閉水循環(huán)通路。
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