【導(dǎo)讀】鍋爐控制系統(tǒng)是現(xiàn)代自動控制技術(shù)應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域。本設(shè)計以鍋爐蒸汽壓力?？刂撇糠譃檠芯繉ο?，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識設(shè)計控制系統(tǒng)。鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可。少的重要動力設(shè)備。它通過煤、油、天然氣的燃燒釋放出的化學(xué)能，通過傳熱過程把能。量傳遞給水，使水變成水蒸氣。這種高壓蒸汽即可以作為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥和蒸發(fā)。過程的能源，又可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、大型泵類的驅(qū)動透平的動力源。蒸汽壓力過低或過高，對于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。隨著石油化學(xué)工業(yè)生。鍋爐，亦向著高效率，大容量發(fā)展。為確保安全，穩(wěn)定生產(chǎn)，對鍋爐設(shè)備的自動控制就

　　

【正文】 5 系統(tǒng)參數(shù)整定和仿真 PID 參數(shù)對控制性能的影響 （ 1） 控制器增益 CK 或比例度 ? 增益 CK 的增大（或比例度 ? 下降），使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)，使穩(wěn)定性下降； （ 2）積分時間 iT 積分作用的增強(qiáng)（既 iT 下降），使系統(tǒng)消除余差的能力加強(qiáng)，但控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降； （ 3）微分時間 dT 微分作用的增強(qiáng)（既 dT 增大），可使系統(tǒng)的超前作用增強(qiáng)，穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，但對高頻噪聲起放大作用，主要適合于特性滯后較大的廣義對象，如溫度對象等。 用試湊法確定 PID控制器參數(shù) 試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響程度 ,邊觀察系統(tǒng)的運(yùn)行 ,邊修改參數(shù) ,直到滿意為止 [2]。 一般情況下 ,增大比例系數(shù) KP會加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度 ,有利于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào) ,并產(chǎn)生振蕩使穩(wěn)定性變差。減小積分系數(shù) KI 將減少積分作用 ,有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定 ,但系統(tǒng)消除靜差的速度慢。增加微分系數(shù) KD 有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng) ,是超調(diào)減少 ,穩(wěn)定性增加 ,但對干擾的抑制能力會減弱。在試湊時 ,一般可根據(jù)以上參數(shù)對控制過程的影響趨勢 ,對參數(shù)實行先比例、后積分、再微分的步驟進(jìn)行整定。 （ 1）比例部分整定。 首先將積分系數(shù) KI 和微分系數(shù) KD 取零 ,即取消微分和積分作用 ,采用純比例控制。將比例系數(shù) KP 由 小到大變化 ,觀察系統(tǒng)的響應(yīng) ,直至速度快 ,且有一定范圍的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi) ,且響應(yīng)曲線已滿足設(shè)計要求 ,那么太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。 （ 2）積分部分整定。 如果比例控制系統(tǒng)的靜差達(dá)不到設(shè)計要求 ,這時可以加入積分作用。在整定時將積分系數(shù) KI 由小逐漸增加 ,積分作用就逐漸增強(qiáng) ,觀察輸出會發(fā)現(xiàn) ,系統(tǒng)的靜差會逐漸減少直至消除。反復(fù)試驗幾次 ,直到消除靜差的速度滿意為止。注意這時的超調(diào)量會比原來加大 ,應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c比例系數(shù) KP。 （ 3）微分部分整定。 若使用比例積分 (PI)控制器經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍達(dá)不到設(shè)計要求 ,或不穩(wěn)定 ,這時應(yīng)加入微分作用 ,整定時先將微分系數(shù) KD 從零逐漸增加 ,觀察超調(diào)量和穩(wěn)定性 ,同時相應(yīng)地微調(diào)比例系數(shù) KP、積分系數(shù) KI,逐步使湊 ,直到滿意為止 系統(tǒng)的仿真 假設(shè)對象模型參數(shù)分別取值為 VK =1％ /％， TMK =1％ /℃， 1T =1min， 2pK =2℃/(T/hr),pT =6min， p? =2min， 2dK =3℃ /(T/hr),dT =3min,d? =2min。在此采用經(jīng)驗試湊法來整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。 根據(jù)調(diào)節(jié)器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設(shè)定調(diào)節(jié)器 PID 參數(shù)的初始值第一種是比較理想的。傳函數(shù)有以此傳函 ?sessG ??? 160 1)( 為一控制環(huán)節(jié) [3] 。 圖 太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 首先根據(jù)調(diào)節(jié)器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設(shè)定調(diào)節(jié)器 PID參數(shù)的初始值為 K=8， IT =3min，DT =。 經(jīng)仿真后的響應(yīng)曲線為 圖 P=8 I=3 D= 經(jīng)反復(fù)試湊比例度、積分時間、微分時間的大小，得出 K=8， IT =， DT=1min。響應(yīng)曲線呈 4： 1衰減，結(jié)果令人滿意。 太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 19 圖 P=8 I= D=1 太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 結(jié)論 經(jīng)過兩個星期的努力我的課程設(shè)計已經(jīng)完成了，回想做課設(shè)的整個過程，艱辛同時又充滿樂趣。沒有做設(shè)計之前覺得課程設(shè)計只是對過程控制、控制儀表及裝置、熱工測量儀表、傳感器與檢測技術(shù)等幾門課所學(xué)知識的簡單總結(jié)，但是通過這次親自體驗發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 本次設(shè)計讓我學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的東西，增強(qiáng)了我的分析理解能力，也學(xué)會了如何寫科技論文，也對過程控制乃至我們專業(yè)有了進(jìn)一步的了解。同時我也學(xué)會了一些軟件的應(yīng)用。 這次自選設(shè)計為鍋爐蒸汽壓力控制系 統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)主要針對前幾個學(xué)期所學(xué)幾門專業(yè)課進(jìn)行的。從課題分析開始，再進(jìn)行總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計，最后到系統(tǒng)實現(xiàn)。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實踐中去，也使我掌握了一整套規(guī)范的設(shè)計操作流程。 太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 參考文獻(xiàn) [1] 翁維勤 .過程控制系統(tǒng)及工程 .第二版 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [2] 吳勤勤 .控制儀表及裝置 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [3] 李忠虎 .過程參數(shù)檢測技術(shù)及儀表 [M].北京：中國計量出版社， 2021 [4] 胡壽松 .自動控制原理 [M].北京：科學(xué)出版社， 2021 [5] 楊獻(xiàn)勇 .熱工過程自動控制 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [6] 邊力秀 周俊霞 .熱工控制系統(tǒng) [M] .北京：中國電力出版社， 2021 [7] 周尚周 .熱控分冊 [M] 北京：中國電力出版社， 2021 [8] 白焰 .火電廠熱工自動控制技術(shù)及應(yīng)用 [M] .北京：中國電力出版社， 2021 [9] 趙建立 .大型火電機(jī)組熱工控制技術(shù)與實例 [M] .北京：中國電力出版社， 2021 [10] 俞金壽，孫自強(qiáng) .過程控制系統(tǒng) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [11]朱有庭主編 . 化工設(shè)備設(shè)計設(shè)計手冊（上、 下） . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [12]黃振仁主編 .過程裝備成套技術(shù)設(shè)計指南工程 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [13]楊為民等主編 . 過程控制系統(tǒng)及工程 . 陜西：西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2021 [14]王毅，張早校等主編 . 過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [15]郭陽寬，王正林等主編 . 過程控制工程及仿真 . 北京：電子工業(yè)出版社 ， 2021 [16]王樹青等主編 . 工業(yè)過程控制工程 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [17]常太華，蘇杰等 主編 . 過程參數(shù)檢測及儀表 . 北京：中國電力出版社 ， 2021 [18]厲玉鳴等主編 . 化工儀表及自動化（第四版） . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [19]王樹青，戴連奎，于玲等主編 . 過程控制工程（第二版） .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [20]匡國柱 主編 .化工單元 過程 及設(shè)備課程設(shè)計 . 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 [21] 何衍慶 .工業(yè)生產(chǎn)過程控制 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [22] 胡志勇 .工程制圖新編教程 [M].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社 2021 [23] 金以慧 .過程控制 [M].北京 ： 清華大學(xué)出版社 ,1993 [24] 杜維，樂嘉華 .過程檢測技術(shù)及儀表 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1999 [25]夏喜英 .鍋爐與鍋爐房設(shè)備 [M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [26] 孫濤 .鍋爐工實用技術(shù)手冊 [M].江蘇科學(xué) 出版社， 2021 [27] 王恒霖，曹建國 .仿真系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用 [M].科學(xué) 出版社 2021 [28] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].機(jī)械工程 出版社 ,2021 [29] 陶永華 .新型 PID控制及應(yīng)用 [M].機(jī)械 工業(yè)出版社， 1998 [30] 蔣慰孫 .過程控制工程第二版 [M].北京：中國石化 出版社， 1999 太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 致謝 我的課程設(shè)計能夠順利完成，首先要感謝學(xué)校和老師能給予我們這次課程設(shè)計的機(jī)會。其次要感謝我的指導(dǎo)老師 劉 老師 ，在設(shè)計的過程當(dāng)中 劉 老師 給予了我熱情的幫助和悉心的指導(dǎo)，在此我要向他說聲謝謝。通過這次理論與實際結(jié)合的學(xué)習(xí)，加深了我們對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，更重要的是鍛煉了我們的能力，為我們以后的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。