【正文】 str8=get(,39。String39。)。 str5=get(,39。String39。氣溫系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器一般采用比例調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是保持過(guò)熱氣溫等于給定值，可采用比例積分或者比例積分微分調(diào)節(jié)器 。因此在這種情況下，串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量還是高于單回路系統(tǒng)的。 圖 451 過(guò)熱氣溫串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 擾動(dòng)發(fā)生在副回 路以外，引起過(guò)熱氣溫偏離給定值時(shí)，串級(jí)系統(tǒng)首先由主調(diào)節(jié)器改變其輸出信號(hào)，通過(guò)副調(diào)節(jié)回路去改變減溫水流量，使過(guò)熱氣溫恢復(fù)到給定值。 對(duì)于串級(jí)氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無(wú)論擾動(dòng)發(fā)生在副調(diào)節(jié)回路還是發(fā)生在主調(diào)節(jié)回路，其調(diào)節(jié)品質(zhì)都是優(yōu)于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的。氣溫調(diào)節(jié)對(duì)象由減溫器和過(guò)熱器組成，減溫水流量 Wj為對(duì)象調(diào)節(jié)通道的輸入信號(hào)，過(guò)熱器出口氣溫為輸出信號(hào)。故此調(diào)節(jié)系統(tǒng)出色的完成了鍋爐蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)，當(dāng)然，使用者還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行參數(shù)整定工作，以獲得更加令人滿意的調(diào)節(jié)結(jié)果。 plot(tout,simout(:,2))。 plot(tout,simout(:,1))。)。 sim(39。D39。zhuqiwen2/調(diào)節(jié)器 39。,str2)。,39。 set_param(39。P39。zhuqiwen2/調(diào)節(jié)器 39。)。 load_system(39。String39。)。 str2=get(,39。String39。所以，在調(diào)節(jié)對(duì)象慣性遲延比較大的情況下導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)的雙回路氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)遠(yuǎn)比單回路氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 好。因此，加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)的作用可以理解為改變了調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。這個(gè)新的等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸入仍然是減溫水流量信號(hào) Wj，但輸入信號(hào)為： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 34 θ θ θ γ θ γ θ 等效調(diào)節(jié)對(duì)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(shí)，微分器輸出為零，所以等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出θ _2^,=θ _2；在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出中除了主氣溫信號(hào)θ _2 外，還疊加導(dǎo)前氣溫的微分信號(hào) dθ 1/dt。當(dāng)系統(tǒng)加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)之后，調(diào)節(jié)器將同時(shí)接受兩個(gè)輸入信號(hào)，系統(tǒng)也成了雙回路結(jié)構(gòu)。 加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)可改善調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。如果不采用導(dǎo)前信號(hào)θ 1的微分信號(hào) dθ1/dt，則在靜態(tài)時(shí)，調(diào)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。引入了θ 1 的微分信號(hào)后，將有助于調(diào)節(jié)器的動(dòng)作快速性。這個(gè)系統(tǒng)引入了導(dǎo)前氣溫的微分信號(hào)作為調(diào)節(jié)器的補(bǔ)充信號(hào)，以改善調(diào)節(jié)質(zhì)量。 由 圖 435可知，蒸汽壓力、空氣流量、爐膛壓力在擾動(dòng)下的偏差都比較小，所以該調(diào)節(jié)系統(tǒng)出色的完成了調(diào)節(jié)任務(wù) 。 plot(tout,simout(:,3)。 plot(tout,simout(:,2))。 plot(tout,simout(:,1))。)。 sim(39。D39。ranshao2/PID 439。,str12)。,39。 set_param(39。P39。ranshao2/PID 439。,str10)。,39。 set_param(39。I39。ranshao2/PID 339。,str8)。,39。 set_param(39。D39。ranshao2/PID 239。,str6)。,39。 set_param(39。P39。ranshao2/PID 239。,str3)。,39。 set_param(39。I39。ranshao2/PID 139。,str1)。,39。 set_param(39。ranshao239。)。 str13=get(,39。String39。)。 str11=get(,39。String39。)。 str9=get(,39。String39。)。 str7=get(,39。String39。)。 str5=get(,39。String39。)。 str2=get(,39。String39。 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(fù)壓控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 432 爐膛負(fù)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(xué)畢業(yè)論文 29 燃料流量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型： ( ) 空氣流量模型： ( ) 引風(fēng)機(jī)與負(fù)壓關(guān)系模型： ( ) 送風(fēng)機(jī)對(duì)負(fù)壓的干擾模型： ( ) 并取： 燃料流量至壓力關(guān)系約為： G（ s） =4 蒸汽壓力至燃料流量關(guān)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(dòng)系統(tǒng)中的自動(dòng)調(diào)節(jié)子模塊。 山東建筑大學(xué)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(dòng)及時(shí)調(diào)整燃燒生產(chǎn)的熱量，而燃燒產(chǎn)生熱量的調(diào)節(jié)是通過(guò)控制所供應(yīng)的燃料量以及適當(dāng)比例的助燃空氣的控制實(shí)現(xiàn)的。一般生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽的控制是通過(guò)壓力實(shí)現(xiàn)的，后續(xù)環(huán)節(jié)對(duì)蒸汽的生產(chǎn)用量不同，反映在蒸汽鍋爐環(huán)節(jié)就是蒸汽壓力的波動(dòng)。 第三節(jié) 汽包鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 燃燒過(guò)程控制主要構(gòu)成 燃燒過(guò)程控制主要有三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)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(fù)壓控制系統(tǒng) 。 plot(tout,simout(:,2))。 plot(tout,simout(:,1))。)。 sim(39。D39。watercontrol/副調(diào)節(jié)器 39。,str5)。,39。 set_param(39。P39。watercontrol/副調(diào)節(jié)器 39。,str3)。,39。 set_param(39。I39。watercontrol/比例積分微分調(diào)節(jié)器 39。,str1)。,39。 set_param(39。watercontrol39。)。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 26 str6=get(,39。String39。)。 str4=get(,39。String39。)。 str2=get(,39。String39。 三沖量給水仿真系統(tǒng) 本小節(jié)將介紹本套軟件系統(tǒng)中電廠典型自動(dòng)系統(tǒng)中的串級(jí)三沖水量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)子模塊。由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)接受三個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)：水位 H、蒸汽流量 D 和給水量 G，故常稱之為三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為了使鍋爐運(yùn)行時(shí)把汽包水位控制在較小的范圍內(nèi)變化，生產(chǎn)上常采用以蒸汽流量、給水量為前饋信號(hào)，而以被調(diào)量汽包水位進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，組成一個(gè)前饋 反饋系統(tǒng)。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 23 第二節(jié) 三沖水量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型 汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)主要包括兩個(gè)方面：一是維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)波動(dòng)，水位過(guò)高會(huì)影響正氣品質(zhì)，水位過(guò)低會(huì)影響鍋爐的壽命甚至安全；二是及時(shí)調(diào)整給水流量，維持其與蒸汽流量間的平衡關(guān)系，以適應(yīng)負(fù)荷變化的要求。我們將在本章中，結(jié)合本軟件系統(tǒng)的電廠常用的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)子模塊，對(duì)采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路系統(tǒng)、串及調(diào)節(jié)系統(tǒng)和前饋 反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)予以詳細(xì)介紹。 單回路反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中普遍應(yīng)用的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在電廠自動(dòng)調(diào)節(jié)中應(yīng)用的也很廣泛。對(duì)于大滯后過(guò)程， 許多學(xué)者引入 Smith 預(yù)估控制，但因時(shí)滯的變化可山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 22 能會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，尤其對(duì)于難以確立的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，實(shí)施有效的控制更是困難。這些算法在理論上已經(jīng)被證明由于傳統(tǒng)的 PID 控制器然而，在實(shí)際的工業(yè)過(guò)程控制中，特別在熱工控制領(lǐng)域，占主導(dǎo)地位的控制器還是 PID 控制器，高級(jí)控制算法的應(yīng)用十分有限，它的優(yōu)越性也得不到充分的體現(xiàn)。 （ 3） 執(zhí)行單元（執(zhí)行器）：按照控制單元發(fā)出的控制信號(hào)去移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，改變控制量。 （ 2） 控制單元（控制器）：接受測(cè)量單元送來(lái)的被控量信號(hào)，并把它與給定值比較。研究和設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括了下列一些內(nèi)容：根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的要求，確定被調(diào)量和調(diào)節(jié)作用；用理論的方法或?qū)嶒?yàn)測(cè)試的方法確定被調(diào)量在調(diào)節(jié)作用及在各種擾動(dòng)下的變化規(guī)律，建立調(diào)節(jié)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；擬定調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇調(diào)節(jié)器，確定調(diào)節(jié)器的品質(zhì)參數(shù)；利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或模擬計(jì)算機(jī)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；最后是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，考驗(yàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作品質(zhì)。所以，應(yīng)在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中適當(dāng)修改整定參數(shù)。由于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性各不相同，利用上表所求的參數(shù)不一定都能得到滿意的控制過(guò)程。根據(jù)δ k和 Tk從 表 321 中查找控制器應(yīng)該采用的參數(shù)值（衰減率為 ）。利用該方法進(jìn)行 PID 控制器參數(shù)的整定步驟如下：該方法是先將 PID 控制器設(shè)置為純比例作用（即把積分時(shí)間 TI 放在“∞”的位置，微分時(shí)間 TD 放在“ 0”位置，就消除了積分和微分作用），且比例帶δ放在較大位置，將系統(tǒng)投入閉環(huán)控制，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐步減小比 例帶δ（即增加放大系數(shù) Kp），直至控制系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩的過(guò)度過(guò)程（一般連續(xù)等幅振蕩 4至 5次即可認(rèn)為達(dá)到等幅振蕩）。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直 接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 PID 控制器參數(shù) 整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 19 PID 控制器的參數(shù)整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 （ 3）、微分控制的作用 特點(diǎn)：反應(yīng) e(t) 變化的速度，在偏差剛剛出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于減小 超調(diào)和調(diào)整時(shí)間，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì) 。 （ 2）、積分控制的作用 作用：通過(guò)對(duì)誤差累積的作用影響控制量，并通過(guò)系統(tǒng)的負(fù)反饋?zhàn)饔脺p小偏差； 特點(diǎn)：與 e(t)存在全部時(shí)段有關(guān)，只要有足夠的時(shí)間 ,積分控制將能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差。 PID公式如下： ( ) ( ) ∫ ( ) ( ) 式中： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 18 u(t)—— 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)； e(t)—— 調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)，等于測(cè)量值與給定值之差； kp —— 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； TI —— 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間； TD —— 調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間； PID 調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)：根據(jù)輸入的偏差信號(hào)，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，其運(yùn)算結(jié)果用于輸出控制 （ 1）、比例控制的作用 作用：對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的偏差信號(hào) e(t)進(jìn)行放大或衰減，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)； 特點(diǎn)： Kp 越大 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性越好，但 Kp過(guò)大 y(t)可能會(huì)引起系統(tǒng)振蕩使穩(wěn)定性變差，也有可能出現(xiàn)比例飽和現(xiàn)象。 PID 控制是一種負(fù)反饋控制，在反饋控制系統(tǒng)中，控制器和被控對(duì)象組成一個(gè)閉合回路，在連接成閉合回路時(shí)可能出現(xiàn)兩種情況：正反饋和負(fù)反饋。 可編程控制器 (PLC) 是利用其閉環(huán)控制 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn) PID控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet 相連，如 Rockwell 的 PLC5等。目前， PID控制及其控制器或智能 PID 控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品，各大公司均開(kāi)發(fā)了具有 PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中 PID 控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過(guò)輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過(guò)傳感器﹐變送器﹐通過(guò)輸入接口送到控制器。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 axes()是將 test1 中輸出限定在 axes1 中。第六句為將 str1 的值付給 R，其中 set_param 為函數(shù)， test1 為 SIMULINK 的文件名， R為控件的名稱， After 為需要賦值的位置名稱，以此類(lèi)推。在代碼中第一句的作用為將 edit10 中的數(shù)據(jù)付給 str1,以此類(lèi)推。 Edit 前面的字符為 static test 控件，通過(guò)雙擊該控件，然后在 String 后面的框中更改 概括來(lái)說(shuō)就是通過(guò) get 函數(shù)得到 GUI 中的數(shù)據(jù)，然后通過(guò) set_param 函數(shù)將得到的數(shù)據(jù)賦給 SIMULINK。 axes()。test139。,str4)。,39。 set_param(39。After39。test1/L239。,str2)。,39。 set_param(39。After39。test1/R39。)。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 16 load_system(39。String39。)。 str3=get(,39。String39。)。 GUI界面如圖 251所示： SIMULINK 界面如圖 252所示： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 15 圖 251 GUI 界面 圖 252 SIMULINK 界面 關(guān)聯(lián)程序如下： str1=get(,39。 第五節(jié)