【正文】 39。 經(jīng)過(guò)本次課內(nèi)實(shí)踐，學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)并實(shí)際運(yùn)用了過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也 進(jìn)一步接觸使用了精密的檢測(cè)儀表，控制儀表與調(diào)節(jié)閥等裝置，達(dá)到了理論結(jié)合實(shí)踐的目的。 由于控制對(duì)象的特殊性，過(guò)程控制系統(tǒng)相對(duì)于其他控制系統(tǒng)有以下 特點(diǎn)：控制對(duì)象復(fù)雜，控制要求多樣；控制方案豐富；控制過(guò)程多屬于慢過(guò)程參數(shù)控制；定值控制是過(guò)程控制的一種主要控制形式；過(guò)程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的過(guò)程檢測(cè)控制儀表組成。實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程千變?nèi)f化，要解決生產(chǎn)過(guò)程中各種控制問(wèn)題必須采用有針對(duì)性的特殊方法與途徑。 過(guò)程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下，使連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去。 作為信息科學(xué)的重要分支，自動(dòng)化技術(shù)本身及其應(yīng)用領(lǐng)域得到了迅速的提高和發(fā)展。副調(diào)節(jié) 器通過(guò)副回路快速消除給水環(huán)節(jié)的擾動(dòng)對(duì)液位的影響，主調(diào)節(jié)器通過(guò)副調(diào)節(jié)器對(duì)水位進(jìn)行校正，使水位保持在設(shè)定值。 三沖量液位控制系統(tǒng)的主沖量是液位，副參數(shù)是給水流量，前饋補(bǔ)償?shù)闹饕獢_動(dòng)是蒸氣流量。 但雙沖量液位控制系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：調(diào)節(jié)閥的工作特性不一定為線(xiàn)性特性，要做到完全靜態(tài)補(bǔ)償比較困難；給水壓力擾動(dòng)對(duì)于液位的影響不能及時(shí)消除。 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 21 結(jié)論 相對(duì)于單沖量 液位 控制，雙沖量液位控制控制品質(zhì)有很大提高。 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 19 (2)保持 Kc= 不變，改變 Ti 的值： Ti=1000 圖 Kc=， Ti=1000 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) Ti=100 圖 Kc=， Ti=100 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 20 Ti=10 圖 Kc=， Ti=10 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) Ti=1 圖 Kc=， Ti=1 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) 通過(guò)觀察圖 至圖 可以得出，當(dāng) Kc= 時(shí)，選擇 Ti=1000 會(huì)使液位變化曲線(xiàn)的衰減比最接近 4:1。 PI 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定過(guò)程如下所示： (1)保持 Ti=1000 不變，改變 Kc 的值： Kc= 圖 Ti=1000， Kc= 時(shí)的液位變化曲線(xiàn) Kc= 圖 Ti=1000， Kc= 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 18 Kc= 圖 Ti=1000， Kc= 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) Kc=1 圖 Ti=1000， Kc=1 時(shí) 的 液位變化曲線(xiàn) 由圖 得，當(dāng) Kc=1 時(shí)，衰減比為 4:1。本次課內(nèi)實(shí)踐蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為比例積分控制（ PI）的參數(shù)整定選擇經(jīng)驗(yàn)法。 圖 不含前饋控制器的 液位 控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 16 含有 前饋控制器的 液位 控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖 所示。,80) 仿真結(jié)果 取 c0=0； t=0s 時(shí)，設(shè)定水位（ set point）為 15，蒸氣流量（ disturbance）為 5； t=20s 時(shí)，設(shè)定水位（ set point）階躍為 25，蒸氣流量（ disturbance）不變； t=40s 時(shí)，設(shè)定水位（ set point）不變，蒸氣流量（ disturbance）階躍為 10。 圖 干擾通道 Gd(s)的仿真程序圖 matlab 仿真程序代碼如下所示： Ef= K2=3 T2=1 E0=6 1102221 ** KTnum KTnum f ?? ?? ??武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 15 K1=5 T1=1 Kc= Ti=1000 num1=Ef*T2K2 num2=E0*T1K1 sim(39。 圖 被控過(guò)程 Go(s)的仿真程序圖 前饋控制器 Gb(s)的仿真程序圖如圖 所示。 圖 simulink 不含前饋控制器的仿真程序圖 調(diào)節(jié)器 Gc(s)的仿真程序圖如圖 所示。 圖 simulink 仿真程序圖 圖 中各部分表示： set point：系統(tǒng)輸入（水位設(shè)定值）； disturbance：擾動(dòng)（蒸氣流量）； Gc(s)：調(diào)節(jié)器（ PI）的傳遞函數(shù)； Gv(s)：執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的傳遞函數(shù)； Go(s)：被控過(guò)程（給水流量對(duì)液位的影響）的傳遞函數(shù)； Gb(s)：前饋控制器的傳遞函數(shù)； Gd(s)：干擾通道（蒸氣流量對(duì)液位的影響）的傳遞函數(shù)； Gm1(s)：變送器 1（液位變送器）的傳遞函數(shù)； Gm2(s)：變送器 2（蒸氣流量變送器）的傳遞函數(shù) ； c1：加法器的系數(shù)； c0：初始偏置； scope：示波器。 設(shè)置 c0 的目的是為了在正常蒸氣流量下，使調(diào)節(jié)器和加法器的輸出比較適中。由于執(zhí)行器選擇的是氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥，故 c1 取負(fù)號(hào)。 圖 蒸汽發(fā)生器雙沖量液位控制系統(tǒng)示意圖 圖 中加法器的具體運(yùn)算功能為： 式中， u 為調(diào)節(jié)器的輸出值； u1 為蒸氣流量變送器輸出的蒸氣流量值； c0 為初始偏置， c1為加法器的系數(shù)； U 為加法器的輸出值。 綜上所述，蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)執(zhí)行器應(yīng)選擇安裝有電 /氣轉(zhuǎn)換器與電 /氣閥門(mén)定位器的，具有等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性的，氣關(guān)式的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。蒸汽發(fā)生器給水管道當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)應(yīng)開(kāi)大進(jìn)水閥，以避免蒸汽發(fā)生器燒干，因此選擇氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。從工藝生產(chǎn)安全考慮，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，信號(hào)中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證設(shè)備與人員安全。由于蒸汽發(fā)生器內(nèi)液位變化應(yīng)盡量平緩，需要選用具有等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性的調(diào)節(jié)閥。