熱工控制系統(tǒng)第八章汽溫控制系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-05-06 01:31本頁面
【正文】 ( )( ?????? ???假定 Z2 是一個(gè)單位階躍擾動(dòng)，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)值大小就能體現(xiàn)出穩(wěn)差偏差的大小。 串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力 ： 串級(jí)控制系統(tǒng)主回路是一個(gè)定值系統(tǒng)，其副回路是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，它的定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，是一個(gè)變化量，主調(diào)節(jié)器按照被控對(duì)象的特性和擾動(dòng)變化的情況，不斷地糾正著副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)縮短，能很快克服擾動(dòng)，改善動(dòng)態(tài)特性，這就是一種自適應(yīng)能力，而采用單回路控制系統(tǒng)就沒有這種隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用。 由于系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)變小了，它的工作頻率將有所提高，證明如下： Y2 圖 54 串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖 從圖 54簡(jiǎn)化的方框圖可得系統(tǒng)特征方程式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 01 2 2 1 1? ? ?W S W S W S W S W S W ST T z D D m(86) 將式 81代入式 86并化簡(jiǎn)得： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?102 2 21 2 2 1 1?? ?W S W S W S W S W SW S W S W S W S W S W S W ST z f D mT T z f D D m將式 84代入上式并化簡(jiǎn)得： ? ?? ?T T S T T K K K K K T SK K K K K K K K K K K KT z f mT z f m T T z f m1 221 2 2 2 2 12 2 2 1 2 1 1 21 0? ? ?? ? ? ?(87) 化成二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式： ，由式 87可得： S S20 0 22 0? ? ??? ?211222210 2 1 TT TKKKKKTT mfzT????串串 ??則： ? ? ?? ?串 串 串串串? ?? ? ? ? ? ?11 12202 1 2 2 2 2 11 2T T K K K K K TT TT z f m利用同樣的方法可以求得單回路控制系統(tǒng)的工作頻率 ： ? ? ?單 單 單? ? ? ? ?1 122 1 21 2T TT T假定串級(jí)控制和單回路控制以同樣的衰減率工作，即令： ? ?串 單?? ?2112222122221211222211111TTTKKKKKTTKKKKKTTTTTKKKKKTTmfzTmfzTmfzT??????????單串??顯然： ?? ? ?串單 串 單? ?1 ,?由此可見，串級(jí)控制系統(tǒng)由于改善了對(duì)象的特征，從而使整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率比單回路系統(tǒng)的工作頻率有所提高，且副控制器的放大倍數(shù) KT 2 越大，工作頻率越高。從而改善了動(dòng)態(tài)特性。 串級(jí)控制系統(tǒng)可以減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率 。 ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?W SW Sy S x Sy S z SXZ 12 1 11 2?現(xiàn)有 即為兩個(gè)調(diào)節(jié)器的乘積 。 (81) 輸出對(duì)于擾動(dòng) Z2的傳遞函數(shù)： ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?W S y Sz S W S W SW S W S W S W S W S W SZ D DT T D D m Z2121 21 2 1 2 11? ??? ?輸出對(duì)輸入 x1的傳遞函數(shù)： ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?W S y Sx S W S W S W S W SW S W S W S W S W S W SX T T D DT T D D m Z1111 2 1 21 2 1 2 11? ? ?? ?(82) (83) 對(duì)于一個(gè)定值系統(tǒng)，擾動(dòng)造成的影響應(yīng)該越小越好，而定值部分應(yīng)盡量保持恒定，因此，式 82越接近于 0，式 83越接近于 1（令 Wm1 ＝ 1），則控制系統(tǒng)性能越好。 1??2??系統(tǒng)的組成： （ 1）內(nèi)回路的分析整定 WT 1( s ) KZKμW1( s )γθ 1I2WBWB 1WB 2副 調(diào) 節(jié) 器θ1Iθ 1內(nèi)回路原理方框圖 對(duì)于內(nèi)回路可以看作由被控對(duì)象和廣義調(diào)節(jié)器組成的單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行整定，廣義調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： ? ?1 1 111T Z ZW s K K K K? ? ? ??? ??因此廣義調(diào)節(jié)器是一個(gè)比例作用調(diào)節(jié)器，其等效比例帶為： 111 ZKK?????? ? 通過 減溫水量 WB的 階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，可以得到 導(dǎo)前區(qū)汽溫 θ1的階躍響應(yīng)曲線如下圖所示： 0tθ1Tc 1τ10t WBW0t01011W??? 根據(jù)以上階躍響應(yīng)曲線，由單回路控制系統(tǒng)的整定方法，可以得到比例調(diào)節(jié)器等效比例帶 的計(jì)算公式： (P175表 66) 1??11c 1 c 1 11c111c1c10 . 20 . 0 81 . 50 . 7TTTTT?????????????????????????111當(dāng) 時(shí) ： ＝1當(dāng) 時(shí) ： ＝ 因此副調(diào)節(jié)器 WT1(s)的比例帶為： 1 1 1ZKK??? ? ? ?＝（ 2）主回路的分析整定 主回路原理方框圖 KZ Kμ WT 1( s ) W1( s ) W2( s )γθ 2Iθ 2WBθ1θ2WT 2( s )Iθ 2 0主 調(diào) 節(jié) 器內(nèi) 回 路廣 義 調(diào) 節(jié) 器被 控 對(duì) 象2I ?2 1 1I ???? ?如果主調(diào)節(jié)器為 PID調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： ? ?22111TdiW s T sTs? ??? ? ?????則主回路廣義調(diào)節(jié)器的等效比例帶為： 21212???????? ?忽略導(dǎo)前區(qū)的慣性和遲延，則簡(jiǎn)化后導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)為： ? ? 1111BWs W? ???此時(shí)主回路原理方框圖可以簡(jiǎn)化為： W0( s )γθ 2Iθ 2WBθ2WT 2( s )Iθ 2 0主 調(diào) 節(jié) 器 2I 11???等 效
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