斬波技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及自動控制的幾點思考.ppt

斬波技術(shù)在自動控制 系統(tǒng)中的應(yīng)用及自動控制的幾點思考,劉永紅 大唐韓城第二發(fā)電有限公司 2012/11,積分作用的理解（一方面消差，另一方面數(shù)值增長）,正弦波的積分輸出,如何計算PID的輸出中P和I的數(shù)值,對于擾動幅度很大的波形，可近似等效為正弦波， 用時刻第點PIDout3減去第點的PIDout1，即為此上半波PID的I作用最大值。 即：I作用=out3-out1 在第時刻，為E偏差的最大值，亦即為比例作用最大值。 P作用=E*kp 即為P的作用大小 用P作用：I作用 看比值大小如何，來確定他們的作用是否合適，一般認為比值為7:3到4:1之間是比較合理的 。,主汽壓力微小變化時積分作用,協(xié)調(diào)爐主控邏輯,實際微分應(yīng)用,自動調(diào)整曲線圖（斬波部分）,對于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)受到某一擾動時，被調(diào)量偏離設(shè)定值，PID自動產(chǎn)生一個變化量。本文假定該PID當(dāng)被調(diào)量大于設(shè)定值時，PID輸出減小，曲線如圖1： .,運行人員手動控制曲線圖,對于手動調(diào)節(jié)，控制思路同自動調(diào)節(jié)不盡相同，有經(jīng)驗的運行人員會根據(jù)被調(diào)量的變化進行調(diào)整，則不同于自動調(diào)整曲線的變化趨勢。如運行人員手動調(diào)節(jié)，被調(diào)量增大時，運行人員減小輸出值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被調(diào)量已經(jīng)到最大并開始回頭時，及時預(yù)返回一個值不動，然后在下一個波再根據(jù)被調(diào)量的變化進行干預(yù)。曲線如圖2：,手動預(yù)估一個適當(dāng)值輔助調(diào)整，就是當(dāng)被調(diào)量回頭時及時預(yù)返回一個合適的值，使這一波最高值下來后，當(dāng)被調(diào)量到最低值時就很接近平衡點，對于被控對象來說就可以很快達到穩(wěn)態(tài)值。但是手動調(diào)整需要常期經(jīng)驗的積累，預(yù)估值的大小決定了系統(tǒng)到達穩(wěn)定值的時間，因此如能將這種控制策略通過自動控制來實現(xiàn),則將有效地提高自動的調(diào)節(jié)品質(zhì)，本文對此進行深入分析并通過實際試驗說明其有效性。,如何設(shè)計一個控制邏輯，既能用常規(guī)自動PID控制，又能包含手動控制的控制策略，本文把此種控制策略稱為斬波技術(shù),依圖分析如何設(shè)計判斷控制回路邏輯,把一個被調(diào)量變化波形分為四個部分，分析上述自動控制同手動控制的區(qū)別，就可以認為第二區(qū)是多余的。如果自動控制時能判斷被調(diào)量已經(jīng)回頭進入第二區(qū)時就加一個前饋，來抵消第二區(qū)的PID輸出作用，那么當(dāng)曲線到第三區(qū)時，最低值就很接近平衡點。斬波技術(shù)就是如何判斷被調(diào)量回頭，以及如何設(shè)計一個合適的前饋去抵消第二區(qū)的PID輸出作用。,判斷被調(diào)量進入第二區(qū)的邏輯,被調(diào)量進入第二區(qū)的判斷邏輯輸出，可通過以下有波形來說明,當(dāng)被調(diào)量同前一刻的滯后值相減，形成a曲線，如果又把a曲線同前一刻的滯后值再相減形成b曲線，從圖5中就會發(fā)現(xiàn)當(dāng)被調(diào)量進入第二區(qū)時，a曲線同b曲線均為負值，而其它情況均不會同時為負值，因此判斷a0并且b0時，就可以判讀出被調(diào)量已經(jīng)在第二區(qū)。,斬波的前饋邏輯,該邏輯控制策略在生產(chǎn)現(xiàn)場中的應(yīng)用,該控制策略的優(yōu)點,應(yīng)用該控制策略很好地解決了韓城第二發(fā)電廠機組協(xié)調(diào)控制中出現(xiàn)的壓力不穩(wěn)定，進而導(dǎo)致負荷大幅度波動，燃燒惡化情況。目前煤種越來越復(fù)雜，原先的控制邏輯，即使參數(shù)整定得很好，但在同一負荷不同時間段內(nèi)，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)也相差很大。如使用各類優(yōu)化軟件，不但投資大且效果也不一定理想。使用該控制策略后，壓力控制很的穩(wěn)定時間大大縮短，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)達到了規(guī)程的優(yōu)良指標(biāo)，使用斬波控制策略前后的控制變化是： 原自動控制邏輯，對于一個較大擾動，即使參數(shù)合適，必然經(jīng)過幾個逐漸收斂的波動才能達到穩(wěn)定值，且自動調(diào)節(jié)的被調(diào)量經(jīng)常是一個接近于正弦波的波形。 使用斬波控制策略時，當(dāng)一個較大擾動發(fā)生后快進入第二區(qū)時，由于斬波產(chǎn)生的前饋作用，使得第二區(qū)的輸出迅速被預(yù)置到一個較合理的穩(wěn)態(tài)值，當(dāng)被調(diào)量到第三區(qū)時，最低點不會是普通的自動控制系統(tǒng)的最低點，因為由于第二區(qū)已經(jīng)把PID的輸出疊加了預(yù)置值，由于無后勁作用，被調(diào)量到最低點時已經(jīng)向穩(wěn)定點回歸，如果參數(shù)調(diào)整合適，被調(diào)量到第三區(qū)時就已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)值，而且通過試驗可以明顯看出，而采用斬波技術(shù)后，被調(diào)量波形基本無規(guī)律而且波動很小。,采用斬波前饋邏輯前的主汽壓力記錄曲線,采用斬波前饋邏輯后的主汽壓力記錄曲線,應(yīng)用前景,如果把這個控制策略推廣到其它自動控制系統(tǒng)中，對控制邏輯進行優(yōu)化，能有效地提高自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，特別是對于火力發(fā)電廠最重要的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，采用這種控制策略后，即使PID參數(shù)不合適，如果斬波前饋調(diào)整合適，也可以達到很好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，能很好地解決煤質(zhì)變化對自動調(diào)節(jié)品質(zhì)穩(wěn)定的影響。 目前有些電廠的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入采用斯密斯預(yù)估、狀態(tài)觀測器等先進算法，但由于理論太深，參數(shù)太多，有的還是黑匣