鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)仿真

1、xxxx大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)論文題 目：鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)仿真學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：專 業(yè)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間：2013年12月8日xxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文III內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)題目鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)仿真指導(dǎo)教師xx時(shí)間2013.12.022013.12.06一、教學(xué)要求1、理解鍋爐汽包水位三沖量系統(tǒng)的組成及的工作原理；2、掌握使用Matlab/Simulink軟件對(duì)控制系統(tǒng)的建模與仿真的方法；3、掌握控制器的設(shè)計(jì)方法，以及控制器參數(shù)整定和優(yōu)化的方法。二、設(shè)計(jì)資料及參數(shù) 設(shè)計(jì)資料詳見過程控制系統(tǒng)的Matlab仿真（劉文定主編）9.2

2、.2節(jié)。 本設(shè)計(jì)涉及到的控制原理、過程控制系統(tǒng)等內(nèi)容參考相關(guān)專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計(jì)參數(shù)：見過程控制系統(tǒng)的Matlab仿真（劉文定主編）9.2.2節(jié)。三、設(shè)計(jì)要求及成果1、利用Simulink建立鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)的仿真模型，采用3種不同的控制方案。2、設(shè)計(jì)以上系統(tǒng)中控制器的參數(shù)，觀察仿真結(jié)果，比較各種參數(shù)下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線，內(nèi)容驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，比較不同方案的優(yōu)劣;3、撰寫不少于3000字的設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告要求提交紙質(zhì)文檔，設(shè)計(jì)報(bào)告包括設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)過程、結(jié)果分析等幾個(gè)部分，要求給出設(shè)計(jì)模型圖以及仿真結(jié)果圖。相關(guān)Matlab/Simulink設(shè)計(jì)文件要求提交電子文檔。四、進(jìn)

3、度安排收集和查閱資料（一天）Matlab/Simulink建模（兩天）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化（一天）編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書（一天）五、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定依據(jù)包括以下幾點(diǎn)：1）工作態(tài)度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）方案的設(shè)計(jì)是否可行和優(yōu)化(40%)；4）課程設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)書編寫水平(占30%)。分為優(yōu)、良、中、合格、不合格五個(gè)等級(jí)?？己朔绞剑涸O(shè)計(jì)期間教師現(xiàn)場檢查；評(píng)閱設(shè)計(jì)報(bào)告。六、建議參考資料1、控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD，李國勇，電子工業(yè)出版社，2011年1月第2版2、過程控制系統(tǒng)的Matlab仿真,劉文定，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年2月第1版目錄第一章 汽包水位控制的概述- 1

4、 -1.1 鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)特性- 1 -1.1.1 給水流量W對(duì)汽包水位H的影響- 1 -1.1.2汽包水位在蒸汽流量D擾動(dòng)下的影響- 2 -第二章 三沖量串級(jí)給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 4 -2.1 單沖量水位控制系統(tǒng)的介紹- 4 -2.2 雙沖量水位控制系統(tǒng)的介紹- 5 -2.3 三沖量汽包水位控制原理- 5 -2.3.1 三沖量控制方案之一- 5 -2.3.2三沖量控制方案之二- 7 -2.3.3三沖量控制方案之三- 8 -第三章 汽包三沖量控制算法的MATLAB仿真設(shè)計(jì)- 10 -3.1 控制系統(tǒng)模型圖的繪制- 10 -3.1.1 Simulink模塊的調(diào)用- 10 -3.1.2 PID子

5、系統(tǒng)的建立以及封裝- 10 -3.2 PID控制器的參數(shù)整定- 12 -第四章 總結(jié)- 15 -參考文獻(xiàn)- 16 -第一章 汽包水位控制的概述 在鍋爐控制工藝中，保持汽包水位在一定范圍內(nèi)是鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)。爐膛負(fù)壓保持在一定范圍內(nèi)。如果水位過低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不及時(shí)控制，就會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞或爆炸；水位過高會(huì)影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶水現(xiàn)象，會(huì)使過熱器管壁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致破壞。汽包水位控制的任務(wù)是使鍋爐給水量始終跟著蒸發(fā)量，維持汽包水位在鍋爐生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)。汽包及蒸發(fā)管儲(chǔ)存著蒸汽和水，儲(chǔ)存量的多少，

6、是以被控制量水位表征的，通常情況下汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時(shí)，汽包水位就恒定不變。引起水位變化的主要擾動(dòng)式蒸汽流量和給水量的變化。當(dāng)蒸汽流量突然增大，汽包壓力將急劇下降，飽和水將快速蒸發(fā)，使得飽和水中產(chǎn)生大量的汽包致使水位上升，而此時(shí)給水量并沒有增加。這就是鍋爐的“虛假水位”現(xiàn)象，此時(shí)的水位并不能代表鍋爐中水位真實(shí)情況。因此，我們有必要對(duì)汽包的水位進(jìn)行控制，將其嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。1.1 鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 鍋爐汽水系統(tǒng)如圖所示，鍋爐在運(yùn)行的過程中，由于負(fù)荷、燃燒狀況、給水流量等諸多干擾因素的影響；所以鍋爐汽包水位是經(jīng)常變化的。其中影響汽包水位的主要因素

7、有：（1）來自給水管道和給水泵方面的壓力，包括給水壓力以及調(diào)節(jié)閥開度等的變化；（2）來自蒸汽負(fù)荷的擾動(dòng)，包括主蒸汽調(diào)節(jié)閥開度、蒸汽管道阻力等的變化。分析汽包水位的動(dòng)態(tài)特性，確定給水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)時(shí)如何考慮這些擾動(dòng)因素，是設(shè)計(jì)給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要依據(jù)。1.1.1 給水流量W對(duì)汽包水位H的影響汽包水位在給水流量W擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性給水流量W的擾動(dòng)是影響汽包水位的主要因素，它來自控制側(cè)，屬于內(nèi)部擾動(dòng)。給水流量W作階躍變化時(shí)，鍋爐的水位H變化的階躍響應(yīng)曲線如圖1.1所示。圖1.1 給水流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線圖中當(dāng)給水量增大時(shí)，由于給水溫度必然低于鍋爐內(nèi)的汽包飽和水溫度，所以需要從飽和水中吸取一部

8、分的熱量，因此導(dǎo)致汽包內(nèi)液體溫度的下降，進(jìn)而使水位下的氣泡減少。只有在水位下氣泡容積變化達(dá)到平衡后，管道給水量的增加才與水位成正比例地增大。在圖1.1中階躍響應(yīng)曲線的初始階段中，水位的增加比較緩慢，可用實(shí)驗(yàn)特性來近似描述，因?yàn)楫?dāng)給水量的突變使得汽包水位經(jīng)過一定的時(shí)間滯后才會(huì)增加，所以用來表示滯后時(shí)間。根據(jù)上面的分析，若給水溫度過低，則從飽和水中吸收的熱量要多些，所以時(shí)間滯后也會(huì)相應(yīng)的變得大一些。1.1.2汽包水位在蒸汽流量D擾動(dòng)下的影響 蒸汽流量D的擾動(dòng)主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組功率或外界用汽負(fù)荷的變化，屬于外部擾動(dòng)，所以汽包水位在外部蒸汽流量干擾下變化的階躍響應(yīng)曲線如圖1.2所示。圖1.2 蒸汽流

9、量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線當(dāng)負(fù)荷設(shè)備的用汽量突然增加時(shí)，單從物料不平衡的角度考慮，汽包中的蒸發(fā)量大于給水量，汽包水位的變化應(yīng)如圖1.2中H1所示直線下降。但實(shí)際顯示出的水位變化如圖1.2中H所示水位不但不下降，反而迅速上升，這就是我們常說的“虛假水位”現(xiàn)象。這種情況是由于當(dāng)爐的蒸發(fā)量突然增加時(shí)，瞬間導(dǎo)致汽包壓力下降，沸騰加劇，水面下的汽泡容積增加得很快，汽包水位上升，當(dāng)汽泡容積與負(fù)荷相適應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定后，水位就隨物的不平衡關(guān)系的變化而開始下降。其中H2曲線代表著水面下汽泡容積的增加而使水位的變化，實(shí)際的液位變化曲線H相當(dāng)于是H1和H2合成的。當(dāng)蒸汽流量突然減小時(shí)，水位變化則是先下降再上升。在實(shí)際的

10、工業(yè)鍋爐中，虛假水位的變化幅度與鍋爐的規(guī)模有著直接的關(guān)系，例如一般的100-300T/H高壓鍋爐來說，當(dāng)負(fù)荷變化10%的時(shí)候，其虛假水位可達(dá)30-40mm左右，因此在實(shí)際的控制方案當(dāng)中應(yīng)該將其考慮在內(nèi)。第二章 三沖量串級(jí)給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)時(shí)，其中的變量為汽包水位，操縱變量是管道的給水流量。主要的干擾變量有以下四個(gè)：（1） 給水方面的干擾。如給水壓力、減溫器控制閥開度變化。（2） 蒸汽用量的干擾。包括管路阻力變化和負(fù)荷設(shè)備控制閥開度的變化等。（3） 燃料量的干擾。即包括燃料熱值、燃料壓力、含水量。（4） 汽包壓力變化。通過汽包內(nèi)部汽水系統(tǒng)在壓力升高時(shí)自凝結(jié)和壓力降低時(shí)的自

11、蒸發(fā)影響水位。2.1 單沖量水位控制系統(tǒng)的介紹 汽包水位控制系統(tǒng)的操縱變量為給水量，可構(gòu)成如圖所示的單沖量控制系統(tǒng)。單沖量水位控制系統(tǒng)是以汽包水位測量信號(hào)為唯一的控制信號(hào)，即水位測量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測量值與給定值的偏差去控制給水調(diào)節(jié)閥，改變給水量以保持汽包水位在允許范圍內(nèi)。單沖量水位控制系統(tǒng)，是汽包水位控制系統(tǒng)中最簡單最基本的一種形式。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)于汽包內(nèi)水的停留時(shí)間長，負(fù)荷變化小的小型鍋爐，單沖量水位控制系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行。然而，在停留時(shí)間較短，負(fù)荷變化較大時(shí)，采用單沖量水位控制系統(tǒng)就不能適用。其中的原因有以下幾個(gè)： 負(fù)荷變化時(shí)產(chǎn)生的“虛假水

12、位“將使調(diào)節(jié)器反向錯(cuò)誤動(dòng)作，即負(fù)荷增大時(shí)調(diào)節(jié)器不但不能開大給水給水閥的開度增加給水量，反而會(huì)關(guān)小給水調(diào)節(jié)閥，一到閃急汽化平息下來，將使水位嚴(yán)重下降，波動(dòng)厲害，動(dòng)態(tài)品質(zhì)很差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)蛊唤档轿ｋU(xiǎn)程度，以致發(fā)生事故。 負(fù)荷變化時(shí)，控制作用緩慢。即使”虛假水位“現(xiàn)象不嚴(yán)重，從負(fù)荷變化到水位下降要有一個(gè)過程，再有水位變化到閥動(dòng)作已滯后一段時(shí)間。如果水位過程時(shí)間常數(shù)很小，偏差必然相當(dāng)顯著。因此，對(duì)于停留時(shí)間短、負(fù)荷變動(dòng)較大的情況，這樣的系統(tǒng)不適合，水位不能保證。然而對(duì)于小型鍋爐，由于汽包停留時(shí)間較長，在蒸汽負(fù)荷變化時(shí)假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些連鎖報(bào)警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖

13、量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)的要求。2.2 雙沖量水位控制系統(tǒng)的介紹 在汽包水位控制系統(tǒng)中，最主要的干擾是蒸汽負(fù)荷的變化。如果引入蒸汽流量來起校正的作用，就可以糾正虛假水位引起的誤動(dòng)作，而且使控制閥及時(shí)動(dòng)作，從而減少水位的波動(dòng)，能改善控制品質(zhì)。圖中就是雙沖量控制系統(tǒng)的原理圖，這是一個(gè)前饋加單回路反饋控制的負(fù)荷控制系統(tǒng)。 但是雙沖量控制系統(tǒng)也有其弱點(diǎn)，因?yàn)榭刂崎y的工作特性要做到靜態(tài)補(bǔ)償比較困難，還有就是此系統(tǒng)不能克服給水系統(tǒng)的干擾。所以，我們就要將給水流量信號(hào)引入到雙沖量控制系統(tǒng)中，構(gòu)成三沖量水位控制系統(tǒng)。2.3 三沖量汽包水位控制原理三沖量控制中串級(jí)系統(tǒng)主、副控制器的任務(wù)不同，副控制器的任務(wù)不同，副

14、控制器的任務(wù)不同，副控制器用以消除給水壓力波動(dòng)等因素引起的給水流量的擾動(dòng)以及蒸汽負(fù)荷變化迅速調(diào)整給水流量，以保證給水流量和蒸汽流量平衡；主控制器的任務(wù)是修正汽包水位的偏差。這樣，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位穩(wěn)定值是靠主控制器來維持的，可以根據(jù)對(duì)象在外擾下虛假水位的程度來適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，從而改變負(fù)荷變化的水位控制品質(zhì)。 而且這種控制系統(tǒng)能夠有效地維持汽包水位在工藝的允許范圍內(nèi)，也有效地克服了系統(tǒng)存在的“虛假水位”的現(xiàn)象。我們?cè)谠O(shè)計(jì)三沖量控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)出了三種控制方案，下面我們逐個(gè)分析這三種控制方案。2.3.1 三沖量控制方案之一 引入給水流量信號(hào)的三沖量水位控制系統(tǒng)將汽包水位作為主被

15、控變量，給水流量作為副被控變量的串級(jí)控制系統(tǒng)與蒸汽流量作為前饋信號(hào)的前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖2.1所示。圖2.1 方案二的三沖量水位控制系統(tǒng)原理圖 根據(jù)原理圖我們可以繪制方案一的控制系統(tǒng)的框圖，如圖2.2所示。中，我們可以看出在圖2.2的主回路中，如果把副回路近似看做比例環(huán)節(jié)，則主回路等效為一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，主控制器通常采用比例積分控制，其參數(shù)整定仍按單回路系統(tǒng)的方法。圖2.2 方案一的三沖量水位控制系統(tǒng)框圖2.3.2三沖量控制方案之二 此方案是將蒸汽信號(hào)、給水流量和汽包水位信號(hào)一起送加法器，加法器輸出作為控制器的測量信號(hào)，從而構(gòu)成一個(gè)采用一個(gè)控制器的三沖量的控制方案，如下圖2.3所示。圖2

16、.3方案二的三沖量水位控制系統(tǒng)原理圖其中的主控制器采用的是比例為100%的比例控制器，副控制器是給水控制器，前饋控制汽流量控制，副控制器和前饋控制器的比利系數(shù)分別設(shè)置為w和D。因?yàn)槠豢刂破鞯臏y量值是蒸汽流量信號(hào)、給水流量信號(hào)和汽包水位信號(hào)的代數(shù)和，當(dāng)給水流量與蒸汽流量達(dá)到物料平衡及控制器具有積分作用時(shí)，水位可達(dá)到無余差。但通常情況下，實(shí)施該控制方案的水位存在余差。圖2.4 方案二的三沖量水位控制系統(tǒng)框圖2.3.3三沖量控制方案之三為了使水位實(shí)現(xiàn)無余差，將水位控制器前移至加法器前，組成如圖所示的此方案。在該控制方案中，水位控制器輸出信號(hào)、蒸汽流量信號(hào)、給水流量信號(hào)送加法器，加法器輸出送給給

17、水控制閥。在該方案中，主控制器是水位控制器，副控制器是比例度為100%的比例控制器。由于水位控制器測量值是汽包水位信號(hào)，因此當(dāng)水位控制器具有積分控制作用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)汽包水位的無余差調(diào)節(jié)的要求。其方案三的控制系統(tǒng)原理圖以及方框圖分別如下圖2.5和2.6所示。圖2.5 方案三的三沖量水位控制系統(tǒng)原理圖圖2.6 方案三的三沖量水位控制系統(tǒng)框圖 在設(shè)計(jì)三沖量鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)之前，我們?cè)谶@之前也設(shè)計(jì)出了單沖量和雙沖量汽包水位控制系統(tǒng)，由于這兩種控制系統(tǒng)都存在缺陷所以最終使用了三沖量控制系統(tǒng)。第三章 汽包三沖量控制算法的MATLAB仿真設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)所做的是鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，所以本章所

18、述內(nèi)容均與仿真有關(guān)。而我們所用的MATLAB仿真軟件Simulink是正好是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。這種軟件包也能像傳統(tǒng)的用鉛筆在紙上繪制系統(tǒng)的方框圖一樣簡單的操作，而且能夠在設(shè)計(jì)的示波器中實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果的功能。3.1 控制系統(tǒng)模型圖的繪制根據(jù)前面章節(jié)所說的汽包三沖量水位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，我們可以利用MATLAB仿真軟件中的simulink軟件設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的模型圖。首先我們打開MATLAB仿真軟件，找到菜單欄的simulink圖標(biāo)，單擊鼠標(biāo)左鍵之后會(huì)彈出一個(gè)Simulink 庫瀏覽窗口（Simulink Library Browser）。然后點(diǎn)擊File菜單中的New

19、新建出來一個(gè)模型的編輯窗口，然后我們就可以在這個(gè)窗口畫系統(tǒng)的方框圖了。3.1.1 Simulink模塊的調(diào)用 根據(jù)前面章節(jié)所述的控制系統(tǒng)框圖，我們主要用到的模塊庫主要有Continuous(連續(xù)模塊庫)、Math(數(shù)學(xué)模塊庫)、Sources(輸入源模塊庫)、Sinks(接收器模塊庫)，在這些模塊中主要用到的是Add(加法模塊)、Gain(比例運(yùn)算模塊)、Sum(求和模塊)、Zero-Pole(零極點(diǎn)函數(shù)模塊)、Derivative(微分器模塊)、Scope(示波器模塊)等模塊。然后我們把這些模塊調(diào)用出來之后就可以進(jìn)行連接即可。當(dāng)然在設(shè)計(jì)模型圖時(shí)，因?yàn)槲覀兘⒌南到y(tǒng)含有PID控制器的模塊，所以

20、我們有必要通過菜單法建立起PID系統(tǒng)，此子系統(tǒng)方便后面PID參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整。3.1.2 PID子系統(tǒng)的建立以及封裝 已知PID控制器模塊組如下圖所示，在設(shè)計(jì)將畫好的的PID控制器的模塊組表示成子系統(tǒng)的步驟如下：（1）用鼠標(biāo)選定圖3.1子系統(tǒng)的圖中虛線框的全部內(nèi)容后，執(zhí)行EditCreat Subsystem命令，則就會(huì)變成所示的子系統(tǒng)模塊的形式； 圖3.1 PID Controller 子系統(tǒng)（2）用鼠標(biāo)右鍵單擊子系統(tǒng)模塊的標(biāo)題“Subsystem”,待反向顯示后，輸入字符“PID Controller”,圖將變成圖3.1中圖所示的形式；設(shè)計(jì)完子系統(tǒng)之后，我們就可以對(duì)其進(jìn)行封裝了。用鼠標(biāo)單擊

21、選定的PID Controller子系統(tǒng)后，在選擇EditMask system命令，這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)如圖所示的封裝子系統(tǒng)編輯器對(duì)話框。封裝的主要步驟如下：Paraments頁面的填寫；Icon 頁面的填寫。(3)Documents頁面的填寫。其中具體的操作內(nèi)容可參考李國勇的仿真技術(shù)技術(shù)與CAD的教材。 當(dāng)以上工作完成以后，單擊【OK】按鈕，于是PID Controller子系統(tǒng)就結(jié)束了封裝，封裝后的新模塊圖標(biāo)如圖所示。用鼠標(biāo)左鍵雙擊圖中的PID Controller新模塊圖標(biāo)，會(huì)彈出封裝后的的PID Controller新模塊對(duì)話框。如下圖所示。圖3.2 子系統(tǒng)封裝后的新模塊圖標(biāo)圖3.3 封

22、裝后PID控制器的對(duì)話框3.2 PID控制器的參數(shù)整定 假設(shè)某供氣量為120/H的鍋爐，其被控對(duì)象的傳遞函數(shù)分別為Gp1(s)=1,Gp2(s)=e-5s，Gd(s)=- 若采用三沖量控制方案。蒸汽流量變送器D=0.667,Gm3(s)=3,給水流量檢測變送器wGm2=0.667,差壓變送器的轉(zhuǎn)換系數(shù)Gm1=0.0333，調(diào)節(jié)閥采用線性閥Gv=15。串級(jí)控制部分副回路的控制器采用比例控制Gc2（s）=Kp2=1, 然后在畫好的模型圖中把上面的數(shù)據(jù)加入相應(yīng)的模塊中。主回路控制器采用臨界振蕩法來確定其參數(shù)，并且經(jīng)過多次調(diào)節(jié)其參數(shù)整定之后取得的參數(shù)為Kp=2.25，Ti=195,TD =10,當(dāng)設(shè)定

23、值為50時(shí)，系統(tǒng)相應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線如下圖3.4所示。圖3.4 串級(jí)控制控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線經(jīng)過對(duì)上圖的觀察，當(dāng)鍋爐工作穩(wěn)定而且給水無擾動(dòng)時(shí)，串級(jí)控制方案的超調(diào)量為25%，響應(yīng)時(shí)間為400s,均比較小，可以滿足系統(tǒng)的要求。在蒸汽干擾可以測量的情況下，構(gòu)成前饋串級(jí)的三沖量控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在1000s時(shí)突加一大小為供氣量10%的蒸汽干擾，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線如下圖3.5所示。圖3.5 控制系統(tǒng)在蒸汽干擾作用下的階躍響應(yīng)曲線圖 在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行1000s后，突加一大小為供氣量為10%的給水?dāng)_動(dòng)，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線如下圖3.6所示。圖3.6在給水?dāng)_動(dòng)情況下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線在蒸汽干擾可以測量的情況下，構(gòu)成前饋串級(jí)的三沖量控制系統(tǒng)，其仿真框圖如3.7所示，經(jīng)過控制器的參數(shù)整定為DGm3KD=-0.018,Gff=(10s+1)/(6s+1)。其系統(tǒng)的響應(yīng)曲線如下圖3.8所示。圖3.7 三沖量鍋爐汽包串級(jí)-前饋控制系統(tǒng)仿真圖圖3.8 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第四章 總結(jié)在本設(shè)計(jì)中，我們針對(duì)鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng), 提出了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與要求,將串級(jí)三沖量PID控制技術(shù)應(yīng)用到給水控制系統(tǒng),提高了給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性。從仿真模擬結(jié)果可以看出, 三沖量串級(jí)給水控制系統(tǒng)可以及時(shí)消除蒸汽量變化和給水流量波動(dòng)