熱工控制系統(tǒng)課堂第七章前饋--反饋復(fù)合控制系統(tǒng)ppt課件

1、第七章第七章 前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)第六節(jié)第六節(jié) 帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng)帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的組成前饋控制系統(tǒng)的組成第二節(jié)第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析第四節(jié)第四節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析 三沖量給水控制系統(tǒng)三沖量給水控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析第一節(jié)第一節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的組成前饋控制系統(tǒng)的組成 假設(shè)干擾曾經(jīng)發(fā)生，而被調(diào)參數(shù)還未變化時(shí)，調(diào)理器是不會(huì)假設(shè)干擾曾經(jīng)發(fā)生，而被調(diào)參數(shù)還未變化時(shí)，調(diào)理器是不會(huì)

2、動(dòng)作的。即反響控制總是落后于干擾作用。因此稱之為動(dòng)作的。即反響控制總是落后于干擾作用。因此稱之為“不及時(shí)控不及時(shí)控制。制。 前兩章討論的串級(jí)、導(dǎo)前微分系統(tǒng)都是反響控制，它是根據(jù)前兩章討論的串級(jí)、導(dǎo)前微分系統(tǒng)都是反響控制，它是根據(jù)被調(diào)參數(shù)的偏向值來(lái)控制的。被調(diào)參數(shù)的偏向值來(lái)控制的。反響控制的特點(diǎn)反響控制的特點(diǎn): 必需在被調(diào)量與給定值的偏向出現(xiàn)后，調(diào)理器才干對(duì)其進(jìn)展必需在被調(diào)量與給定值的偏向出現(xiàn)后，調(diào)理器才干對(duì)其進(jìn)展調(diào)理來(lái)補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響。調(diào)理來(lái)補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響。 在熱工控制系統(tǒng)中，由于被控對(duì)象通常存在一定的純滯后和在熱工控制系統(tǒng)中，由于被控對(duì)象通常存在一定的純滯后和容積滯后，因此從干

3、擾產(chǎn)生到被調(diào)量發(fā)生變化需求一定的時(shí)間。容積滯后，因此從干擾產(chǎn)生到被調(diào)量發(fā)生變化需求一定的時(shí)間。 從偏向產(chǎn)生到調(diào)理器產(chǎn)生控制造用以及支配量改動(dòng)到被控量從偏向產(chǎn)生到調(diào)理器產(chǎn)生控制造用以及支配量改動(dòng)到被控量被調(diào)量發(fā)生變化又要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間。被調(diào)量發(fā)生變化又要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間。 可見，這種反響控制方案的本身決議了無(wú)法將干擾對(duì)被控量可見，這種反響控制方案的本身決議了無(wú)法將干擾對(duì)被控量的影響抑制在被控量偏離設(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)的影響抑制在被控量偏離設(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高?？刂瀑|(zhì)量的進(jìn)一步提高。 思索到偏向產(chǎn)生的直接緣由是干擾作用的結(jié)果，假設(shè)直接按思索到偏向產(chǎn)生的

4、直接緣由是干擾作用的結(jié)果，假設(shè)直接按擾動(dòng)而不是按偏向進(jìn)展控制，也就是說(shuō)，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)理器就擾動(dòng)而不是按偏向進(jìn)展控制，也就是說(shuō)，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)理器就直接根據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進(jìn)展控制。直接根據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進(jìn)展控制。 結(jié)論：假設(shè)系統(tǒng)中的調(diào)理器能根據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)結(jié)論：假設(shè)系統(tǒng)中的調(diào)理器能根據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)被調(diào)介質(zhì)進(jìn)展控制來(lái)補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響被調(diào)介質(zhì)進(jìn)展控制來(lái)補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響, ,那么這種控制就叫那么這種控制就叫做做“前饋控制或前饋控制或“擾動(dòng)補(bǔ)償。擾動(dòng)補(bǔ)償。 由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變化之前，調(diào)理器就產(chǎn)生由于干擾發(fā)生后被控

5、量還未顯示出變化之前，調(diào)理器就產(chǎn)生了控制造用，這在實(shí)際上就可以把偏向徹底消除。了控制造用，這在實(shí)際上就可以把偏向徹底消除。 按照這種實(shí)際構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，顯然，前按照這種實(shí)際構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，顯然，前饋控制對(duì)于干擾的抑制要比反響控制系統(tǒng)及時(shí)得多。饋控制對(duì)于干擾的抑制要比反響控制系統(tǒng)及時(shí)得多。 當(dāng)被加熱水流量發(fā)生變化時(shí)，假設(shè)蒸汽量不發(fā)生變化，而要當(dāng)被加熱水流量發(fā)生變化時(shí)，假設(shè)蒸汽量不發(fā)生變化，而要使出口溫度堅(jiān)持不變，就必需在被加熱水量發(fā)生變化的同時(shí)改動(dòng)使出口溫度堅(jiān)持不變，就必需在被加熱水量發(fā)生變化的同時(shí)改動(dòng)蒸汽量。這就是一個(gè)前饋控制系統(tǒng)。蒸汽量。這就是一個(gè)前饋控制系統(tǒng)

6、。Y(1)WDZSWDSWBSKBZ+ 圖圖7 71 1 前饋控制原理框圖前饋控制原理框圖下面以換熱器為例闡明：下面以換熱器為例闡明：前饋控制系統(tǒng)的原理框圖如圖前饋控制系統(tǒng)的原理框圖如圖71所示：所示： 換熱器是用蒸汽的熱量加熱排管中的料液，工藝上要求料液換熱器是用蒸汽的熱量加熱排管中的料液，工藝上要求料液出口溫度一定。出口溫度一定。圖中，圖中， KB：丈量變送器的變送系數(shù)；：丈量變送器的變送系數(shù)；WDZ(S)：干擾通道對(duì)象傳送函數(shù)；：干擾通道對(duì)象傳送函數(shù)；WD(S)： 控制通道對(duì)象傳送函數(shù)；控制通道對(duì)象傳送函數(shù)；WB(S)： 前饋控制安裝或前饋調(diào)理器的傳送函數(shù)。前饋控制安裝或前饋調(diào)理器的傳送

7、函數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾完全補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是確定前饋控制器前饋調(diào)理器實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾完全補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是確定前饋控制器前饋調(diào)理器的控制造用，顯然的控制造用，顯然WB(S)WB(S)取決于對(duì)象控制通道和干擾通道特性。取決于對(duì)象控制通道和干擾通道特性。由圖由圖7-17-1得得: : SzSWSWKSWSYDBBDz 理想的情況下，針對(duì)某種擾動(dòng)的前饋控制系統(tǒng)可以完全補(bǔ)償理想的情況下，針對(duì)某種擾動(dòng)的前饋控制系統(tǒng)可以完全補(bǔ)償因擾動(dòng)而引起的對(duì)被調(diào)量的影響。因擾動(dòng)而引起的對(duì)被調(diào)量的影響。Y(1)WDZSWDSWBSKBZ+ 圖圖7 71 1 前饋控制原理框圖前饋控制原理框圖 式

8、中式中Z(S)Z(S)是干擾，是干擾，Y(S)Y(S)是干擾引起的輸出。在理想的情況下，是干擾引起的輸出。在理想的情況下，經(jīng)過(guò)前饋控制以后，被調(diào)量不變，即實(shí)現(xiàn)了所謂經(jīng)過(guò)前饋控制以后，被調(diào)量不變，即實(shí)現(xiàn)了所謂“完全補(bǔ)償，此完全補(bǔ)償，此時(shí)：時(shí)： 0SWSWSWSzSYDBDz令令KB=1KB=1那么有：那么有： Y Sz SWSWSWSDzBD所以所以, ,前饋控制器控制規(guī)律為：前饋控制器控制規(guī)律為： WSWSWSBD zD(7-1) 式式7 71 1闡明前饋控制的控制規(guī)律完全是由對(duì)象闡明前饋控制的控制規(guī)律完全是由對(duì)象特性決議的，它是干擾通道和控制通道傳送函數(shù)之商，特性決議的，它是干擾通道和控制通

9、道傳送函數(shù)之商，式中負(fù)號(hào)表示控制造用的方向與干擾作用相反。式中負(fù)號(hào)表示控制造用的方向與干擾作用相反。 假設(shè)假設(shè)WD(S)WD(S)和和WDZ(S)WDZ(S)可以很準(zhǔn)確測(cè)出，且可以很準(zhǔn)確測(cè)出，且WB(S)WB(S)完全和完全和式式(7-1)(7-1)確定的特性一致，那么不論干擾信號(hào)是怎樣的方確定的特性一致，那么不論干擾信號(hào)是怎樣的方式，前饋控制都能起到完全補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑥亩贡徽{(diào)量因式，前饋控制都能起到完全補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑥亩贡徽{(diào)量因干擾而引起的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)偏向均為零。干擾而引起的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)偏向均為零。第三節(jié)第三節(jié) 復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析復(fù)合控制系統(tǒng)特性分析 正如前面所述，前饋控制能根據(jù)干擾值的大小在

10、被調(diào)參正如前面所述，前饋控制能根據(jù)干擾值的大小在被調(diào)參數(shù)偏離給定值之前進(jìn)展控制，使被調(diào)量一直堅(jiān)持給定值。數(shù)偏離給定值之前進(jìn)展控制，使被調(diào)量一直堅(jiān)持給定值。這樣一個(gè)看起來(lái)相當(dāng)完美的控制方式也有其局限性。這樣一個(gè)看起來(lái)相當(dāng)完美的控制方式也有其局限性。 首先，表如今前饋控制系統(tǒng)中不存在被調(diào)量反響，即對(duì)首先，表如今前饋控制系統(tǒng)中不存在被調(diào)量反響，即對(duì)于補(bǔ)償結(jié)果沒(méi)有檢驗(yàn)的手段。因此，當(dāng)前饋?zhàn)饔貌](méi)有最后于補(bǔ)償結(jié)果沒(méi)有檢驗(yàn)的手段。因此，當(dāng)前饋?zhàn)饔貌](méi)有最后消除偏向時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法得知這一信息而將作進(jìn)一步的校正。消除偏向時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法得知這一信息而將作進(jìn)一步的校正。 其次，由于實(shí)踐工業(yè)對(duì)象存在著多個(gè)干擾，為了補(bǔ)償

11、它其次，由于實(shí)踐工業(yè)對(duì)象存在著多個(gè)干擾，為了補(bǔ)償它們對(duì)被調(diào)量的影響，勢(shì)必設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通道，添加了投資費(fèi)們對(duì)被調(diào)量的影響，勢(shì)必設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通道，添加了投資費(fèi)用和維護(hù)任務(wù)量。用和維護(hù)任務(wù)量。 此外，當(dāng)干擾通道的時(shí)間常數(shù)小于控制通道的時(shí)間常數(shù)此外，當(dāng)干擾通道的時(shí)間常數(shù)小于控制通道的時(shí)間常數(shù)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。 再者，前饋控制模型的精度也遭到多種要素的限制，對(duì)再者，前饋控制模型的精度也遭到多種要素的限制，對(duì)象特性受負(fù)荷和工況等要素的影響而產(chǎn)生偏移，必然導(dǎo)致象特性受負(fù)荷和工況等要素的影響而產(chǎn)生偏移，必然導(dǎo)致WD(S)和和WDZ(S)的變化的變化,因此一個(gè)事先固定的前饋模型不能因此

12、一個(gè)事先固定的前饋模型不能夠獲得良好的控制質(zhì)量。夠獲得良好的控制質(zhì)量。 工程實(shí)踐中，為抑制前饋控制的局限性從而提高控制質(zhì)工程實(shí)踐中，為抑制前饋控制的局限性從而提高控制質(zhì)量，對(duì)一兩個(gè)主要擾動(dòng)采取前饋補(bǔ)償，而對(duì)其它儀器被調(diào)參量，對(duì)一兩個(gè)主要擾動(dòng)采取前饋補(bǔ)償，而對(duì)其它儀器被調(diào)參數(shù)變化的干擾采用反響控制來(lái)抑制。數(shù)變化的干擾采用反響控制來(lái)抑制。以這種方式組成的系統(tǒng)稱為前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)。以這種方式組成的系統(tǒng)稱為前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)。 前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)既能發(fā)揚(yáng)前饋調(diào)理控制及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)既能發(fā)揚(yáng)前饋調(diào)理控制及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又能堅(jiān)持反響控制對(duì)各種擾動(dòng)要素都有抑制造用的優(yōu)點(diǎn)，因此得到又能堅(jiān)持

13、反響控制對(duì)各種擾動(dòng)要素都有抑制造用的優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛運(yùn)用。廣泛運(yùn)用。復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn): :一、引入反響控制后，前饋控制中的完全補(bǔ)償條件不變一、引入反響控制后，前饋控制中的完全補(bǔ)償條件不變圖圖7 72 2為前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)的原理方框圖：為前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)的原理方框圖：WBWBS SWDZWDZS SWTWTS SWDWDS SY YX XZ Z+ +- -+ +圖圖7-2 7-2 復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖由圖可得由圖可得, ,沒(méi)有參與反響作用時(shí)完全補(bǔ)償條件為：沒(méi)有參與反響作用時(shí)完全補(bǔ)償條件為： WSWSWSBDzD 加上反響后

14、有：加上反響后有： y SWSWSWSWSx SWS WSWSWSWSz STDTDBDDzTD11WBWBS SWDZWDZS SWTWTS SWDWDS SY YX XZ Z+ +- -+ +圖圖7-2 7-2 復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖上式中上式中,X(S)=0,Z(S)0,X(S)=0,Z(S)0,運(yùn)用不變性原理有：運(yùn)用不變性原理有： WS WSWSWSWSBDDzTD10即：即： WSWSWSBDzD 而假設(shè)不加前饋?zhàn)饔枚僭O(shè)不加前饋?zhàn)饔? ,即假設(shè)即假設(shè)WB(S)=0WB(S)=0，顯然：，顯然： SzSWSWSWSxSWSWSWSWSyDTDzDTDT11由于由

15、于WDZ(S)0WDZ(S)0，因此擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出是有影響的，因此擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出是有影響的 。二、復(fù)合控制系統(tǒng)補(bǔ)償控制的控制規(guī)律不僅與對(duì)象控制通二、復(fù)合控制系統(tǒng)補(bǔ)償控制的控制規(guī)律不僅與對(duì)象控制通道和干擾通道有關(guān)，還與反響調(diào)理器的位置有關(guān)道和干擾通道有關(guān)，還與反響調(diào)理器的位置有關(guān) 假設(shè)復(fù)合控制系統(tǒng)的組成如圖假設(shè)復(fù)合控制系統(tǒng)的組成如圖7 73 3所示，反響調(diào)理器所示，反響調(diào)理器與圖與圖7 72 2相比，不是放在前饋信號(hào)前面，而是放在它的后相比，不是放在前饋信號(hào)前面，而是放在它的后面，那么有：面，那么有： WDZWDZS SWTWTS SWDWDS SY YX X- -+ +WBWBS SZ Z+

16、+ + 圖圖7 73 3 復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖之二復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖之二 可得完全補(bǔ)償?shù)臈l件：可得完全補(bǔ)償?shù)臈l件： SWSWSWSWDTDzB由圖由圖7-37-3得：得： y SWSWSWSWSx SWSWSWSWSWSWSz STDTDBTDDzTD11WDZWDZS SWTWTS SWDWDS SY YX X- -+ +WBWBS SZ Z+ + + 圖圖7 73 3 復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖之二復(fù)合控制系統(tǒng)原理方框圖之二 三、復(fù)合控制時(shí)，擾動(dòng)對(duì)輸出的影響要比純前饋時(shí)小得多三、復(fù)合控制時(shí)，擾動(dòng)對(duì)輸出的影響要比純前饋時(shí)小得多 為便于比較，設(shè)系統(tǒng)為定值控制，即為便于比較，設(shè)系統(tǒng)為定值控制，

17、即X(S)=0X(S)=0，專門討論擾動(dòng)，專門討論擾動(dòng)Z(S)Z(S)對(duì)系統(tǒng)的影響。由于前饋控制不能夠完全補(bǔ)償，即對(duì)系統(tǒng)的影響。由于前饋控制不能夠完全補(bǔ)償，即Y(S)Y(S)的第二的第二項(xiàng)不能夠完全為零，令其為項(xiàng)不能夠完全為零，令其為(S)(S)，那么，純前饋控制時(shí)：，那么，純前饋控制時(shí)： SzSSzSWSWSWSyDBDz1參與反響后那么：參與反響后那么： ySSW SWSz STD11由于由于1+WT(S)WD(S)11+WT(S)WD(S)1，所以：，所以： Y1 Y1(S)(S)Y1(S)Y1(S)對(duì)于其他未經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)作用也有類似的結(jié)果。對(duì)于其他未經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)作用也有類似的結(jié)果。

18、四、前饋補(bǔ)償對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響四、前饋補(bǔ)償對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響 這一點(diǎn)是顯而易見的，由于前饋無(wú)論加在什么位置，這一點(diǎn)是顯而易見的，由于前饋無(wú)論加在什么位置，它都不構(gòu)成回路，系統(tǒng)的輸入輸出傳送函數(shù)的分母它都不構(gòu)成回路，系統(tǒng)的輸入輸出傳送函數(shù)的分母均堅(jiān)持不變，因此不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。均堅(jiān)持不變，因此不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四節(jié)復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析第四節(jié)復(fù)合控制系統(tǒng)實(shí)例分析 三沖量給水控制系統(tǒng)三沖量給水控制系統(tǒng)一、給水控制的義務(wù)一、給水控制的義務(wù) 汽包鍋爐給水控制的義務(wù)是使給水量順應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽汽包鍋爐給水控制的義務(wù)是使給水量順應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中的水位堅(jiān)持在一定范圍內(nèi)。詳細(xì)要

19、求有以下兩個(gè)方面：包中的水位堅(jiān)持在一定范圍內(nèi)。詳細(xì)要求有以下兩個(gè)方面： 1 1維持汽包水位在一定范圍內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐平安運(yùn)維持汽包水位在一定范圍內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐平安運(yùn)轉(zhuǎn)重要要素。水位過(guò)高，會(huì)破壞汽水分別安裝的正常任務(wù)，嚴(yán)重時(shí)轉(zhuǎn)重要要素。水位過(guò)高，會(huì)破壞汽水分別安裝的正常任務(wù)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，因此添加在過(guò)熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，因此添加在過(guò)熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢，甚至使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過(guò)低，那么會(huì)破結(jié)垢，甚至使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過(guò)低，那么會(huì)破壞水循環(huán)，引起水冷壁破裂壞水循環(huán)，引起水冷壁破裂 。 2 2堅(jiān)持穩(wěn)定的給水

20、量。給水量不應(yīng)該時(shí)大時(shí)小地猛烈動(dòng)搖堅(jiān)持穩(wěn)定的給水量。給水量不應(yīng)該時(shí)大時(shí)小地猛烈動(dòng)搖, ,否那么，將對(duì)省煤器和給水管道的平安運(yùn)轉(zhuǎn)不利。否那么，將對(duì)省煤器和給水管道的平安運(yùn)轉(zhuǎn)不利。二、給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征二、給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征 影響水位的要素主要有：鍋爐蒸發(fā)量負(fù)荷影響水位的要素主要有：鍋爐蒸發(fā)量負(fù)荷D D，給水量，給水量G G，爐，爐膛熱負(fù)荷熄滅率膛熱負(fù)荷熄滅率M M，汽包壓力。，汽包壓力。 控制系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為：控制系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為：dtDGDdtGdtdHF 將上式進(jìn)一步變換得：將上式進(jìn)一步變換得：DGdtdHF 令令 ，那么上式變?yōu)椋?，那么上式變?yōu)椋?FCCd Hd tGD 容

21、量系數(shù)是用來(lái)表征鍋爐的構(gòu)造系數(shù)的，而它的動(dòng)態(tài)特性那容量系數(shù)是用來(lái)表征鍋爐的構(gòu)造系數(shù)的，而它的動(dòng)態(tài)特性那么往往用飛升速度或飛升時(shí)間來(lái)表征。么往往用飛升速度或飛升時(shí)間來(lái)表征。 對(duì)于汽包爐來(lái)說(shuō)，由飛升速度的定義知：對(duì)于汽包爐來(lái)說(shuō)，由飛升速度的定義知：dydtzdHdtHCGDHmaxmaxmaxmaxmax1 把擾動(dòng)量即水位變化量轉(zhuǎn)成用相對(duì)量表示的水位變化范圍，通把擾動(dòng)量即水位變化量轉(zhuǎn)成用相對(duì)量表示的水位變化范圍，通常的水位允許變化范圍為常的水位允許變化范圍為200mm200mm，這個(gè)范圍擾動(dòng)量的相對(duì)極限制為，這個(gè)范圍擾動(dòng)量的相對(duì)極限制為100%100%。上式中。上式中: :dHdtCGDmaxma

22、x1 右邊一項(xiàng)表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變化量，當(dāng)給水量右邊一項(xiàng)表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變化量，當(dāng)給水量0 0，而蒸發(fā)，而蒸發(fā)量為最大時(shí)，變化量最大，因此有：量為最大時(shí)，變化量最大，因此有：dHdtCD maxmax1可見這時(shí)的擾動(dòng)量是下降的。故有：可見這時(shí)的擾動(dòng)量是下降的。故有： FHDHDC11maxmaxmaxmax式中式中:：Dmax 鍋爐最大的蒸發(fā)量；鍋爐最大的蒸發(fā)量；Hmax水位變化允許的范圍。水位變化允許的范圍。飛升時(shí)間飛升時(shí)間TaTa為：為：Ta1 對(duì)于蒸發(fā)量為對(duì)于蒸發(fā)量為100100 230t/h230t/h的單汽包爐，當(dāng)水位變化的單汽包爐，當(dāng)水位變化100mm100mm時(shí)時(shí)TaTa60-30

23、s60-30s，對(duì)于蒸發(fā)量為更大的汽包爐，對(duì)于蒸發(fā)量為更大的汽包爐TaTa30s30s，它的意義在于當(dāng)，它的意義在于當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假設(shè)忽然停頓供水，那么由于蒸發(fā)量和給水鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假設(shè)忽然停頓供水，那么由于蒸發(fā)量和給水量的不平衡呵斥水位迅速下降，在量的不平衡呵斥水位迅速下降，在30s30s內(nèi)將下降內(nèi)將下降200mm200mm或者換句話說(shuō)，或者換句話說(shuō)，假設(shè)給水量減少假設(shè)給水量減少10 %10 %，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)30s30s的時(shí)間，水位將下降的時(shí)間，水位將下降20mm20mm。 下面分別討論各種擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性。下面分別討論各種擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性。一給水量擾動(dòng)下水位變化

24、的動(dòng)態(tài)特性一給水量擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性H H1 12 22 21 1圖圖7-4 7-4 給水量擾動(dòng)時(shí)水位階躍呼應(yīng)曲線給水量擾動(dòng)時(shí)水位階躍呼應(yīng)曲線 圖圖7-47-4中曲線中曲線1 1為沸騰式省煤器情形下水位動(dòng)態(tài)特性。曲線為沸騰式省煤器情形下水位動(dòng)態(tài)特性。曲線2 2那那么是非沸騰式省煤器時(shí)的水位動(dòng)態(tài)特性。么是非沸騰式省煤器時(shí)的水位動(dòng)態(tài)特性。水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳送函數(shù)可表示為：水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳送函數(shù)可表示為： 11HSG SSTSTS S 水位對(duì)象可近似以為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)的方水位對(duì)象可近似以為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)的方式。用一階近似表示時(shí)：式。用一階近似表示時(shí)：

25、HSGSSes.二蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性二蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性T2DtH2(t)H1(t)H(t)H 圖圖7-57-5蒸汽量蒸汽量D D 擾動(dòng)下水位階躍呼應(yīng)曲線擾動(dòng)下水位階躍呼應(yīng)曲線 假設(shè)只從物質(zhì)平衡的角度來(lái)假設(shè)只從物質(zhì)平衡的角度來(lái)看，蒸發(fā)量忽然添加時(shí)，蒸發(fā)量看，蒸發(fā)量忽然添加時(shí)，蒸發(fā)量高于給水量，汽包水位是無(wú)自平高于給水量，汽包水位是無(wú)自平衡才干的，所以水位應(yīng)該直線下衡才干的，所以水位應(yīng)該直線下降，如圖降，如圖7-57-5中所示那樣。中所示那樣。 其緣由負(fù)荷添加，在汽水循其緣由負(fù)荷添加，在汽水循環(huán)回路中蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例添環(huán)回路中蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例添加，水面下汽包的容積添加得也

26、加，水面下汽包的容積添加得也很快，此時(shí)熄滅量很快，此時(shí)熄滅量M M還來(lái)不及添還來(lái)不及添加，汽包中汽壓下降，汽泡膨脹，加，汽包中汽壓下降，汽泡膨脹，使汽泡體積增大而水位上升。使汽泡體積增大而水位上升。 但實(shí)踐水位是先上升再下降，這種景象稱為但實(shí)踐水位是先上升再下降，這種景象稱為“虛偽水位景象虛偽水位景象，如圖中，如圖中H(t)H(t)所示。所示。 如圖如圖7-5中曲線中曲線H2(t)所示。在開場(chǎng)的一段時(shí)間所示。在開場(chǎng)的一段時(shí)間H2(t)的作用大的作用大于于H1(t)。當(dāng)過(guò)了一定時(shí)間后，當(dāng)汽泡容積和負(fù)荷相順應(yīng)而到達(dá)穩(wěn)。當(dāng)過(guò)了一定時(shí)間后，當(dāng)汽泡容積和負(fù)荷相順應(yīng)而到達(dá)穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系

27、而下降。定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。T2DtH2(t)H1(t)H(t)H 圖圖7-57-5蒸汽量蒸汽量D D 擾動(dòng)下水位階躍呼應(yīng)曲線擾動(dòng)下水位階躍呼應(yīng)曲線因此，水位的變化應(yīng)是上述兩者之和因此，水位的變化應(yīng)是上述兩者之和, ,即：即： tHtHtH21傳送函數(shù)也為兩者之代數(shù)和：傳送函數(shù)也為兩者之代數(shù)和： H SD SKT SS221三爐膛負(fù)荷擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性三爐膛負(fù)荷擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性此處的爐膛負(fù)荷擾動(dòng)即是指燃料量此處的爐膛負(fù)荷擾動(dòng)即是指燃料量M的擾動(dòng)。的擾動(dòng)。 燃料量添加時(shí)，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā)強(qiáng)度增大，假燃料量添加時(shí)，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā)強(qiáng)度增大，假設(shè)

28、不調(diào)理蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，設(shè)不調(diào)理蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時(shí)蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)下降。這時(shí)蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)下降。 當(dāng)蒸發(fā)量與熄滅量相順應(yīng)時(shí)，水位便會(huì)迅速下降，這種當(dāng)蒸發(fā)量與熄滅量相順應(yīng)時(shí)，水位便會(huì)迅速下降，這種“虛偽虛偽水位景象比蒸汽量擾動(dòng)時(shí)要小一些，但其繼續(xù)時(shí)間卻更長(zhǎng)。水位景象比蒸汽量擾動(dòng)時(shí)要小一些，但其繼續(xù)時(shí)間卻更長(zhǎng)。 為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必需堅(jiān)持平衡，所以這為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必需堅(jiān)持平衡，所以這兩者往往是一同變化的，只是先后的差別。兩者往往是一同變化的，只是先后的差別。 但由于在熱負(fù)荷添加時(shí)蒸

29、發(fā)強(qiáng)度的提高，使汽水混和物中的但由于在熱負(fù)荷添加時(shí)蒸發(fā)強(qiáng)度的提高，使汽水混和物中的汽泡容積添加，而且這種景象必然先于蒸發(fā)量添加之前發(fā)生，從汽泡容積添加，而且這種景象必然先于蒸發(fā)量添加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升，引起虛偽水位景象。而使汽包水位先上升，引起虛偽水位景象。 影響水位的要素除此之外，還有給水壓力，汽包壓力，汽輪影響水位的要素除此之外，還有給水壓力，汽包壓力，汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度，二次風(fēng)分配等。機(jī)調(diào)速汽門開度，二次風(fēng)分配等。不過(guò)這些要素幾乎都可以用不過(guò)這些要素幾乎都可以用D、M、G的變化表達(dá)出來(lái)。的變化表達(dá)出來(lái)。給水?dāng)_動(dòng)是內(nèi)擾，其他是外擾給水?dāng)_動(dòng)是內(nèi)擾，其他是外擾 。 三、給水自動(dòng)控制

30、系統(tǒng)的根本要求三、給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本要求 根據(jù)上述給水控制系統(tǒng)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的分析，給水控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)上述給水控制系統(tǒng)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的分析，給水控制系統(tǒng)應(yīng)符合以下根本要求：符合以下根本要求： 其次，由于對(duì)象在蒸汽量其次，由于對(duì)象在蒸汽量D D 擾動(dòng)下，水位階躍反響曲線表現(xiàn)相擾動(dòng)下，水位階躍反響曲線表現(xiàn)相互有互有“虛偽水位虛偽水位“景象，這種景象反響速度比內(nèi)擾快，為了抑制虛景象，這種景象反響速度比內(nèi)擾快，為了抑制虛偽水位偽水位“景象對(duì)控制的不利影響，應(yīng)思索引入蒸汽流量的補(bǔ)償信號(hào)。景象對(duì)控制的不利影響，應(yīng)思索引入蒸汽流量的補(bǔ)償信號(hào)。 首先，由于被控對(duì)象在給水量首先，由于被控對(duì)象在給水量G G 擾動(dòng)

31、下的水位階躍反響曲線擾動(dòng)下的水位階躍反響曲線表現(xiàn)為無(wú)自平衡才干，且有較大的遲延，因此必需采用帶比例作表現(xiàn)為無(wú)自平衡才干，且有較大的遲延，因此必需采用帶比例作用調(diào)理器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用調(diào)理器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 第三，給水壓力是有動(dòng)搖的，為了穩(wěn)定給水量，應(yīng)思索將給第三，給水壓力是有動(dòng)搖的，為了穩(wěn)定給水量，應(yīng)思索將給水量信號(hào)作為反響信號(hào)，用于及時(shí)消除內(nèi)擾。水量信號(hào)作為反響信號(hào)，用于及時(shí)消除內(nèi)擾。四、前饋反響三沖量給水控制系統(tǒng)四、前饋反響三沖量給水控制系統(tǒng) 但由于流量但由于流量G G對(duì)水位對(duì)水位H H的影響，其遲延要比蒸汽量的影響，其遲延要比蒸汽量D D對(duì)對(duì)H H的影響要的影響要大，用大，用H

32、H作為反響信號(hào)去控制不夠及時(shí)，使得其動(dòng)態(tài)偏向增大。作為反響信號(hào)去控制不夠及時(shí)，使得其動(dòng)態(tài)偏向增大。 前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)能補(bǔ)償由于外擾前饋反響復(fù)合控制系統(tǒng)能補(bǔ)償由于外擾D D引起的水位變化引起的水位變化，抑制虛偽水位的影響，改善了控制質(zhì)量，比單沖量反響控制要，抑制虛偽水位的影響，改善了控制質(zhì)量，比單沖量反響控制要優(yōu)越的多。優(yōu)越的多。 為了抑制這一缺乏，引入另外一個(gè)反響信號(hào)即給水流量信號(hào)為了抑制這一缺乏，引入另外一個(gè)反響信號(hào)即給水流量信號(hào)，構(gòu)成一個(gè)新型的復(fù)合控制系統(tǒng)，稱作前饋反響三沖量給水，構(gòu)成一個(gè)新型的復(fù)合控制系統(tǒng)，稱作前饋反響三沖量給水控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。一系統(tǒng)構(gòu)造一系統(tǒng)構(gòu)造 前饋反響三沖量

33、給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖前饋反響三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖7-67-6所示，所示，由于系統(tǒng)中只用了一個(gè)調(diào)理器，而調(diào)理器的輸入有三個(gè)，因此稱之由于系統(tǒng)中只用了一個(gè)調(diào)理器，而調(diào)理器的輸入有三個(gè)，因此稱之為單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。為單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)與雙沖量系統(tǒng)相比，多了一個(gè)流量反響信號(hào)，給水量這種系統(tǒng)與雙沖量系統(tǒng)相比，多了一個(gè)流量反響信號(hào)，給水量G G發(fā)生變化時(shí)，流量信號(hào)自然要比水位信號(hào)快得多。發(fā)生變化時(shí)，流量信號(hào)自然要比水位信號(hào)快得多。 H HWT(S)WT(S)WDZ(S)WDZ(S)WD1(S)WD1(S)KZKZKfKfnDnDnGnG?G G?H H?D DVHV

34、H-H-HnGVGnGVG- -+ +VgVg- -+ +T TVTVTG G+ + +H1H1H2H2VDVDD DnDVDnDVDVGVG圖圖7-67-6單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖 圖中標(biāo)出的圖中標(biāo)出的為內(nèi)回路，為內(nèi)回路，IIII為主回路外回路，為主回路外回路，IIIIII為前饋通路。為前饋通路。 二調(diào)理器正反作用開關(guān)及入口信號(hào)接線極性二調(diào)理器正反作用開關(guān)及入口信號(hào)接線極性 圖圖7-6中各信號(hào)接入調(diào)理器的極性：中各信號(hào)接入調(diào)理器的極性： 水位水位H H上升時(shí)上升時(shí)VHVH下降調(diào)理器應(yīng)關(guān)小閥門，是負(fù)反響，所以下降調(diào)理器應(yīng)關(guān)小閥門，是負(fù)反響，所以信號(hào)信號(hào)VH

35、VH 的極性為的極性為“正接；正接；HWT(S)WDZ(S)WD1(S)KZKfnDnG?G?H?DVH-HnGVG-+Vg -+TVTG+H1H2VDDnDVDVG圖圖7-6單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖 圖中標(biāo)出的圖中標(biāo)出的為內(nèi)回路，為內(nèi)回路，II為主回路外回路，為主回路外回路，III為前饋通路。為前饋通路。 當(dāng)蒸汽量當(dāng)蒸汽量D D 增大時(shí)增大時(shí)(VD (VD 也增大也增大)nDVD)nDVD也增大，調(diào)理器應(yīng)開大閥也增大，調(diào)理器應(yīng)開大閥門，所以門，所以nDVD nDVD 的極性應(yīng)是的極性應(yīng)是“正接；正接； 當(dāng)給水流量增大時(shí)當(dāng)給水流量增大時(shí)VGVG也增大也增大

36、nGVG nGVG 也增大，調(diào)理器應(yīng)也增大，調(diào)理器應(yīng)關(guān)小閥門，是負(fù)反響，所以關(guān)小閥門，是負(fù)反響，所以nGVGnGVG的極性應(yīng)是的極性應(yīng)是“反接。反接。 內(nèi)部給定信號(hào)內(nèi)部給定信號(hào)Vg Vg 與水位信號(hào)與水位信號(hào)VH VH 相平衡，相平衡，VH VH 極性為極性為“正，正，那么那么VgVg的的 極性為極性為“負(fù)。負(fù)。H HWT(S)WT(S)WDZ(S)WDZ(S)WD1(S)WD1(S)KZKZKfKfnDnDnGnG?G G?H H?D DVHVH-H-HnGVGnGVG- -+ +VgVg- -+ +T TVTVTG G+ + +H1H1H2H2VDVDD DnDVDnDVDVGVG圖圖7-

37、67-6單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖 圖中標(biāo)出的圖中標(biāo)出的為內(nèi)回路，為內(nèi)回路，IIII為主回路外回路，為主回路外回路，IIIIII為前饋通路。為前饋通路。 三控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性三控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性 參照?qǐng)D參照?qǐng)D7-67-6，設(shè)調(diào)理器采用，設(shè)調(diào)理器采用PI PI 調(diào)理規(guī)律，靜態(tài)時(shí)調(diào)理規(guī)律，靜態(tài)時(shí), ,輸入增量為輸入增量為0,0,輸出為定值，即有如下關(guān)系：輸出為定值，即有如下關(guān)系：0GGDDgHInInIII上式可變?yōu)椋荷鲜娇勺優(yōu)椋?IIn In IgHDDGGKg Kg 為將給定值電壓為將給定值電壓VgVg轉(zhuǎn)化成給定水位轉(zhuǎn)化成給定水位HGHG的轉(zhuǎn)換系數(shù)；的轉(zhuǎn)換系數(shù)

38、；IH = -H H H為水位丈量變送器傳送系數(shù)，負(fù)號(hào)表示與為水位丈量變送器傳送系數(shù)，負(fù)號(hào)表示與VH變化方向變化方向相反；相反；Ig = KgHgIG =GG G IG =GG G 為給水流量丈量變送器的傳送系數(shù)；為給水流量丈量變送器的傳送系數(shù)；所以上式可變?yōu)椋核陨鲜娇勺優(yōu)椋篐HHHKgHgKgHgnDDD nDDD nGGGnGGGID =DD D ID =DD D 為蒸汽流量丈量變送器的傳送系數(shù)；為蒸汽流量丈量變送器的傳送系數(shù)；假設(shè)忽略排污那么有假設(shè)忽略排污那么有G GD D，上式變?yōu)椋海鲜阶優(yōu)椋?當(dāng)當(dāng)D=D0D=D0，H=Hg H=Hg 時(shí)可得：時(shí)可得：gH HggH HgKg Hg

39、 Kg Hg ng ng nGgG 0nGgG 0 7-27-27-17-1HHHHKgHgKgHgnDDnDDnGGnGGD D式式7-17-1與式與式7-27-2相減得：相減得：HHnnDDgDDGGHggg0根據(jù)上式可有以下三個(gè)結(jié)論：根據(jù)上式可有以下三個(gè)結(jié)論： nnDDGGgg(1) (1) 時(shí)時(shí),H,HHgHg，為無(wú)差調(diào)理。，為無(wú)差調(diào)理。GGDDnngg (2) (2) 時(shí)時(shí), ,越大越大,H,H與與HgHg負(fù)差值越大。這是一根向下負(fù)差值越大。這是一根向下特性曲線。特性曲線。GGDDnngg (3) (3) 時(shí)時(shí),D,D越大越大,H,H與與HgHg正差值越大。這是一根向上的正差值越大。

40、這是一根向上的特性曲線。特性曲線。四控制系統(tǒng)的參數(shù)整定：四控制系統(tǒng)的參數(shù)整定：以給定值以給定值VgVg為基值，思索增量情況，為基值，思索增量情況，V=VH+VD V=VH+VD ，這時(shí)可把，這時(shí)可把它當(dāng)作一單回路來(lái)分析。假設(shè)把調(diào)理器分壓系數(shù)以外的環(huán)節(jié)看作是它當(dāng)作一單回路來(lái)分析。假設(shè)把調(diào)理器分壓系數(shù)以外的環(huán)節(jié)看作是調(diào)理對(duì)象調(diào)理對(duì)象, ,那么廣義調(diào)理對(duì)象：那么廣義調(diào)理對(duì)象：內(nèi)回路等效圖如下內(nèi)回路等效圖如下: : 是一個(gè)近似的比例環(huán)節(jié)，因此調(diào)理器的比例帶和積分時(shí)間都可是一個(gè)近似的比例環(huán)節(jié)，因此調(diào)理器的比例帶和積分時(shí)間都可以獲得很小，詳細(xì)值可以經(jīng)過(guò)試探法來(lái)決議，以保證內(nèi)回路不振蕩以獲得很小，詳細(xì)值可以

41、經(jīng)過(guò)試探法來(lái)決議，以保證內(nèi)回路不振蕩為目的。為目的。WSVSV SKKDGTfzG內(nèi)*g 普通取積分時(shí)間普通取積分時(shí)間Ti=10s,Ti=10s,試探過(guò)程中可恣意設(shè)定試探過(guò)程中可恣意設(shè)定nGnG值值, ,得到一得到一稱心比例帶稱心比例帶,再次改動(dòng)再次改動(dòng)nGnG值值, ,改動(dòng)時(shí)必需堅(jiān)持改動(dòng)時(shí)必需堅(jiān)持nG/nG/堅(jiān)持不變堅(jiān)持不變, ,即保即保證內(nèi)回路的開環(huán)放大系數(shù)不變。證內(nèi)回路的開環(huán)放大系數(shù)不變。 在試探時(shí)可將外回路開路在試探時(shí)可將外回路開路, ,切除水位信號(hào)切除水位信號(hào), ,使使VH=0,VH=0,設(shè)置設(shè)置TiTi和和/nG/nG值值, ,手動(dòng)操作給水閥門手動(dòng)操作給水閥門, ,使給水量產(chǎn)生一個(gè)

42、階躍變化后立刻投使給水量產(chǎn)生一個(gè)階躍變化后立刻投入自動(dòng)入自動(dòng), ,察看給水量過(guò)渡過(guò)程曲線外形察看給水量過(guò)渡過(guò)程曲線外形, ,能快速穩(wěn)定即可。能快速穩(wěn)定即可。 主回路中主回路中 為快速副回路的等效環(huán)節(jié)，把為快速副回路的等效環(huán)節(jié)，把WD1(S)WD1(S)和和 ?H H看作看作一個(gè)等效調(diào)理器所控制的對(duì)象，那么：一個(gè)等效調(diào)理器所控制的對(duì)象，那么： 1 nGGgWSVGWSDHHD外*g1主回路方框圖如下所示主回路方框圖如下所示: 從內(nèi)、外回路的比例帶來(lái)看，給水流量的分流系數(shù)從內(nèi)、外回路的比例帶來(lái)看，給水流量的分流系數(shù)nGnG對(duì)內(nèi)外回對(duì)內(nèi)外回路的影響正好是相反的，路的影響正好是相反的，nGnG假設(shè)增大

43、，主回路穩(wěn)定性加強(qiáng)，副回路假設(shè)增大，主回路穩(wěn)定性加強(qiáng)，副回路那么減弱，反之那么情況相反。那么減弱，反之那么情況相反。 另外，另外，WD1(S)WD1(S)的對(duì)象特性可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得，它實(shí)踐上就是水的對(duì)象特性可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得，它實(shí)踐上就是水位在位在G G 擾動(dòng)下，擾動(dòng)下，IH IH 的變化曲線，從曲線上可求出飛升速度的變化曲線，從曲線上可求出飛升速度，遲，遲延延 ，那么：，那么： 外nGGg 而而 那么是一個(gè)常數(shù)那么是一個(gè)常數(shù), ,這是一個(gè)等效比例調(diào)理器，這是一個(gè)等效比例調(diào)理器，比例帶：比例帶： WnGG內(nèi)1gg外*nGG SWSWSWSWnSWnSWDTDBGGTDDB12:1,完全補(bǔ)償?shù)臈l件

44、為而令gg 前饋部分對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)有影響，因此在整定前饋通路時(shí)可以前饋部分對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)有影響，因此在整定前饋通路時(shí)可以獨(dú)立思索：獨(dú)立思索： 把把WB(S)WB(S)和和WT(S)WT(S)的值代入得：的值代入得： nnWSWSDGGDDD gg21整定的本質(zhì)就是確定分壓系數(shù)整定的本質(zhì)就是確定分壓系數(shù)nDnD的值。的值。 由上式可知：由上式可知：nDnD為一復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，普通按靜態(tài)特性整定，為一復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，普通按靜態(tài)特性整定，即要求在負(fù)荷不同的情況下，水位均無(wú)靜差，如前，其條件為：即要求在負(fù)荷不同的情況下，水位均無(wú)靜差，如前，其條件為： DDGGnngg通常有：通常有： DGgg故：故：

45、 DGnnnnGGDDgg3 3根據(jù)無(wú)靜差要求，整定根據(jù)無(wú)靜差要求，整定nD nD 值，使值，使 。 2 2根據(jù)水位在內(nèi)擾時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，整定外回路等效調(diào)理器根據(jù)水位在內(nèi)擾時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，整定外回路等效調(diào)理器的比例帶，即確定的比例帶，即確定nGnG值，在改動(dòng)值值，在改動(dòng)值nGnG時(shí)，要保證已整定好的比值時(shí)，要保證已整定好的比值/nG/nG不變。不變。 綜上所述，我們可以得出前饋反響三沖量給水系統(tǒng)的整定綜上所述，我們可以得出前饋反響三沖量給水系統(tǒng)的整定步驟：步驟： 1按照迅速消除內(nèi)擾、穩(wěn)定給水量的要求用試湊法整定內(nèi)按照迅速消除內(nèi)擾、穩(wěn)定給水量的要求用試湊法整定內(nèi)回路回路PI調(diào)理器的比例帶調(diào)理器的比例

46、帶/nG值和積分時(shí)間值和積分時(shí)間Ti值。值。第五節(jié)串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析第五節(jié)串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理圖如以下圖串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理圖如以下圖7-77-7所示所示 ： 這個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)用了兩個(gè)調(diào)理器，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。如圖示，這個(gè)系這個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)用了兩個(gè)調(diào)理器，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。如圖示，這個(gè)系統(tǒng)也有三個(gè)回路：即統(tǒng)也有三個(gè)回路：即I I為副回路，為副回路，IIII為主回路，為主回路，IIIIII為前饋回路。為前饋回路。 圖圖7-7 7-7 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖WT2(S)WDZ(S)WD1(S)KZKfnDnG?

47、G?H?DIH-HnGIG-Ig-+IT2G+H1H2IDDnDIDVGWT1(S)+下面討論主、副調(diào)理器的參數(shù)整定問(wèn)題：下面討論主、副調(diào)理器的參數(shù)整定問(wèn)題： 為保證被調(diào)量無(wú)靜差，主調(diào)理器采用為保證被調(diào)量無(wú)靜差，主調(diào)理器采用PIPI控制規(guī)律，副調(diào)理器采控制規(guī)律，副調(diào)理器采用用PI PI 或或P P 控制規(guī)律，副調(diào)理器接受三個(gè)輸入信號(hào)，信號(hào)之間有靜控制規(guī)律，副調(diào)理器接受三個(gè)輸入信號(hào)，信號(hào)之間有靜態(tài)配合問(wèn)題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調(diào)理器決議，因此蒸汽流量信態(tài)配合問(wèn)題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調(diào)理器決議，因此蒸汽流量信號(hào)并不要求與給水流量信號(hào)相等。號(hào)并不要求與給水流量信號(hào)相等。 副回路的作用主要為快速消除

48、內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏副回路的作用主要為快速消除內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏向，而前饋通路那么用于補(bǔ)償外擾，主要用于抑制虛偽水位景象。向，而前饋通路那么用于補(bǔ)償外擾，主要用于抑制虛偽水位景象。 1 1副回路與單級(jí)情況一樣，可看作是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，把調(diào)理副回路與單級(jí)情況一樣，可看作是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，把調(diào)理閥和管道系統(tǒng)作為被調(diào)對(duì)象，那么作為閥和管道系統(tǒng)作為被調(diào)對(duì)象，那么作為Kf Kf 以外的環(huán)節(jié)都作為等效以外的環(huán)節(jié)都作為等效調(diào)理器。調(diào)理器。WSSG SnKWSTGGzT22*g圖圖7-7 7-7 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖WT2(S)WDZ(S)WD1(S)KZKf

49、nDnG?G?H?DIH-HnGIG-Ig-+IT2G+H1H2IDDnDIDVGWT1(S)+上式闡明，副回路的等效調(diào)理器也可看作一個(gè)上式闡明，副回路的等效調(diào)理器也可看作一個(gè)PI PI 規(guī)律的調(diào)理器。規(guī)律的調(diào)理器。 g222212*GGziinKTT假設(shè)假設(shè) 的的PIPI調(diào)理規(guī)律，那么：調(diào)理規(guī)律，那么： W ST STi222111采用形如 *22211GGzTiSnKWSG ST Sg式中：式中：22為副調(diào)理器的比例帶；為副調(diào)理器的比例帶；Ti2Ti2為副調(diào)理器的積分時(shí)間。為副調(diào)理器的積分時(shí)間。 2 2主回路整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)主回路整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快

50、速比例環(huán)節(jié)根底上。把節(jié)根底上。把WD1(S)WD1(S)看成是被控對(duì)象，其他的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)看成是被控對(duì)象，其他的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)理器，那么：理器，那么：WSG SH SnWSTHGGT11*gg圖圖7-7 7-7 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖WDZ(S)WD1(S)1/nGGnD?H?DIH-HIg-+G+H1H2IDDnDIDWT1(S)+假設(shè)：假設(shè)：WST STi111111 STnSWiGGHT11*111gg也是一個(gè)也是一個(gè)PIPI規(guī)律的調(diào)理器：規(guī)律的調(diào)理器： ) 2( T=T) 1 ( 1*11*1iiHGGngg 3 3前饋通路中前饋通路中n

51、DnD的選擇是基于的選擇是基于“虛偽水位虛偽水位 情況而定的。前情況而定的。前饋通路中完全補(bǔ)償條件為：饋通路中完全補(bǔ)償條件為：gggDDDGGDGGDDnWSnWSnWSWS21211nnWSWSDGGDDD gg21 假設(shè)前饋通道的設(shè)計(jì)只思索靜態(tài)補(bǔ)償，且假設(shè)前饋通道的設(shè)計(jì)只思索靜態(tài)補(bǔ)償，且WD1(S) WD1(S) 與與WD2(S)WD2(S)的的靜態(tài)比值為一常數(shù)靜態(tài)比值為一常數(shù)K K，那么有：，那么有： GGDDnnKgg 其中其中K K是虛偽水位景象決議的常數(shù)，虛偽水位景象嚴(yán)重時(shí)，是虛偽水位景象決議的常數(shù)，虛偽水位景象嚴(yán)重時(shí)，K K值值大，反之大，反之K K值小。負(fù)號(hào)表示前饋調(diào)理方向與虛

52、偽水位方向相反。值小。負(fù)號(hào)表示前饋調(diào)理方向與虛偽水位方向相反。 在負(fù)荷開場(chǎng)變化時(shí)在負(fù)荷開場(chǎng)變化時(shí), ,為使蒸汽流量信號(hào)更好地補(bǔ)償虛偽水位景為使蒸汽流量信號(hào)更好地補(bǔ)償虛偽水位景象象, ,改善負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)調(diào)理過(guò)程質(zhì)量改善負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)調(diào)理過(guò)程質(zhì)量, ,普通使蒸汽流量信號(hào)大大高于給普通使蒸汽流量信號(hào)大大高于給水流量信號(hào)水流量信號(hào), ,即令即令K 1K 1。那么：。那么： 1 KnnKnGGGGDDggg1K n DGGDnK則若gg第六節(jié)帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng)第六節(jié)帶沖擊負(fù)荷鍋爐的給水控制系統(tǒng) 承當(dāng)沖擊負(fù)荷鍋爐承當(dāng)沖擊負(fù)荷鍋爐, ,其給水控制系統(tǒng)主要義務(wù)是在順應(yīng)負(fù)荷要其給水控制系統(tǒng)主要義務(wù)是在順應(yīng)負(fù)

53、荷要求的情況下求的情況下, ,盡能夠降低水位動(dòng)搖盡能夠降低水位動(dòng)搖, ,同時(shí)使給水量的動(dòng)搖不過(guò)于猛烈。同時(shí)使給水量的動(dòng)搖不過(guò)于猛烈。 在一個(gè)電網(wǎng)中在一個(gè)電網(wǎng)中, ,如存在帶沖擊負(fù)荷的設(shè)備如大型軋鋼廠如存在帶沖擊負(fù)荷的設(shè)備如大型軋鋼廠, ,它們將給電網(wǎng)帶來(lái)沖擊負(fù)荷。它們將給電網(wǎng)帶來(lái)沖擊負(fù)荷。 這就需求某些機(jī)組頻繁參與調(diào)峰這就需求某些機(jī)組頻繁參與調(diào)峰, ,而這種延續(xù)的周期性的大幅而這種延續(xù)的周期性的大幅度負(fù)荷升降會(huì)引起汽包壓力及過(guò)熱器壓力大幅度變化度負(fù)荷升降會(huì)引起汽包壓力及過(guò)熱器壓力大幅度變化, ,呵斥水位猛呵斥水位猛烈動(dòng)搖烈動(dòng)搖, ,從而是虛偽數(shù)位更為嚴(yán)重。從而是虛偽數(shù)位更為嚴(yán)重。以下所引見的系

54、統(tǒng)能完成這一義務(wù)。以下所引見的系統(tǒng)能完成這一義務(wù)。 一、給水流量信號(hào)加慣性環(huán)節(jié)的三沖量給水控制系統(tǒng)一、給水流量信號(hào)加慣性環(huán)節(jié)的三沖量給水控制系統(tǒng) 這種系統(tǒng)與單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)的區(qū)別在于它在給水流量反響這種系統(tǒng)與單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)的區(qū)別在于它在給水流量反響回路中加了一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，所以在分析內(nèi)回路時(shí)有些不同。其回路中加了一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，所以在分析內(nèi)回路時(shí)有些不同。其原理方框圖如圖原理方框圖如圖7-87-8所示：所示： WT(S)WD2(S)WD1(S)KZKfnDnG?G?H?D-H-+Ig-+G+H1H2DSTG11圖圖7-8 7-8 給水流量加慣性的三沖量給水控制系統(tǒng)方框圖給水流量加慣性的三沖量給水控制系統(tǒng)方框圖 此時(shí)內(nèi)回路不再是一個(gè)可以等效的比例環(huán)節(jié)，而是一個(gè)比例微此時(shí)內(nèi)回路不再是一個(gè)可以等效的比例環(huán)節(jié)，而是一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)，形如：分環(huán)節(jié)，形如： WST SnDGGG1 g 主回路中主回路中WD1(S)WD1(S)對(duì)象傳送函數(shù)通常由慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)構(gòu)成，對(duì)象傳送函數(shù)通常由慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)構(gòu)成，即即 ：WSTS SD11那么其等效對(duì)那么其等效對(duì)象象 ：WSS等效調(diào)理器：等效調(diào)理器： WSnTHGGgg 1 等效對(duì)象成為一個(gè)無(wú)遲延無(wú)慣性的純積分環(huán)節(jié)，其調(diào)理效果將等效對(duì)象成為一個(gè)無(wú)遲延無(wú)慣性的純積分環(huán)節(jié)，其調(diào)理效果將大為改善