斬波技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用課件

斬波技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司劉永紅斬波技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

凡是調(diào)試過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)人員都經(jīng)歷這種困惑，有的復(fù)雜自動(dòng)在投入后，有時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良，有時(shí)候調(diào)節(jié)品質(zhì)又很差，特別是近年火電廠(chǎng)燃煤成分越來(lái)越復(fù)雜，深度調(diào)峰的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則對(duì)各電廠(chǎng)AGC控制的要求越來(lái)越嚴(yán)，這就對(duì)火電廠(chǎng)協(xié)調(diào)控制提出了很高的要求，然而很多電廠(chǎng)都存在壓力和負(fù)荷波動(dòng)比較大問(wèn)題，在這樣的背景下研究出了該技術(shù)成果。

010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)自動(dòng)控制

自動(dòng)控制是按偏差來(lái)控制，隨著偏差的增大，PID逐漸減小指令，當(dāng)偏差到最大值時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸降低到最低值，當(dāng)偏差由最大值逐步返回時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸增加，被調(diào)量必然要經(jīng)過(guò)設(shè)定值后降低至某一值，即使自動(dòng)控制參數(shù)整定合適，到下一個(gè)波形必然會(huì)波動(dòng)，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。手動(dòng)控制

手動(dòng)控制是按趨勢(shì)來(lái)控制的，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員當(dāng)發(fā)生大的擾動(dòng)時(shí)，隨著偏差的增大，手動(dòng)減小指令，當(dāng)偏差達(dá)到最大值并有回頭的趨勢(shì)時(shí)，運(yùn)行人員快速手動(dòng)把指令階躍返回某一固定值保持不變，當(dāng)然指令返回多少取決于運(yùn)行人員對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象特性的了解，接下來(lái)的擾動(dòng)能夠很快被穩(wěn)定在設(shè)定值附近保持不變010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用介紹語(yǔ)自動(dòng)控制：隨著偏差的增大，PID逐漸減小指令，當(dāng)偏差到最大值時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸降低到最低值，當(dāng)偏差由最大值逐步返回時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸增加，被調(diào)量必然要經(jīng)過(guò)設(shè)定值后降低至某一值，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。即使自動(dòng)控制參數(shù)整定合適，到下一個(gè)波形必然會(huì)波動(dòng)，曲線(xiàn)如圖1。圖1自動(dòng)調(diào)整曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

手動(dòng)控制：控制思路同自動(dòng)調(diào)節(jié)不盡相同，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員會(huì)根據(jù)被調(diào)量的變化趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整。如運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，被調(diào)量增大時(shí)，運(yùn)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(kāi)始回頭時(shí)，及時(shí)預(yù)返回一個(gè)值不動(dòng)，可以看出被調(diào)量在這個(gè)波結(jié)束時(shí)比較接近設(shè)定值且波動(dòng)很小曲線(xiàn),如圖2：圖2手動(dòng)調(diào)整曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

如何設(shè)計(jì)一個(gè)控制邏輯，既能用常規(guī)自動(dòng)PID控制，又能包含手動(dòng)控制的控制策略？如圖3，把一個(gè)被調(diào)量變化波形分為四個(gè)部分，分析上述自動(dòng)控制同手動(dòng)控制的區(qū)別，就可以認(rèn)為第二區(qū)是多余的。如果自動(dòng)控制時(shí)能判斷被調(diào)量已經(jīng)回頭進(jìn)入第二區(qū)時(shí)就加一個(gè)前饋，來(lái)抵消第二區(qū)的PID輸出作用，那么當(dāng)曲線(xiàn)到第三區(qū)時(shí)，最低值就很接近平衡點(diǎn)。斬波技術(shù)就是如何判斷被調(diào)量回頭，以及如何設(shè)計(jì)一個(gè)合適的前饋去抵消第二區(qū)的PID輸出作用。圖3被調(diào)量變化曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)：

圖4判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)邏輯圖4邏輯中用到的LEADLAG函數(shù)，是個(gè)非線(xiàn)性的超前/滯后函數(shù)，其功能符號(hào)：OUT=(K1XIN1)+(K2XOLDIN1)+(K3XOLDOUT)

該模塊有兩個(gè)參數(shù)LEAD和LAG，當(dāng)LEAD=0時(shí)，LAG＞0時(shí)，該模塊即為純滯后模塊，在本邏輯中使用其滯后功能。該滯后模塊對(duì)于階躍響應(yīng)相當(dāng)于平滑后再變化，對(duì)于正玄波的響應(yīng)相當(dāng)于把曲線(xiàn)滯后某一時(shí)刻，但波形與原波形是完全一致的。

010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)圖4被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)的判斷邏輯輸出，可通過(guò)圖5有波形來(lái)說(shuō)明。

圖5判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)的曲線(xiàn)圖5中，當(dāng)被調(diào)量同前一刻的滯后值相減，形成a曲線(xiàn)，如果又把a(bǔ)曲線(xiàn)同前一刻的滯后值再相減形成b曲線(xiàn)，從圖5中就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)時(shí)，a曲線(xiàn)同b曲線(xiàn)均為負(fù)值，而其它情況均不會(huì)同時(shí)為負(fù)值，因此判斷a<0并且b<0時(shí)，就可以判讀出被調(diào)量已經(jīng)在第二區(qū)。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)當(dāng)判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)時(shí)，邏輯如下圖，切換到Y(jié)路輸出，通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換，該前饋輸出同PID的輸出疊加，綜合作用后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖6斬波前饋邏輯010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

斬波技術(shù)應(yīng)用于韓城第二發(fā)電公司機(jī)組協(xié)調(diào)控制的主汽壓力回路中，圖7是斬波前饋應(yīng)用邏輯。主汽壓力偏差通過(guò)函數(shù)Fx轉(zhuǎn)換為所需煤量值，該函數(shù)是穩(wěn)態(tài)時(shí)煤量同壓力偏差之間關(guān)系，通過(guò)LEADLAG的滯后和平滑，再用不同負(fù)荷段對(duì)應(yīng)的函數(shù)系數(shù)相乘，以體現(xiàn)同樣的壓力偏差，在不同的負(fù)荷段所需煤量是不相同的這一關(guān)系。最后該前饋同爐主控的PID輸出相加，去控制煤量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的閉環(huán)控制。圖7斬波前饋在主汽壓力回路中應(yīng)用邏輯由圖7可知，當(dāng)主汽壓力經(jīng)過(guò)兩個(gè)滯后環(huán)節(jié)后，可以判斷出主汽壓力測(cè)量值是否到第二區(qū)，當(dāng)?shù)降诙^(qū)時(shí)，此時(shí)切換器切換到“Y”路輸出，通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換和滯后平滑后乘以功率的函數(shù)即系數(shù)，這形成了斬波前饋，該前饋同PID的輸出及其它前饋疊加后輸出到煤主控，來(lái)準(zhǔn)確控制煤量。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)應(yīng)用該控制策略很好地解決了韓城第二發(fā)電公司機(jī)組協(xié)調(diào)控制中出現(xiàn)的壓力不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)荷大幅度波動(dòng)，燃燒惡化情況。目前煤種越來(lái)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(fù)荷不同時(shí)間段內(nèi)，自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)也相差很大。如使用各類(lèi)優(yōu)化軟件，不但投資大且維護(hù)維護(hù)修改參數(shù)很困難。使用該控制策略后，壓力控制的穩(wěn)定時(shí)間大大縮短。斬波后邏輯優(yōu)化前邏輯

對(duì)于一個(gè)較大擾動(dòng)，即使參數(shù)合適，必然經(jīng)過(guò)幾個(gè)逐漸收斂的波動(dòng)才能達(dá)到穩(wěn)定值，需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。由于斬波產(chǎn)生的前饋?zhàn)饔?，使得?dāng)被調(diào)量到第三區(qū)時(shí)，最低點(diǎn)不會(huì)是普通的自動(dòng)控制系統(tǒng)的最低點(diǎn)，因?yàn)榻oPID的輸出疊加了預(yù)置值，由于無(wú)后勁作用，被調(diào)量到最低點(diǎn)時(shí)已經(jīng)向穩(wěn)定點(diǎn)回歸，如果參數(shù)調(diào)整合適，被調(diào)量到第三區(qū)時(shí)就已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)值。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)由上圖可以看出，未采用斬波控制策略前，主汽壓力的變化由于擾動(dòng)必須經(jīng)過(guò)幾個(gè)波形才能穩(wěn)定，而且煤量的波形也是上下近似與正弦波，這不利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于熱力系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)擾動(dòng)，需要控制系統(tǒng)在盡可能短的時(shí)間把被調(diào)量穩(wěn)定在平衡點(diǎn)。圖8未采用斬波前饋主汽壓力曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)由上圖可以看出，采用斬波前饋控制策略后，波形基本未出現(xiàn)類(lèi)似正弦波的曲線(xiàn)，而且從曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)壓力到最大時(shí)，煤量指令在最低值時(shí)出現(xiàn)一個(gè)快速預(yù)加值，使隨后的壓力控制在設(shè)定值附近，壓力波動(dòng)很小。而采用斬波技術(shù)后，被調(diào)量波形基本無(wú)規(guī)律而且波動(dòng)很小圖9采用斬波前饋主汽壓力曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)目前有些電廠(chǎng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入幾十萬(wàn)元的資金，采用斯密斯預(yù)估、狀態(tài)觀(guān)測(cè)器等先進(jìn)算法，但由于理論太深，參數(shù)太多，有的還是黑匣子，一般普通工程技術(shù)人員很難掌握修改參數(shù)的方法。而斬波控制策略沒(méi)有使用先進(jìn)的控制算法，不需要投入資金，僅采用DCS系統(tǒng)常用的模塊搭接而成，解決了困擾提高機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)的技術(shù)難題，具有較大的推廣價(jià)值。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

該技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)就是把人的控制思路加進(jìn)自動(dòng)控制范疇，即使原PID參數(shù)整定不合適，在某一階段曲線(xiàn)震蕩甚至發(fā)散，通過(guò)采用斬波技術(shù)，能把擾動(dòng)迅速降低到最小，極大提高了自動(dòng)控制品質(zhì)，特別是電廠(chǎng)中最難控制的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

亮點(diǎn)就是把該控制回路通過(guò)簡(jiǎn)單、常用的DCS模塊用邏輯組態(tài)的方法加以實(shí)現(xiàn)，解決了自動(dòng)PID無(wú)法解決的問(wèn)題。在自動(dòng)控制方面應(yīng)用前景十分廣泛，具有獨(dú)創(chuàng)性。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)榮譽(yù)列表結(jié)束語(yǔ)2012年8月在國(guó)家級(jí)刊物《自動(dòng)化博覽》上發(fā)表。2012年11月全國(guó)熱工自動(dòng)化年會(huì)獲二等獎(jiǎng)并在大會(huì)上

進(jìn)行宣講和技術(shù)交流。2013年獲陜西發(fā)電公司一等獎(jiǎng)和集團(tuán)公司二等獎(jiǎng)。2013年榮獲第五屆全國(guó)電力職工技術(shù)成果二等獎(jiǎng)。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)榮譽(yù)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)

該技術(shù)成果應(yīng)用與火力發(fā)電廠(chǎng)最重要的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，能很好地解決主汽壓力波動(dòng)對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響。如果把這個(gè)控制策略推廣到其它自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，能極大提高自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣斬波技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司劉永紅斬波技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

凡是調(diào)試過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)人員都經(jīng)歷這種困惑，有的復(fù)雜自動(dòng)在投入后，有時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良，有時(shí)候調(diào)節(jié)品質(zhì)又很差，特別是近年火電廠(chǎng)燃煤成分越來(lái)越復(fù)雜，深度調(diào)峰的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則對(duì)各電廠(chǎng)AGC控制的要求越來(lái)越嚴(yán)，這就對(duì)火電廠(chǎng)協(xié)調(diào)控制提出了很高的要求，然而很多電廠(chǎng)都存在壓力和負(fù)荷波動(dòng)比較大問(wèn)題，在這樣的背景下研究出了該技術(shù)成果。

010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)自動(dòng)控制

自動(dòng)控制是按偏差來(lái)控制，隨著偏差的增大，PID逐漸減小指令，當(dāng)偏差到最大值時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸降低到最低值，當(dāng)偏差由最大值逐步返回時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸增加，被調(diào)量必然要經(jīng)過(guò)設(shè)定值后降低至某一值，即使自動(dòng)控制參數(shù)整定合適，到下一個(gè)波形必然會(huì)波動(dòng)，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。手動(dòng)控制

手動(dòng)控制是按趨勢(shì)來(lái)控制的，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員當(dāng)發(fā)生大的擾動(dòng)時(shí)，隨著偏差的增大，手動(dòng)減小指令，當(dāng)偏差達(dá)到最大值并有回頭的趨勢(shì)時(shí)，運(yùn)行人員快速手動(dòng)把指令階躍返回某一固定值保持不變，當(dāng)然指令返回多少取決于運(yùn)行人員對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象特性的了解，接下來(lái)的擾動(dòng)能夠很快被穩(wěn)定在設(shè)定值附近保持不變010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用介紹語(yǔ)自動(dòng)控制：隨著偏差的增大，PID逐漸減小指令，當(dāng)偏差到最大值時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸降低到最低值，當(dāng)偏差由最大值逐步返回時(shí)，PID根據(jù)偏差逐漸增加，被調(diào)量必然要經(jīng)過(guò)設(shè)定值后降低至某一值，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。即使自動(dòng)控制參數(shù)整定合適，到下一個(gè)波形必然會(huì)波動(dòng)，曲線(xiàn)如圖1。圖1自動(dòng)調(diào)整曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

手動(dòng)控制：控制思路同自動(dòng)調(diào)節(jié)不盡相同，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員會(huì)根據(jù)被調(diào)量的變化趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整。如運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，被調(diào)量增大時(shí)，運(yùn)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(kāi)始回頭時(shí)，及時(shí)預(yù)返回一個(gè)值不動(dòng)，可以看出被調(diào)量在這個(gè)波結(jié)束時(shí)比較接近設(shè)定值且波動(dòng)很小曲線(xiàn),如圖2：圖2手動(dòng)調(diào)整曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

如何設(shè)計(jì)一個(gè)控制邏輯，既能用常規(guī)自動(dòng)PID控制，又能包含手動(dòng)控制的控制策略？如圖3，把一個(gè)被調(diào)量變化波形分為四個(gè)部分，分析上述自動(dòng)控制同手動(dòng)控制的區(qū)別，就可以認(rèn)為第二區(qū)是多余的。如果自動(dòng)控制時(shí)能判斷被調(diào)量已經(jīng)回頭進(jìn)入第二區(qū)時(shí)就加一個(gè)前饋，來(lái)抵消第二區(qū)的PID輸出作用，那么當(dāng)曲線(xiàn)到第三區(qū)時(shí)，最低值就很接近平衡點(diǎn)。斬波技術(shù)就是如何判斷被調(diào)量回頭，以及如何設(shè)計(jì)一個(gè)合適的前饋去抵消第二區(qū)的PID輸出作用。圖3被調(diào)量變化曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)：

圖4判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)邏輯圖4邏輯中用到的LEADLAG函數(shù)，是個(gè)非線(xiàn)性的超前/滯后函數(shù)，其功能符號(hào)：OUT=(K1XIN1)+(K2XOLDIN1)+(K3XOLDOUT)

該模塊有兩個(gè)參數(shù)LEAD和LAG，當(dāng)LEAD=0時(shí)，LAG＞0時(shí)，該模塊即為純滯后模塊，在本邏輯中使用其滯后功能。該滯后模塊對(duì)于階躍響應(yīng)相當(dāng)于平滑后再變化，對(duì)于正玄波的響應(yīng)相當(dāng)于把曲線(xiàn)滯后某一時(shí)刻，但波形與原波形是完全一致的。

010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)圖4被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)的判斷邏輯輸出，可通過(guò)圖5有波形來(lái)說(shuō)明。

圖5判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)的曲線(xiàn)圖5中，當(dāng)被調(diào)量同前一刻的滯后值相減，形成a曲線(xiàn)，如果又把a(bǔ)曲線(xiàn)同前一刻的滯后值再相減形成b曲線(xiàn)，從圖5中就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)時(shí)，a曲線(xiàn)同b曲線(xiàn)均為負(fù)值，而其它情況均不會(huì)同時(shí)為負(fù)值，因此判斷a<0并且b<0時(shí)，就可以判讀出被調(diào)量已經(jīng)在第二區(qū)。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)當(dāng)判斷被調(diào)量進(jìn)入第二區(qū)時(shí)，邏輯如下圖，切換到Y(jié)路輸出，通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換，該前饋輸出同PID的輸出疊加，綜合作用后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖6斬波前饋邏輯010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)

斬波技術(shù)應(yīng)用于韓城第二發(fā)電公司機(jī)組協(xié)調(diào)控制的主汽壓力回路中，圖7是斬波前饋應(yīng)用邏輯。主汽壓力偏差通過(guò)函數(shù)Fx轉(zhuǎn)換為所需煤量值，該函數(shù)是穩(wěn)態(tài)時(shí)煤量同壓力偏差之間關(guān)系，通過(guò)LEADLAG的滯后和平滑，再用不同負(fù)荷段對(duì)應(yīng)的函數(shù)系數(shù)相乘，以體現(xiàn)同樣的壓力偏差，在不同的負(fù)荷段所需煤量是不相同的這一關(guān)系。最后該前饋同爐主控的PID輸出相加，去控制煤量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的閉環(huán)控制。圖7斬波前饋在主汽壓力回路中應(yīng)用邏輯由圖7可知，當(dāng)主汽壓力經(jīng)過(guò)兩個(gè)滯后環(huán)節(jié)后，可以判斷出主汽壓力測(cè)量值是否到第二區(qū)，當(dāng)?shù)降诙^(qū)時(shí)，此時(shí)切換器切換到“Y”路輸出，通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換和滯后平滑后乘以功率的函數(shù)即系數(shù)，這形成了斬波前饋，該前饋同PID的輸出及其它前饋疊加后輸出到煤主控，來(lái)準(zhǔn)確控制煤量。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)應(yīng)用該控制策略很好地解決了韓城第二發(fā)電公司機(jī)組協(xié)調(diào)控制中出現(xiàn)的壓力不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)荷大幅度波動(dòng)，燃燒惡化情況。目前煤種越來(lái)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(fù)荷不同時(shí)間段內(nèi)，自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)也相差很大。如使用各類(lèi)優(yōu)化軟件，不但投資大且維護(hù)維護(hù)修改參數(shù)很困難。使用該控制策略后，壓力控制的穩(wěn)定時(shí)間大大縮短。斬波后邏輯優(yōu)化前邏輯

對(duì)于一個(gè)較大擾動(dòng)，即使參數(shù)合適，必然經(jīng)過(guò)幾個(gè)逐漸收斂的波動(dòng)才能達(dá)到穩(wěn)定值，需幾個(gè)過(guò)渡過(guò)程才能穩(wěn)定下來(lái)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制是不利的。由于斬波產(chǎn)生的前饋?zhàn)饔?，使得?dāng)被調(diào)量到第三區(qū)時(shí)，最低點(diǎn)不會(huì)是普通的自動(dòng)控制系統(tǒng)的最低點(diǎn)，因?yàn)榻oPID的輸出疊加了預(yù)置值，由于無(wú)后勁作用，被調(diào)量到最低點(diǎn)時(shí)已經(jīng)向穩(wěn)定點(diǎn)回歸，如果參數(shù)調(diào)整合適，被調(diào)量到第三區(qū)時(shí)就已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)值。010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)由上圖可以看出，未采用斬波控制策略前，主汽壓力的變化由于擾動(dòng)必須經(jīng)過(guò)幾個(gè)波形才能穩(wěn)定，而且煤量的波形也是上下近似與正弦波，這不利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于熱力系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)擾動(dòng)，需要控制系統(tǒng)在盡可能短的時(shí)間把被調(diào)量穩(wěn)定在平衡點(diǎn)。圖8未采用斬波前饋主汽壓力曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)由上圖可以看出，采用斬波前饋控制策略后，波形基本未出現(xiàn)類(lèi)似正弦波的曲線(xiàn)，而且從曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)壓力到最大時(shí)，煤量指令在最低值時(shí)出現(xiàn)一個(gè)快速預(yù)加值，使隨后的壓力控制在設(shè)定值附近，壓力波動(dòng)很小。而采用斬波技術(shù)后，被調(diào)量波形基本無(wú)規(guī)律而且波動(dòng)很小圖9采用斬波前饋主汽壓力曲線(xiàn)010203040506成果背景項(xiàng)目原理實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新難點(diǎn)推廣010203040506