熱工控制系統(tǒng)課堂ppt第四章單回路控制系統(tǒng)

第四章單回路控制系統(tǒng)熱工生產(chǎn)過程中，最基本的且應(yīng)用最多的是單回路控制系統(tǒng)，其它復(fù)雜控制系統(tǒng)也是在單回路基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，而且許多復(fù)雜控制系統(tǒng)的整定都利用了單回路系統(tǒng)的整定方法-----單回路控制系統(tǒng)是過程控制的基礎(chǔ)。本章先介紹單回路控制系統(tǒng)組成，再討論其工程整定方法，最后介紹火電廠熱工過程控制系統(tǒng)實(shí)例。第一節(jié)單回路控制系統(tǒng)分析第二節(jié)單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定第三節(jié)單回路控制系統(tǒng)實(shí)例本章章節(jié)第一節(jié)單回路控制系統(tǒng)分析一、單回路控制系統(tǒng)組成單回路控制系統(tǒng)的組成原理方框圖如圖4-1所示，它是僅有一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)執(zhí)行器（包括調(diào)節(jié)閥），連同被控對(duì)象組成的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器執(zhí)行器被控對(duì)象變送器rcde+-圖4-1單回路控制系統(tǒng)組成原理方框圖（一）被調(diào)量的選擇在圖4-1中，被調(diào)量是表征生產(chǎn)過程是否符合工藝要求的物理量，在熱工生產(chǎn)過程中如溫度、壓力、流量、化學(xué)成分等。一般情況下，欲維持的工藝參數(shù)就是系統(tǒng)的被調(diào)量。被調(diào)量選擇注意點(diǎn)：

(1)生產(chǎn)過程中，有些工藝參數(shù)沒有直接快速測(cè)量手段，則采用間接測(cè)量。

如：磨煤機(jī)入口原煤干燥程度測(cè)量----用磨煤機(jī)入口介質(zhì)溫度來(lái)代表原煤的干燥程度。

用間接參數(shù)作為系統(tǒng)被調(diào)量，要求被調(diào)量與實(shí)際所需維持的工藝參數(shù)之間為單值函數(shù)關(guān)系，否則采取相應(yīng)補(bǔ)償措施。（二）控制量的選擇選擇什么樣的控制量去克服擾動(dòng)對(duì)被調(diào)量的影響？

有些參數(shù)雖然能直接測(cè)量，但信號(hào)微弱或遲延較大，則不如選用間接參數(shù)作為系統(tǒng)的被調(diào)量。

(2)為提高測(cè)量的靈敏度、減小遲延，應(yīng)采用先進(jìn)測(cè)量方法，選擇合理的取樣點(diǎn)，正確合理地安裝檢測(cè)元件。其原則：(1)選擇工藝上允許作為控制手段的變量作為控制量；(2)不選擇工藝上的主要物料或不可控的變量；例：火電廠鍋爐負(fù)荷控制系統(tǒng)被調(diào)量：———主蒸汽壓力；影響因素：———汽輪機(jī)進(jìn)汽量與鍋爐燃料量；

汽輪機(jī)進(jìn)汽量受電力生產(chǎn)要求所控制，故不能作為控制量,只能選鍋爐燃料量作為系統(tǒng)的控制手段；（三）控制通道和擾動(dòng)通道單回路控制系統(tǒng)的傳遞方框圖如圖4-2所示：WT(s)W(s)WZ(s)D(s)C(s)R(s)U(s)+-++圖4-2單回路控制系統(tǒng)的傳遞方框圖（四）影響系統(tǒng)控制質(zhì)量的主要因素

由單回路控制系統(tǒng)組成知,影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的主要因素來(lái)源于調(diào)節(jié)器的特性和受控對(duì)象的特性，因調(diào)節(jié)器和對(duì)象是該系統(tǒng)組成部分。

上圖中W(S)為對(duì)象的傳遞函數(shù)；擾動(dòng)信號(hào)D經(jīng)WZ(s)影響被調(diào)量的信號(hào)通道稱為擾動(dòng)通道；調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)U通過W(s)影響被調(diào)量，這一信號(hào)通道稱為控制通道。對(duì)象特性不可變，故影響控制系統(tǒng)質(zhì)量主要因素就是調(diào)節(jié)器特性，而影響調(diào)節(jié)器特性的就是調(diào)節(jié)規(guī)律與調(diào)節(jié)器參數(shù)。二、對(duì)象特性對(duì)控制過程的影響（一）對(duì)象放大系數(shù)對(duì)控制過程的影響圖4-2所示單回路控制系統(tǒng)傳遞方框圖中，設(shè)調(diào)節(jié)器為P，即：對(duì)象－－控制通道的傳遞函數(shù)為：擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)為：由圖4-2求出：當(dāng)系統(tǒng)受到單位階躍擾動(dòng)，即D(S)＝1/S作用下，控制系統(tǒng)過渡過程結(jié)束時(shí)，穩(wěn)態(tài)偏差為：上式表明，干擾通道的放大系數(shù)Kz越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（又稱靜態(tài)偏差）越大；而控制通道的放大系數(shù)KKP越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小。線性控制系統(tǒng)：KP、K互補(bǔ)關(guān)系，可通過調(diào)節(jié)KP(或δ)滿足KP*K的要求，即K對(duì)控制過程沒有什么影響；非線性控制系統(tǒng)：K值隨負(fù)荷變化，利用KP補(bǔ)償，則要求KP隨負(fù)荷變化而變化，即需要參數(shù)可變調(diào)節(jié)器。（二）對(duì)象時(shí)間常數(shù)對(duì)控制過程的影響設(shè)圖4-2中各環(huán)節(jié)的放大系數(shù)均為1，即：K＝1，Kz＝1，KP＝1。干擾通道為一階慣性環(huán)節(jié)，即：1、干擾通道則：系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程：()()()()()[]SWSWSTTz++=111()()()SWSWSWSDSCTz+=1上式表明:干擾通道存在使系統(tǒng)特征方程式產(chǎn)生變化;干擾通道慣性階次增加一階,系統(tǒng)就增加一個(gè)負(fù)實(shí)數(shù)閉環(huán)極點(diǎn);干擾通道的時(shí)間常數(shù)Tz

增大時(shí),該新增加的極點(diǎn)就向坐標(biāo)原點(diǎn)靠近。由自動(dòng)控制理論分析,這將使控制過程的動(dòng)態(tài)偏差減小。實(shí)際上具有慣性的干擾通道相當(dāng)于低通濾波器，從而減弱了干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)工作的影響。如果干擾通道還存在遲延τ，則：式中，C(s)為干擾通道不存在延時(shí)的被調(diào)量，即：由遲延定理知：上式表明：干擾通道遲延的存在并不影響控制過程的質(zhì)量，只不過是使被調(diào)量在時(shí)間軸上順延一個(gè)時(shí)間τ而已。２、控制通道即:在保證控制系統(tǒng)有一定穩(wěn)定程度下，應(yīng)盡量減小控制通道時(shí)間常數(shù)。控制通道的時(shí)間常數(shù)T如果↑，系統(tǒng)工作頻率↓，反映速度↓，過渡過程的時(shí)間將↑。時(shí)間常數(shù)T過小,系統(tǒng)反映則過于靈敏,又使系統(tǒng)穩(wěn)定下降?？刂仆ǖ?執(zhí)行器+變送器+對(duì)象=串聯(lián)組成廣義對(duì)象實(shí)際系統(tǒng)：廣義對(duì)象內(nèi)部各環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)應(yīng)相互錯(cuò)開，要求匹配良好?？刂仆ǖ罆r(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)及時(shí)，但容易引起系統(tǒng)的振蕩而趨于不穩(wěn)定。綜上:干擾通道放大系數(shù)Kd

大,意味著干擾對(duì)被調(diào)量影響大,即增加系統(tǒng)靜差?？刂仆ǖ赖姆糯笙禂?shù)K，由于可由調(diào)節(jié)器的比例帶來(lái)補(bǔ)償，因而不影響調(diào)節(jié)質(zhì)量。干擾通道的時(shí)間常數(shù)Td

大，對(duì)干擾的濾波作用大，從而有利于調(diào)節(jié)器克服干擾的影響。第二節(jié)單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定一、廣義頻率特性法

廣義頻率特性法就是通過調(diào)整調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，使控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性變成具有規(guī)定相對(duì)穩(wěn)定度的衰減頻率特性，從而使閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)滿足規(guī)定衰減率的一種參數(shù)整定方法。單回路控制系統(tǒng)組成=調(diào)節(jié)器+對(duì)象對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是不容易改變，要取得滿意的調(diào)節(jié)效果，就是設(shè)置合適的調(diào)節(jié)器參數(shù)。因此單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定實(shí)際上就是調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定問題。WT(S)WD(S)C(S)R(S)Z(S)+-++圖4-3系統(tǒng)傳遞方框圖圖4-3是由調(diào)節(jié)器和廣義對(duì)象組成的單回路控制系統(tǒng)傳遞方框圖。根據(jù)控制理論中穩(wěn)定判據(jù)，要使系統(tǒng)響應(yīng)具有規(guī)定的衰減率，只需選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使開環(huán)頻率特性WK（－m＋j）軌跡通過（－1，j0）點(diǎn)。大多數(shù)熱工過程控制對(duì)象：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：WK(S)＝WT

(S)·WD(S)極點(diǎn)都落在負(fù)實(shí)軸上。(4-1)用數(shù)學(xué)式表示：式中：

WT(m＋j),WD(-m＋j)分別為調(diào)節(jié)器和廣義對(duì)象相對(duì)穩(wěn)定度為m時(shí)的廣義頻率特性而WT(-m＋j),WD(-m＋j)可表示為：據(jù)式4-1所示的關(guān)系，有：式中：式中：（4-2）（4-3）由式4-2與式4-3可得到以下兩組關(guān)系式：（4-4）（4-5）用廣義頻率特性法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，就是在已知廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)后，應(yīng)用式4-1或式4-4計(jì)算出在具有規(guī)定衰減率（即相對(duì)穩(wěn)定度m）下調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值。式4-4是式4-1的實(shí)頻特性和虛頻特性的表達(dá)式；式4-5則是其幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式。1、采用比例調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)參數(shù)整定設(shè)圖4-3中對(duì)象的傳遞函數(shù)為：調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：因?yàn)椋簞t：據(jù)式4-5有：根據(jù)上述關(guān)系式就可計(jì)算出具有相對(duì)穩(wěn)定度為m時(shí)調(diào)節(jié)器比例帶值。如系統(tǒng)希望有＝0.75的衰減率，即m＝0.221時(shí)，調(diào)節(jié)器整定計(jì)算如下：由式4-6知：代入4-6中:即：(4-6)比例積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：對(duì)于對(duì)象仍有：2、采用比例積分調(diào)節(jié)器因?yàn)榇肷鲜降茫焊鶕?jù)式4-6關(guān)系得：整理上式得：（4-7）因在某衰減率下，減小比例帶或減小積分時(shí)間Ti

都能加快調(diào)節(jié)過程，且減小動(dòng)態(tài)偏差。式4-7,有三個(gè)未知數(shù)，和Ti，即方程組有多個(gè)解。給定一個(gè)，就對(duì)應(yīng)一組、Ti

。根據(jù)自動(dòng)控制理論，在相同的衰減率下，選擇(1/

)×(1/Ti

)為最大的一組參數(shù)作為調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。設(shè)系統(tǒng)希望衰減率＝0.75，即m＝0.221，據(jù)式4-7有：從上式可以看出每給一個(gè)，就可得一組；計(jì)算可列表進(jìn)行。3、采用比例積分微分調(diào)節(jié)器而廣義頻率特性法整定參數(shù)仍基于式4-6的基本關(guān)系，就是說在計(jì)算過程中將出現(xiàn)包括頻率在內(nèi)有四個(gè)參數(shù)由兩個(gè)方程來(lái)確定情況，即解的組數(shù)將是無(wú)窮多個(gè)。在系統(tǒng)希望有較大的衰減率時(shí)，調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間都要相應(yīng)整定的大一些。

PID調(diào)節(jié)器有比例帶，積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td三個(gè)參數(shù)需要整定。實(shí)踐證明，對(duì)于采用三參數(shù)調(diào)節(jié)器的單回路控制系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器的參數(shù)Ti和Td之間應(yīng)保持Td/Ti=0.150.25的關(guān)系是恰當(dāng)?shù)?。就是說在實(shí)際應(yīng)用過程中，先按比例積分調(diào)節(jié)器計(jì)算出Ti和，然后按Td/Ti

的比值原則再確定Td值。在實(shí)際系統(tǒng)投運(yùn)中，在據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)過程適當(dāng)修改Td

值。對(duì)于熱工生產(chǎn)過程控制而言，調(diào)節(jié)器大多數(shù)代用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，只有對(duì)那些慣性大有遲延的對(duì)象，才在比例積分的基礎(chǔ)上加入微分調(diào)節(jié)作用。二、臨界比例帶法臨界比例帶又稱邊界穩(wěn)定法，要點(diǎn):將調(diào)節(jié)器先設(shè)置成純比例作用，將系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行并將比例帶由大到小改變，直到系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩為止，記下此狀態(tài)下的比例帶值，即臨界比例帶K，以及振蕩周期TK

，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)?？梢钥闯雠R界比例帶法無(wú)需知道對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，可直接在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行參數(shù)整定。臨界比例帶法的具體步驟是：（1）將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間置于最大，即Ti

；置微分時(shí)間Td

＝0；置比例帶于一個(gè)較大的值。（2）將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后逐漸減小比例帶，直到系統(tǒng)進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。一般振蕩持續(xù)４－５個(gè)振幅即可。（3）據(jù)記錄曲線得振蕩周期TK,此狀態(tài)下調(diào)節(jié)器比例帶為K

，然后查表4-1計(jì)出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。（4）將計(jì)算好的參數(shù)值在調(diào)節(jié)器上設(shè)置好，作階躍響應(yīng)試驗(yàn)，觀察系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程，適當(dāng)修改調(diào)節(jié)器的參數(shù)，直到調(diào)節(jié)過程滿意為止。規(guī)律TiTdPPIPID2K

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_0.85TK0.5TK__0.125Tk表4-1臨界比例帶計(jì)算公式三、衰減曲線法利用比例作用下產(chǎn)生4：1衰減振蕩（＝0.75）過程時(shí)的調(diào)節(jié)器比例帶S及過程衰減周期TS,或10:1衰減振蕩（

=0.9）過程時(shí)調(diào)節(jié)器比例帶S及過程上升時(shí)間tr，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。衰減曲線法是在總結(jié)臨界比例帶法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。衰減曲線法的具體步驟是：

（1）置調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間Ti→∞，微分時(shí)間Td→0，比例帶為一稍大的值，將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行。（2）在系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)后作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，應(yīng)觀察控制過程。如果過渡過程減率大于0.75，應(yīng)逐步減小比例帶值，并再次試驗(yàn)，直到過渡過程曲線出現(xiàn)4:1的衰減過程。對(duì)于＝0.9的調(diào)節(jié)過程，也是一樣地做上述試驗(yàn)，直到出現(xiàn)10:1的衰減過程。記錄下4:1（或10:1）的衰減振蕩過程曲線。在記錄的曲線(ａ)或(ｂ)上求?。?.75時(shí)的振蕩周期TS

或＝0.9時(shí)的上升時(shí)間tr，結(jié)合此過程下的調(diào)節(jié)器比例帶S，按表4-2計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。tTsC(t)trC(t)t(a)4:1(b)10:1規(guī)律δTiTd0.75PPIPIDδs1.2δs0.8δs_0.5Ts0.3Ts__0.1Ts0.9PPIPIDδs1.2δs0.8δs_2tr1.2tr__0.4tr表4-2衰減曲線法計(jì)算公式

(3)按計(jì)算結(jié)果設(shè)置好調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)，作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，適當(dāng)修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，到滿意為止。四、經(jīng)驗(yàn)法通過長(zhǎng)期的實(shí)踐，人們總結(jié)了一套參數(shù)整定的經(jīng)驗(yàn)，而稱之為經(jīng)驗(yàn)法。經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)的具體步驟是：如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)在運(yùn)行中經(jīng)常受到擾動(dòng)影響，那么要得到閉環(huán)系統(tǒng)確切的階躍響應(yīng)曲線就很困難，因此臨界比例法和衰減曲線法都不能得到滿意的結(jié)果。

(１)將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間Ti放到最大，微分時(shí)間Td置于最小，據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置比例帶值。將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，穩(wěn)定后作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，若過渡過程有希望的衰減率（＝0.750.9）則可，否則改變比例帶值，重復(fù)上述試驗(yàn)。

(４)對(duì)于采用三參數(shù)的調(diào)節(jié)器，在進(jìn)行完上述調(diào)整試驗(yàn)后，將微分時(shí)間Td

由小到大地調(diào)整，觀察每次試驗(yàn)過程，在感到滿意時(shí)便停止。

(２)將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間Ti由最大調(diào)整到某一值，由于積分作用的引入使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，這時(shí)應(yīng)將比例帶值適當(dāng)增大，一般為純比例作用的1.2倍。作階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)過程，修改積分時(shí)間重復(fù)試驗(yàn)，直到滿意為止。

(３)保持積分時(shí)間不變，改變比例帶，看調(diào)節(jié)過程有無(wú)改善，若有改善則繼續(xù)修改比例帶，如無(wú)改善則反方向修改比例帶，直到滿意為止。保持比例帶不變修改積分時(shí)間，同樣反復(fù)湊試直到滿意為止。如此反復(fù)湊試，直到有一組合適的積分時(shí)間和比例帶。五、動(dòng)態(tài)參數(shù)法動(dòng)態(tài)參數(shù)法是在系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)下，作對(duì)象的階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)記錄下的階躍響應(yīng)曲線求取一組特征參數(shù)ε，て（無(wú)自平衡對(duì)象）或ε

、ρ、て（有自平衡對(duì)象），再據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)。tC(t)APてTOCB(a)有自平衡對(duì)象對(duì)于有自平衡對(duì)象，其階躍響應(yīng)曲線如圖（ａ）所示。過響應(yīng)曲線拐點(diǎn)P作切線交穩(wěn)態(tài)值漸近線C*()于A，交時(shí)間軸于C；過A點(diǎn)作時(shí)間軸垂線并交于B，則：＝OC，T＝CB，＝AB/CB

對(duì)無(wú)自平衡對(duì)象，其單位階躍響應(yīng)曲線如圖(ｂ)所示。作響應(yīng)曲線直線段的漸近線交時(shí)間軸于C,過直線段上任一點(diǎn)A作時(shí)間垂線并交于B,則：＝OC

，＝AB/CB

てtBACOC(t)(b)無(wú)自平衡對(duì)象在取得對(duì)象的單位階躍響應(yīng)曲線后,通過在曲線上作圖,求出對(duì)象的特征參數(shù)

、ρ、或、

,然后按表4-3給出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器整定參數(shù)。規(guī)律δTiTdPPIPID1.2εて0.8εて_3.3て2て__0.5て表4-3動(dòng)態(tài)參數(shù)法計(jì)算公式（＝0.75）生產(chǎn)實(shí)踐表明，對(duì)象特征參數(shù)和的乘積反映了控制難易程度；ε越大，對(duì)象就越不好控制，因此調(diào)節(jié)器比例帶就應(yīng)取大一些，即與ε成正比。因此，對(duì)象的遲延時(shí)間大，則積分作用就應(yīng)相對(duì)較弱，即積分時(shí)間Ti

應(yīng)與成正比；對(duì)于有微分作用加入時(shí)，Ti

可適當(dāng)減少一些。積分作用主要用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，且希望在被調(diào)量波動(dòng)一個(gè)周期后消除穩(wěn)態(tài)誤差的作用應(yīng)基本結(jié)束；就是說積分時(shí)間Ti

的大小應(yīng)根據(jù)被調(diào)量波動(dòng)周期大小來(lái)確定,而遲延時(shí)間又是影響過渡過程周期的主要因素。六、四種工程整定方法的比較（一）臨界比例帶法另有一些對(duì)象如有平衡單容對(duì)象從理論上講根本就得不到等幅振蕩的過渡過程，即不會(huì)進(jìn)入臨界狀態(tài)。調(diào)節(jié)過程在邊界穩(wěn)定狀態(tài)下，調(diào)節(jié)器比例帶較小因而動(dòng)作很快,這樣被調(diào)量波動(dòng)的幅度一般不會(huì)太大,不少生產(chǎn)過程是允許的。然而，對(duì)臨界比例帶K

較小的控制系統(tǒng)，試驗(yàn)中不小心就會(huì)使系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)；甚至有些生產(chǎn)過程根本就不允許被調(diào)量處于等幅振蕩狀態(tài)；（二）衰減曲線法這種整定方法缺點(diǎn)是,外界干擾作用以及試驗(yàn)儀器、儀表等缺陷,造成難以判斷響應(yīng)曲線是否待到4:1或10:1的衰減過程,因而很難獲得準(zhǔn)確的４:１或10:1衰減過程下的比例帶K

和周期TS

。

衰減曲線法,在試驗(yàn)操作方法上與臨界比例帶法相似,比較簡(jiǎn)單也容易掌握,而沒有臨界比例帶法的限制和缺點(diǎn),故應(yīng)用較為廣泛;（三）經(jīng)驗(yàn)法該方法歸納為一句話：看曲線調(diào)參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)法是憑經(jīng)驗(yàn)試湊調(diào)節(jié)器參數(shù)這樣沒有經(jīng)驗(yàn)的人，要湊出一組滿意的參數(shù)就很難。即使有經(jīng)驗(yàn)的人，反復(fù)試湊工作量也很大，特別是采用比例積分微分調(diào)節(jié)時(shí)有三個(gè)參數(shù)要試湊。方法簡(jiǎn)便但工作量大。（四）動(dòng)態(tài)參數(shù)法動(dòng)態(tài)參數(shù)法又稱響應(yīng)曲線法，即在獲得對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線后，才能計(jì)算調(diào)節(jié)器整定參數(shù)，而上述三種方法均不需要知道對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。

(1)由于外界干擾的影響，需要進(jìn)行反復(fù)多次的對(duì)象動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)，以取得真實(shí)反映對(duì)象特性的試驗(yàn)曲線。從原理上說，這種方法即簡(jiǎn)單又省時(shí)，但會(huì)出現(xiàn)以下問題：

(2)試驗(yàn)時(shí)需加入足夠大的擾動(dòng)量，才能使被調(diào)量的變化量足夠大。這樣，在階躍響應(yīng)曲線上求出的特征參數(shù)ε、ρ、て才具有較高的準(zhǔn)確性。然而，無(wú)論采用何種方法獲得的調(diào)節(jié)器參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)都要進(jìn)行多次修改才能得到滿意的調(diào)節(jié)效果。

綜上所述:四種工程整定參數(shù)方法各有各的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體的系統(tǒng)工藝特點(diǎn)，安全要求，以及作用到系統(tǒng)的干擾情況等，選擇一種合適的整定方法。第三節(jié)單回路控制系統(tǒng)實(shí)例本節(jié)介紹火力發(fā)電廠熱工過程控制中幾個(gè)單回路控制系統(tǒng)，包括中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)中的磨煤機(jī)控制和除氧器控制。一、磨煤機(jī)控制目前在電廠中運(yùn)行的磨煤機(jī)有鋼球磨煤機(jī)、豎井式磨煤機(jī)、以及風(fēng)扇磨煤機(jī)等。燃煤火力發(fā)電廠進(jìn)入鍋爐爐膛的是磨碎的煤粉，而將原煤塊磨成煤粉的機(jī)械就是磨煤機(jī)。（一）控制任務(wù)首先要保證其細(xì)度符合規(guī)定，在我國(guó)煤粉細(xì)度是用70號(hào)篩子上煤粉顆粒的百分?jǐn)?shù)（R70%）來(lái)表示。煤粉太粗會(huì)增加機(jī)械未完全燃燒損失；煤粉太細(xì)又會(huì)增加磨煤機(jī)的耗電量。因此，煤粉細(xì)度是制粉系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)。其次，為解決煤粉的輸送和防爆，必須對(duì)磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物的溫度提出要求。如果磨制的煤粉溫度過高，則容易引起自燃而導(dǎo)致煤粉爆炸；煤粉溫度太低，即意味著煤粉因流動(dòng)性差而無(wú)法采用氣力輸送，且易積粉。因此，要保持磨煤機(jī)處于最佳出力的工作狀態(tài)，則必須及時(shí)消除來(lái)自各方面的擾動(dòng)。除以上兩個(gè)任務(wù)外，還應(yīng)力求降低磨制每噸煤粉的耗電量，提高經(jīng)濟(jì)性。１、給煤量擾動(dòng)在通風(fēng)量一定時(shí)，磨煤機(jī)裝煤量不僅影響煤粉細(xì)度，而且影響磨煤機(jī)出力，在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，為使磨煤機(jī)有最大出力，應(yīng)保持磨煤機(jī)的裝煤量為最佳值。制粉系統(tǒng)運(yùn)行中常會(huì)發(fā)生因煤塊過大、過濕、給煤機(jī)工作不正常以及管道布置不合理等造成斷煤現(xiàn)象;此外通風(fēng)阻力變化引起通風(fēng)量變化和煤粉細(xì)度波動(dòng)。２、通風(fēng)量擾動(dòng)３、原煤水分的擾動(dòng)因此對(duì)不同水分的原煤加入不同量的熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)，在不產(chǎn)生煤粉爆炸的前提下，盡量減小煤粉的濕度。進(jìn)入磨煤機(jī)的風(fēng)量變化將引起磨煤機(jī)出力及煤粉細(xì)度的變化;在其它條件不變時(shí)，可通過控制磨煤機(jī)入口負(fù)壓來(lái)調(diào)整通風(fēng)量;在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，加大通風(fēng)量可提高磨煤機(jī)的出力。進(jìn)入磨煤機(jī)原煤水分變化將直接影響煤粉濕度;將煤粉濕度保持在一定范圍，即利于儲(chǔ)存和輸送又有利于保證磨煤機(jī)的最大出力。（二）控制系統(tǒng)組成根據(jù)磨煤機(jī)裝煤量擾動(dòng)，通風(fēng)量擾動(dòng)和原煤水分的擾動(dòng)分析，磨煤機(jī)控制設(shè)計(jì)有三個(gè)控制回路：三個(gè)回路均設(shè)計(jì)為單回路控制系統(tǒng)。磨煤機(jī)負(fù)荷控制回路磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制回路磨煤機(jī)出口溫度控制回路１、磨煤機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)磨煤機(jī)裝煤量目前尚無(wú)直接的且準(zhǔn)確的測(cè)量手段，一般采用間接方法，如磨煤機(jī)前后的壓差代表裝煤量。由于鋼球磨在不同出力工況下，其耗電率變化較小，因此在保證煤粉細(xì)度的前提下，應(yīng)使磨煤機(jī)工作在最大負(fù)荷下。圖4-4所示的是磨煤機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)原理框圖：÷△PI△Pm△PRCEU圖4-4磨煤機(jī)負(fù)荷控制框圖

控制信號(hào)Ｕ作用到給煤?jiǎn)卧刂普駝?dòng)式給煤機(jī)，從而改變進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤并使之保持在最佳值?！隆鱌I△Pm△PRCEU圖4-4磨煤機(jī)負(fù)荷控制框圖

上圖中，磨煤機(jī)差壓信號(hào)Pm

經(jīng)排粉機(jī)前節(jié)流元件差壓P修正后的信號(hào)C作為被調(diào)量；被調(diào)量C與其給定值R比較后的差值信號(hào)E送到比例積分調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算后輸出控制信號(hào)Ｕ。只有在漏風(fēng)量一定條件下，經(jīng)過P修正后的磨煤機(jī)差壓Pm才能較準(zhǔn)確地反映裝煤量。以比值C作為球磨機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)被調(diào)量,目的是消除氣體流速等因素對(duì)磨煤機(jī)差壓影響。實(shí)際上，采用球磨機(jī)的制粉系統(tǒng)是負(fù)壓運(yùn)行，球磨機(jī)本身負(fù)壓較小，而排粉機(jī)進(jìn)口負(fù)壓較大，故漏風(fēng)量對(duì)Pm的影響較小，對(duì)P的影響卻較大，因此，比值C并不能消除漏風(fēng)對(duì)裝煤量的影響，即測(cè)量誤差仍然存在;可見,在給煤量擾動(dòng)之后，響應(yīng)有一段時(shí)間的虛假信號(hào)，且擾動(dòng)量越大這種虛假現(xiàn)象就越嚴(yán)重。此外，給煤量改變時(shí)首先改變是磨煤機(jī)喉部阻力，之后才改變煤位。如給煤量增加，磨煤機(jī)喉部阻力增大，機(jī)身筒內(nèi)的流速降低，故磨煤機(jī)差壓首先減??；在磨煤機(jī)內(nèi)存煤量增多之后，差壓才開始增大。２、磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制系統(tǒng)磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制的目的是維持制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量，同時(shí)保證制粉系統(tǒng)各點(diǎn)負(fù)壓。制粉系統(tǒng)負(fù)壓過大則增加漏風(fēng)量，負(fù)壓過小又會(huì)出現(xiàn)漏粉。圖4-5是磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制系統(tǒng)組成原理方框圖：△PIRPEU圖4-5磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)，磨煤機(jī)入口負(fù)壓P作為被調(diào)量，與其給定值R求偏差后送比例積分調(diào)節(jié)器運(yùn)算，調(diào)節(jié)器輸出的控制作用U通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變冷風(fēng)擋板開度，從而改變磨煤機(jī)通風(fēng)量以維持入口負(fù)壓在給定值。３、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)PI△RTEU圖4-6磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)其組成原理及工作過程與入口負(fù)壓控制系統(tǒng)是一樣的，它是通過改變熱風(fēng)門擋板開度調(diào)整熱風(fēng)量來(lái)控制出口溫度的。磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)如圖4-6所示。二、除氧器的控制在火力發(fā)電廠中，除氧器是一個(gè)重要的輔助設(shè)備。除氧器主要用途：用汽輪機(jī)的抽汽加熱給水至該壓力下的飽和溫度，并除去