調節(jié)器過程及其參數(shù)整定方法

鍋爐汽包水位是鍋爐運行中的一個重要的參數(shù)它間接反映了鍋爐蒸汽負荷控制并利用分別對常規(guī)PID控制和模糊PID串級控制進行仿真結果PIDPID控制方法遲延小、超調量小，使得汽包的：模糊控制；給水控制；PID drumwaterlevelofboilisimportantmonitoringparameterinaboilermovement,ithadreflectedindirectlythebalancerelationsbetweentheboiler andthedischargeofwater.Inthe drumboilerforthewaterautomaticcontroldutytoadapttheboilertranspirationrateforthewatervolume,maintainsthe drumwaterlevelinthestipulationscope.Asaresultofforthewatersystemcomplexity,theexistingthermoelectricpowerstationentirejourneyforthewatercontroladoptthetraditionalPIDcontrol,itsprecisemathematicalmodelestablisheswithdifficulty,whenthesystemhasthebiglag,denaturedandsoonaseriesofcharacteristics,oftenwithdifficultysatisfiesthethermalpowerunitcomplexoperatingmoderequest,thereforemanylarge-scalethermoelectricpowerstationsproposedtheoptimizationntotheexistingentirejourneyforthewatercontrol.Firstthisarticlehasyzedthetimeofcontrolsystem,thenintroducesthePIDregulator’sadjustmentprocessandtheparameterinstallationmethod.Andhasyzedgreatemphasisontheboilforthewatercontrolsystem,the drumwatercontrolobjectshowtheinertia,thenon-selfregulationability,usesofafuzzycontroltocontrolit,andseparaycarriesonthesimulationusing tothetraditionPIDcontrolandthefuzzyPIDcascadecontrol,WithcomparingusingthefuzzyPIDcascadecontrolmethodobtainresultthatisdelayslightly,oversmall,enables drumdynamiccharacteristictoobtainthe:Fuzzycontrol;Forthewatercontrol;PID 引 第一章控制系統(tǒng)的時域性能分 一階系統(tǒng)的時域響應分 二階系統(tǒng)的時域響應分 高階系統(tǒng)的時域響應分 第二章PID控制及其調節(jié)過 比例調節(jié)（P調節(jié) 比例積分微分調節(jié)（PID調節(jié) 第三章PID的整定方 -尼柯法 廣義頻率 工程整定法 第四章鍋爐給水控制系統(tǒng)分 給水控制的任 給水控制對象的動態(tài)特 給水流量擾動下水位的動態(tài)特 蒸汽流量擾動下的水位的動態(tài)特 爐膛熱負荷擾動下水位控制對象的動態(tài)特 給水自動控制系 單級三沖量給水控制系 串級三沖量給水控制系 給水全程控制系 全程控制的概 對給水全程控制系統(tǒng)的要 單元制鍋爐給水全程控制方 300MW單元機組給水全程控制系統(tǒng)實 給水熱力系統(tǒng)簡 給水全程控制系統(tǒng)原 第五章模糊控制理論及系 模糊控制理論的發(fā) 模糊控制系統(tǒng)的原 模糊控制器的分 模糊控制器的設 模糊控制器的輸入輸出變 模糊控制規(guī)則的設 確立模糊化和非模糊化方 采樣時間的選 第六章系統(tǒng)仿 PID系統(tǒng)仿 模糊自適應PID控制系統(tǒng)仿 兩種控制方法的比 結 參考文 附 67謝 協(xié)調要求，而熱工控制系統(tǒng)作為實現(xiàn)這一要求的有效，擔負著機組回路調節(jié)、聯(lián)鍋爐汽包水位是鍋爐運行中的一個重要的參數(shù)它間接反映了鍋爐蒸汽負荷但是,隨著火電機組容量的不斷擴大，對給水控制系統(tǒng)提出了更高的要求：汽包蓄水對于上述傳統(tǒng)的控制方案效果不佳，而且系統(tǒng)的參數(shù)整定。為此，一些先進的控PID控制技術扮演了十分重要的角色，G(s)

1

（1-TG(sG(s)

（1-當r(t)1(t時，一階系統(tǒng)的輸出c(tR(s)s則C(s)G(s)R(s)

K

K(1s

sT

(1-(1-對上式進行拉氏變換,c(t1-1

c(t)K(1eT

（1-調整時間ts：經(jīng)過時間3T～4T95%～98%，可以認為其調整過程已完成，故一般取t(s)3～4T。穩(wěn)態(tài)誤差ess：系統(tǒng)的實際輸出c(t在時間tss limc(t)r(t)sst超調量p振蕩﹑無超調

p01-11-21-2所示，其閉環(huán)傳遞函數(shù)G(sG(s)

(1-2s22s2 C(s)

(1- T2s22Ts 1n為阻尼系數(shù)；T 1

2D(s)s22s2

(1-

(1-零阻尼p1,2jnc(t)11-3所示，是一種等幅振蕩曲線,振蕩角頻率就是n1欠阻尼(01

（1-此時兩個極點是一對負實部的共軛復根，

n

1-4圖1-3零阻尼系統(tǒng)單位階躍響應曲 圖1-4欠阻尼系統(tǒng)單位階躍系統(tǒng)響應曲1c(t)1

n

11

(1-通常可設臨界阻尼

為振蕩角頻率；tg1111p1,2nnc(t)1ent(1n

(1-調狀態(tài)(p0)，故可從這個意義上定義其臨界。臨界阻尼下的調節(jié)時間可以通過t4.5 n2過阻尼（2

p

2 22 G(s) (sp1)(sp2

(1-c(t)1 e

t

T1 eT2T1

t

(1-1-6圖1-5臨界阻尼系統(tǒng)單位階躍響應曲 圖1-6過阻尼系統(tǒng)單位階躍響應曲從圖可以看出，響應仍是一個單調過程，p0，其調節(jié)時間ts可通過數(shù)值計越大，即T1和T2ts越大。從圖中可以看出一個重要現(xiàn)象，即當T1T2時，對響應表達式中的兩個分量，有第二分量(與T1對應)起主要作用，而第一分量(與T2對應)

G(s)

c(t)1e

(1-(1- T1s閉環(huán)參數(shù)n和

trtp和ts均與n響而言，n越大則響應越快。當然，唯一決定了p是決定系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的唯一因素,越大，p越小。K和TKT為時間常數(shù),通常由受控對象的特性決定，G(s)C(s)

s21s

(1- K

212 KTwn (1-KT22

(1-Twn也越大，系統(tǒng)的快速性和相對穩(wěn)定性同時轉好。但在實際系統(tǒng)中，用T來改善系統(tǒng)性能的作用是有限的。K越大，則wn越大，而K響 的。在實際系統(tǒng)中，應根據(jù)系統(tǒng)的要求適當折中K

bsmbsm1

sGs

(1-nR a0n

an1sKsz1sz2szms CsGsRs

(1-

K(szjmnss j 1mnss

A0

n(1-n

spi

s

Ai

sp

Csspi,i0,1,n,p0

(1-

AAeHi

(1-一般地，若Gs的極點中有q個負實數(shù)極點、r

c(s)

mmK(szjjr

(1-in2s(sp)(s2in2

k

sk k12 rBs120 k i1s

k

s22sir2qm

ct

A i

k

12k12kC kk

k

(1-112k55倍以上的閉環(huán)零點、閉環(huán)極點，其影響偶極子。一對靠的很近的閉環(huán)零點、極點稱為偶極子。工程上當某極點與某零點之間的距離比它們的模值小一個數(shù)量級時，就可認為這對零點、極點為偶極子。則可將該零點和極點一起消掉，稱為偶極子相消。PID在過去的幾十年里，PID控制器在工業(yè)中得到了廣泛的應用。PID（比例-積分-微分）70多年的歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛（P在控制系統(tǒng)的設計與校正中，PID控制規(guī)律的優(yōu)越性是明顯的，它的基本原理卻比較簡單。PID控制器由于用途廣泛，使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設定三個參數(shù)（kp、ki、kd）即可。在很多情況下，并不一定需要三個單元，可以取其中的比例調節(jié)(P調節(jié)P調節(jié)中，調節(jié)器的輸出信號u與偏差信號e成比例[2]uKc稱為比例增益(視情況可設置為正或負)

（2-差e為零因而u0時，并不意味著調節(jié)器沒有輸出，它只說明此時有uu0。u0的大u1

（2-其中稱為比例帶。具有重要的物理意義。如果u直接代表調節(jié)閥開度的變化量，那么從式(2-2)可以看出，100％即從全關到全開時所需要的工業(yè)過程，2-1所示。很大意味著調節(jié)閥的動作幅度系統(tǒng)就不穩(wěn)定了。的臨界值cr，可以通過試驗測定出來；如果被調對象的數(shù)學2-1P調節(jié)器只是一個簡單的比例環(huán)節(jié)，因此不難理解cr的大小只取決于被控1

Kcr

cr

(2-3Kcr為廣義被控對象在臨界頻率下的增益。P調節(jié)器的相角為零，因此被控對象在臨界頻率cr下必須提供-180°相角，由此可以計算出臨界頻率。積分調節(jié)(I調節(jié)I調節(jié)中，調節(jié)器的輸出信號的變化速度dudt與偏差信號eduS

(2-4 t uS00

(2-5S0稱為積分速度，可視情況取正值或負值。上式表明，調節(jié)器的輸出與偏圖2-2積分速度對于調節(jié)過程的影 圖2-3P與I調節(jié)過程的比I調節(jié)的特點是能消除靜態(tài)偏差。因為被調量存在偏差，調節(jié)作用便隨時間不斷靜態(tài)品質的同時了動態(tài)品質，使過度過程的振蕩加劇，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。I調節(jié)時，控制系統(tǒng)的開環(huán)增益與S0成正比。因此，增大積分速度將會降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最后2-2所示。這從直觀上也是不難理解的，因為S0愈大，則調節(jié)閥的動作，就愈容易引起和加劇振蕩。但與此I調節(jié)的特點。PI0.75，2-3PI所示。它們清楚地顯示出兩種比例積分調節(jié)(PI調節(jié)PIP、IP調節(jié)快速抵消干擾的影響，同時I調節(jié)消除殘差。它的調節(jié)規(guī)律為tuKceS00t u1e tedt

(2-6（2- 式中TI為積分時間。和TIPI調節(jié)器2-4PI調節(jié)器的階躍響應，它是由比例動作和積分動作兩部分組成的。在施加階躍輸入的瞬間，調節(jié)器立即輸出一個幅值為e的階躍，然后以固定速度eTI。變化。當tTI時，調節(jié)器的總輸出為2e。這樣，就可以根2-4確定和TI的數(shù)值。還可以注意到，當tTI時，輸出的積分部分正好等于TI可以衡量積分部分在總輸出中所占的：TI愈小，積分部分所占的愈大。2-4PI過程的穩(wěn)定性，增大值，可以削弱振蕩傾向，但過大，將削弱調節(jié)作用，使調節(jié)過程的時間拖長；增大TI值使比例作用相對增強，也能削弱振蕩傾向，但不宜過大，因為TI過大，調節(jié)作用的積分成分將過小，調節(jié)過程時間將很長。比例積分微分調節(jié)(PID調節(jié)u

2

(2-8PDPDuKeS

(2-9 2 u1eTde

（2- DdtTD為微分時間。按照上式，PD調節(jié)器的傳遞函數(shù)應為Gs11T

(2-11 但嚴格式(2-11)PD調節(jié)Gs

TDs

(2-12TDKD

sKD5～10范圍內(nèi)。與上式相1u1

KD TDKD1tTDKD1t

(2-132-5給出了相應的響應曲線。式(2-13)中共有、KD、TD2-5果TD=0即沒有微分動作，那么輸出u將按虛線變化?？梢?，微分動作的引入使輸出的變化提前一段時間發(fā)生，而這段時間就等于TD。因此也可以說，PD調節(jié)器有導前作用，其導前時間即是微分時間TD。圖2-5PD調節(jié)器的單位階躍響 圖2-6PD調節(jié)器的斜坡響最后可以，雖然工業(yè)PD調節(jié)器的傳遞函數(shù)嚴格說應該是式(2-12)，但由于KD數(shù)值較大，該式分母中的時間常數(shù)實際上很小。因此為簡單計，在分析控制系統(tǒng)的性能時，通常都忽略較小的時間常數(shù)，直接取式(2-13)PD調節(jié)器的傳在穩(wěn)態(tài)下dedt0，PDPD調節(jié)也是有差調應當特別，引入微分動作要適度。這是因為在大多數(shù)PD控制系統(tǒng)隨著微分時間TD增大，其穩(wěn)定性提高，但某些特殊系統(tǒng)也有例外，當TD超出某一上限值后，2-7表示控制系統(tǒng)在不同微分時間的響應過程。2-7PDtPIDtu或

e

2

(2-141 deueT0edtTDdt

(2-15 式中、TI和TDPI、PDPID1 GCs1TsTDs

(2-16 DDZ型調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為1GsK GsK

D1 D11KIT

TDsKD(2-17其 KFK；T(2-17

；T

KI為積分增益。2-8PID圖2-8工業(yè)調節(jié)器單位階躍響 圖2-9各種調節(jié)動作對應的響應過1-2-3-4-5-2-9表示了同一對象在相同階躍擾動下，采用不同調節(jié)動作是具有同樣衰減率的響應過程。顯然，PID同時作用時控制作用最PID作用調節(jié)3個需要整定的參數(shù)，如果這些參數(shù)整定不合適，則不僅不能發(fā)揮各種調節(jié)動作T T如果被控對象傳遞函數(shù)可用Gp

選Ts

T＜0.2

T1.0選擇比例微分或比例積分微分動作；當

T＞1.0PID，通過計算取出理論計算數(shù)據(jù)只能作為試驗調整時的參數(shù)數(shù)據(jù)。本章主要介紹調節(jié)器參數(shù)的整定方法。 -尼柯法則一、第，在第法中通過實驗，求控制對象對單位階躍輸入信號的響應，如3-1起來像一條S3-2（如果響應曲線不呈現(xiàn)為S。，SL和時間常數(shù)TS形曲線的轉折點畫切線，確定切線與時問軸和直線C(tK3-C(s)U3-1 S形響應曲C(s)U 和尼柯提出用表3-1中的確定Kp、Ti和Td的表3-1基于控制對象階躍響應的-尼柯調整法則（第法KiPTL0LL01.2L0KcrKcr是使系統(tǒng)的輸出首次呈現(xiàn)持續(xù)振蕩的增益提出，參數(shù)Kp、Ti和Td的值可以根據(jù)表3-2中給出的確定3-33-4Pcr表3-2基于臨界增益Kcr和臨界周期Pcr 調整法則（第二種方法KKiP00.45K11.203-5o工過程控制對象來說，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)WK(sWT(s)W0(s的極點都落在負實軸器的參數(shù)，使開環(huán)頻率特性WK(mj軌跡通過(-1，j0)點。用數(shù)學式表示oWK(mj)

(mj)W(mj)1e

(3-

WT(mj)﹑WO(m

jm時的廣義頻率特性，WT(mj﹑WO(mjWT(mj)RT(m,)TM(m,)ejT(m,TWO(mj)RO(m,)jIOOM(m,)ejOO

(3-(3-據(jù)式(3-1)RT(m,)

(m,)

RO(m,)

式 R'O(m,)jI'O(m,)

R'O(m,)jI'O1

(3-MT

jT(m,

RO(m,)jIO' eOM(m,)ejO(m,OOM(m,)ej['OO

(3-其 M

(m,)eJ['O(m,)]

MO

jO(m,R(m,)R'O 'IT(m,)IO(m,)'M(m,)M'O(m,)

(3- (3-T(m,)'OT式(3-6)是式(3-7)的實頻率特性法和虛頻率特性的表達式，式(3-7)傳遞函數(shù)，應用式(3-1)或式(3-6)計算出在具有規(guī)定的衰減率下調節(jié)器的整定參數(shù)3-5W(s)es

(3-為對象的飛升速度；為遲延時間。W(s) 式中W(mj)1

e

(3-而

(mj) emj)，則mW'O(mj)據(jù)式（3-7）

m

e(mj)

j(tan1111

(3-11

(3-0tan11 根據(jù)上述關系式就可計算出具有相對穩(wěn)定度為m時調節(jié)器的比例帶統(tǒng)希望有0.75的衰減率，即m0.221時，調節(jié)器整定計算如下。

tan1m

111

(3-由于對象的動態(tài)特性參數(shù)和均已知，所以比例帶就可由式（3-12）

1 1WTs1Ts

iTWmj1 T Tim1

(3-

Wmjmjemj因為e

jsin

emm，代入式（3-

(3-Wmjmjemj emm

jsin

jsinsinjcos

據(jù)式（3-10）

j

m

1 i ii emi

1emmcossinmem

em

em

1em1m2

em

(3-2

2m

m

上式（3-17）中，有三個未知數(shù)、 和Ti，即方程組有多個解。如給定一

1 分時間Ti都能加快調節(jié)過程，且減小動態(tài)偏差。設系統(tǒng)希望衰減率0.75，即m0.221，據(jù)式（3-17）

e0

（3-2

20221

10.221

e0

（3-

計算前應先對

10，則據(jù)式（3-19）有

0

0

這表明0～1.35rad。取1.353-3

0、0.3、0.6、0.9、1.0、1.1、1.23-3PI調節(jié)器整定參數(shù)計算表(0000 000根據(jù)乘積最大原則，從上表知，應取

（3-

iT2.8i

（3-如果希望系統(tǒng)獲得0.93-3-4PI調節(jié)器整定參數(shù)計算表(0000003-4可以看出，應取0.9Ti

（3-比例積分微分調節(jié)器由比例帶、積分時間Ti、微分時間Td三個參數(shù)需要整定。現(xiàn)包括頻率在內(nèi)有四個參數(shù)由兩個方程來確定的情況，即解的組數(shù)將是無窮個。T和T

T Ti0.25的關系是恰當?shù)?就是說在實際應用過程中，先按比例積分調節(jié)器計算出Ti和

的比值原則再確定Td改Td 蕩(ψ=0.9)過程時調節(jié)器比例帶δs及過程上升時間Tr，據(jù)經(jīng)驗計算出調節(jié)器的各衰減曲的具體步驟是置調節(jié)器的積分時間Ti→∞，微分時間Td→0，比例帶為一稍大的值；將系ψ=0.910:1的衰減過程。4:1(10:1)3-63-6(a)或(b)所示的曲線ψ=0.75時的振蕩周期Tsψ=0.9時的上升時間tr，結合此過程下的調節(jié)器比例帶s3-5計算出調節(jié)器的各個參數(shù)。表3-5衰減曲計算1.20.81.20.82t 可以發(fā)現(xiàn)，對于ψ=0.75，采用比例積分調節(jié)規(guī)律時相對于采用比例調節(jié)規(guī)律引入了引入提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性，因此可將s減小至

s于邊界穩(wěn)定狀態(tài)，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)驗計算出調節(jié)器的各個參數(shù)可以看出臨界比例帶法無需知道對象的動將調節(jié)器的積分時間置于最大，即Ti→∞；置微分時間

=0；置比例帶4～53-7所示。.3-7據(jù)記錄曲線得振蕩周期TK，此狀態(tài)下的調節(jié)器比例帶為K3-6計 P———躍響應曲線求取一組特征參數(shù)、(無自平衡能力對象)或、、(有自平衡能力對象)，再據(jù)經(jīng)驗計算出調節(jié)器的各個參數(shù)。3-83-8(a)P作OC，TCB，CAB，則OC，、或、，然后按表3-7給出的經(jīng) 計算出調節(jié)器整定參數(shù)表3-7動態(tài)參數(shù)法計 象就越不好控制，因此調節(jié)器的比例帶就應取大一些，即與成正比。對于采用性，因而比例帶0.8倍。Ti的大小應根據(jù)被調量波動周期大小來確定，而遲延時間又是影響過渡過程周期的主要因素。因此，對象的遲延時間大，則積分作用就應相對較弱，即積分時間Ti應與成正比；有微分作用加入時，Ti間Td的值也應據(jù)遲延時間 T1.5T T1.5TP T T2.6T T0.2時還是允許的。在考慮對象的自平衡率影響時，較準確的經(jīng)驗T3-83-83-70.2T將調節(jié)器的積分時間TiTd望的衰減率(ψ=0.75～0.9)則可，否則改變比例帶值，重復上述試驗。將調節(jié)器的積分時間Ti由最大調整到某一值，由于積分作用的引入使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，這時應將比例帶值1.2倍。作階躍擾對于采用三參數(shù)的調節(jié)器，在進行完上述調整試驗后，將微分時間Td由小到14:110:14:110:1衰減過程下的比例帶s和周期Ts。2，動的幅度一般不會太大，不少生產(chǎn)過程是允許的。然而，對臨界比側帶K較小的控被調量處于等幅振蕩狀態(tài)；另有一些對象自平衡單容對象，從理論上講根本就，3躍響應曲線上求出的特征參數(shù)、才具有較高的準確性。4求出的T、就確，按表3-7和標3-8計算出、Ti、Td自然也。汽包水位是鍋爐運行中一個重要的參數(shù)它間接反映了鍋爐蒸汽負荷與給水人工控制給水量來維持汽包水位不僅操作繁重，而且是非常的。所以，鍋爐運行積變化的各種因素都是給水控制對象的擾動。其中主要的擾動有：給水流量W、鍋4-11-2-3-4-汽包及水循環(huán)5-過熱 圖4-2給水流量階躍擾動下的響應曲4-2W4-22所示。水位控制對象的動態(tài)特性表現(xiàn)為有慣性、無4-2中曲3為不考慮物質不平衡關系，只考慮給水流量變化時水面下汽泡容積213 sHs

（4- W 1 s1r——e——響應速度，即給水流量改變一個單位流量時，水位的變化速度，[(mm·s-1)／(t·h-1)]。rs4-22

OB

（4-

OA

1式中W--1當然，也可以采用的倒數(shù)Ta

（稱為響應時間）T1

（4- 100％(0)，水于容量為670t／h，參數(shù)13.72MPa、540℃的壓爐，r=5～10s，=0.0095～H的控制是有利的。但是，如果按鍋爐容量的增大來計算響應速度(1％來計算)，則得到的相對響H控制的要求也越高。4-3H1曲線所示。4-3H2所示，實際的水位變化 sHs

(4- Ds 1T 2式中T2——H2曲線的時間常數(shù)；e——Hl曲線的響應速度。圖4-3蒸汽流量階躍擾動 圖4-4量擾動下的水位特性。但是蒸發(fā)強度增大同樣也使水面下汽泡容積增大，因此也會出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象4-44-3有些相似。只是在這種情況小，從而使水位上升較少。另外，由于蒸發(fā)量隨量的增加有慣性和時滯，如圖4-4中虛線所示，這就導致遲延時間B較長。。4-5所示。4-5H、蒸汽D和給水流量W三個信號(所以稱三沖量控制系統(tǒng))。其輸出信號去控制給水流制信號與蒸汽流量信號的變化方向相同，所以調節(jié)器處，主蒸汽流量信號VD為此在調節(jié)器處，給水流量信號VW為負極性的。當汽包水位H增加時，為了維持向與水位信號的變化方向相反，因此調節(jié)器處水位信號VH應定義為負極性。但器的水位變送器信號VH4-5所示。對應的三個信號VH、VD、VWPI調節(jié)器，靜態(tài)時，這三個輸入信號V0相平衡，VD-VW+VH

或V0-VH=VD-

(4-如果在靜態(tài)時使送入調節(jié)器的蒸汽流量信號VD與給水流量信號VW相等，則水位信號VH就等于給定值信號V0，即汽包中的水位將穩(wěn)定在某一給定值。如果在靜態(tài)時VD≠VW，則汽包中的水位穩(wěn)定值將不等于給定值(即VH≠V0)時VD=VW4-5p-差壓變送器 -開方器；PI給水調節(jié)器；KZ-執(zhí)行機構WD-4-6W1-給水流量擾動；W2-調節(jié)閥對給水量的調節(jié)作用；W-(W1+W2)D-蒸汽流H、W、D-w、D-

KZ-K-單級三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖4-6由水位控制對象W01s、水位變送器H和內(nèi)回路組成的外回路(或稱主回路)D及蒸汽流量測量裝置DD4-7可以近似認為是比例環(huán)節(jié))和積分時間Ti和Ti的具體數(shù)值可以用試探方法決定以保證內(nèi)回路不振蕩為原則，一般Ti≤100s。在分特性，和Ti又設置的較小，故它能快速動作。當外來控制信號V改變時，調節(jié)器幾乎立即成比例地改變給水流量W，使V=VW，即V

W

(4-W4-74-8來近似表示。因此主回路也就可以表示4-94-9流量變化W作為輸入而以水位測量變送單元的輸出電壓VH

WW器是一個具有比例特性的調節(jié)器，它的等效比例帶W圖4-8圖4-7的近似方框 圖4-9三沖量給水控制系統(tǒng)的主回路等效方框對象的輸入信號為給水流量變化W(th)，輸出信號為水位測量變送單元的輸出HH應 可得下述計

（4-

（4-W由此可見，當變送器的斜率已經(jīng)確定后，增大給水流量的靈敏度W等于增加主回路調節(jié)器的比例帶，因而使給水流量動作減慢，增加主回路的穩(wěn)定性(減少主回路內(nèi)回路振蕩的傾向，因此由于提高主回路的穩(wěn)定性而增加W時，必須相應地增加調節(jié)器的比例帶以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。

4.104.6給水流量反饋裝置的傳遞系數(shù)W。及調節(jié)器參數(shù)、Ti的數(shù)值后，系統(tǒng)的方框圖就4-10來表示。蒸汽流量前饋環(huán)節(jié)D、D)不在控制系統(tǒng)反饋回路之內(nèi)，因H不發(fā)生變化的原則來確定前饋環(huán)節(jié)的參數(shù)。

DD

s

sW

W0D DsD

（4-量信號靜態(tài)配合的原則選擇D。如果要求在不同負荷時，水位的穩(wěn)定值不變，則DDW一般蒸汽流量變送設備的斜率D等于給水流量變送設備的斜率WD

（4-（4-即蒸汽流量前饋裝置的傳遞系數(shù)(蒸汽流量信號的靈敏度D等于給水流量反饋裝置的傳遞系數(shù)WC。4-11所示。與單級三沖量給水控制系統(tǒng)相比，器4-11PI14-12是串級三沖量給水系統(tǒng)的方框圖。這個系統(tǒng)也是由兩個閉合回路和前饋4-12由給水流量W、給水流量變送器W、給水流量反饋裝置WPI2KZK由被控對象W01s、水位測量變送器HPI1DD及蒸汽流量前饋裝置D構成隨動系統(tǒng)，以使副回路具有快速消除內(nèi)擾及快速蒸汽流量的能力。圖4-12中所4-7所示的內(nèi)回路完全相似，其分析整定原則完全相同。即用試探的裝置的傳遞函數(shù)WW以后有必要改變，則應相應地改變值，使W保持試探時的值，以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。4-4-13所示。這時，主回路等效為一個單回路控制系統(tǒng)。如果以給水量W為被控對象的輸入信號，水位變送單元的輸出VHPI1調節(jié)器與副回路兩者看 1 1WT1s 1Ts

（4-W 1 i1

（4- 1W式中1——PI1等效主調節(jié)器的積分時間TPI1調節(jié)器的積分時間T 階躍響應曲線，并由曲線上求得r和e，再按響應曲線整定法中給出的計算等

11T

（4-PI1

W

W

（4-

T

（4-iW 流量WW的等效調節(jié)器比例帶，可以通過改變來調整iW 時兼顧內(nèi)回路的穩(wěn)定性。串級三沖量系統(tǒng)中的等效主調節(jié)器的比例帶 1WPI1調節(jié)器的比例帶來調整。因此，調整 路的工作穩(wěn)定性，從而做到主、副回路互不影響，即副回路的穩(wěn)定性由改變W來保證，主回路的穩(wěn)定性由改變1來保證。蒸汽流量前饋裝置的傳遞函數(shù)D總是等于給定值。因此，就不要求送到副調節(jié)器的蒸汽流量信號VD等于給水流量信DDKW

K

（4-D

K(第一個波峰)往往出現(xiàn)在擾動發(fā)生后不久(虛假水位現(xiàn)象造成)，這個水位最大偏差的數(shù)值決定于擾動的大小、擾動的速度和鍋爐短控制過程的時間，因此蒸汽流量信號也不需過分加強(K2)。H但它同時還考慮系統(tǒng)間的切換、控制的切換，因而控制系統(tǒng)結構比較復雜。單元4-144-14所示。這是一個兩段控制的方案，用改變調節(jié)閥門的開度來PI3輸出的控制信號去控制主給水調節(jié)閥(大閥，設置了調節(jié)閥差壓控制子系統(tǒng)，在高、低負荷下均用PI4來調節(jié)給水調節(jié)閥差壓為定值給水泵在安全轉速內(nèi)工作。當閥門兩端差壓一定時，其流量與開度，4-15PI1控制PI3改變調速泵轉PI4經(jīng)比例偏置環(huán)節(jié)去改變閥門開度來改變泵出口壓力。在給水泵出口和4-15300MW圖4-16為給水熱力系統(tǒng)示意圖。從除氧器出來的給水，由給水泵送入高壓加熱包括兩臺電動泵和一臺汽動泵，每臺電動泵容量為50％MCR(最大額定流量)，汽動100％MCR。在啟動和低負荷工況下電動泵運行，正常工況下汽動泵運行，保證泵的安全特性，此時為兩段調節(jié)。高負荷時，閥門開到最大，為減少阻給水 給水熱力系統(tǒng)示意4-174-17中增加了壓力補償環(huán)節(jié)，根據(jù)汽、水密度與汽包壓力的函數(shù)關系，得到水位校正系統(tǒng)的運算為f1pb2bH fp2b

（4-pb———汽包水位測取了左、中、右三個測點。正常情況下通過切換開關TNC點，對三個信號（Hii1，2，3）H送器故障時Hi與H相差很大，可發(fā)出聲光。同時在邏輯信號作用下T切換至4-18開關TNCB兩個測量信號中較大的一個(以便使實際給水流量不會過大)經(jīng)過給水溫度的補償和慣性阻尼環(huán)節(jié)，作為給水流量測量信號。當任一變送器故障時，通過邏輯線路使T切向NO，將該路變送器輸出置0，同時發(fā)出聲、光，三級減溫水量。圖4-17水位壓力自動校正線路 圖4-18給水流量測量線路4-19D 2bP2P式(4-25)中a、bb 4-204-214-4-1/電/汽并列電動泵25此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥門開度來維持汽包水位在給定范圍1AM5O0～1004-204-21PI4HH03AMf1(x)2AM手／自動操作器使電動泵維持在最低轉速nmin運行。輸出值隨控制信號(PI4的輸出)變化。通過PI3的自動去控制電動泵轉速，實現(xiàn)PI4為變參數(shù)調節(jié)器。3．30％～100DPI3PI3還接受給水流量W的反饋PI3的輸出2AM的輸出，如果此時汽泵也手動，則PI1(D-W)信號，對象機理復雜工況經(jīng)常大幅度變化等現(xiàn)場條件建立精確的數(shù)學模型是非常的。在自動控制產(chǎn)生之前，人們在生產(chǎn)過程中只能采用手動方式來完成對事物的控→決策→-腦-（（D調解器等5-15-1所示。5-2表示。5-2A/D、D/A、模糊控制器（圖中虛線框所示、被控對象、傳感器、執(zhí)行機構等組成，它的部分為模糊控制器。模糊控制器的工ee以一定方法模糊化，ee（e實際上是一個模糊向量e與模糊控制規(guī)則根據(jù)模糊R進行模糊決策，得到模糊控制量u為：ue05-25-3所示：“一維模糊控制器”E?！叭S模糊控制器”的三個輸入變量分別為系統(tǒng)偏差量E、偏差變化量EC和偏差變化的變化率ECC。由于這類模糊控制器結構較復雜，推理運算時間長，因5-3（a）一維模糊控制 （b）二維模糊控制器（c）三維模糊控制5-4所示：圖5-4模糊控制器結要直接設計一個多變量模糊控制器是相當?shù)囊虼耸紫认氲降氖抢媚：啬：刂破鞯脑O計上很大方便，并得到大大簡化。模糊控制規(guī)則作為手動操作人員和長期控制領域專家的有關知識的總結和對被控對象進行控制的一個知識模型，在整個模糊控制器的設計中占有非常重要的地位。法外，根據(jù)人們對事物的判斷往往沿用正態(tài)分布的思維特點，還常采用正態(tài)函數(shù)xa2u(x)exp a 值較小，模糊控制器的控制靈敏度較高；aaa0.4-0.8。IfAthenIfAandBthenIfAthenifBthenIfAorBandCorDthenIfAthenBandifAthenifE=AthenifC=BjthenCij=BthenU=C(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，式中C、U分別代表誤差、誤差變化和控制模糊變量。XX點處隸屬i=e1*(n/e)ke=n/eii位置上與最大隸e1的模糊化量。類型也存在合理的選擇采樣時間的問題采樣定理給出了選擇采樣周期的上限，T、執(zhí)行機構響應時間、計算機控制算法所需時間、計算機字長性等多方面因素、PIPI可實現(xiàn)控制器參數(shù)的自動調整。在對經(jīng)典的PI控制和模糊PID串級控制介紹的基礎上利用中的工具對二者進行了仿真研究并給出了仿真的結果利用中的工具箱和模糊邏輯工具箱對經(jīng)典PID控制系統(tǒng)和PID

S

s387.35s2KIKD設為0KP置較小的值，使系統(tǒng)投入穩(wěn)定運行，KP，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，即臨界振蕩過程，記錄此時臨界振KP和臨界振蕩周期T；按照經(jīng) ：KP=0.6KP，K

=1.2K

/T，KD=0.

KPT校正裝置類型整定相應的PID圖6-1PID PID0.3）、KI為(-0.06，0.06)、KD為（-3，3），取相應論域上的語言值為負大（NB）、所示；表6-1為PID控制的3個參數(shù)（KPKIKD） eeBBMNMSSMOSSOO 表6-1kp、ki、kd的模糊控制規(guī)則SMS圖6-6模糊PID6-76-8PID6-9的仿真曲線可以看出，曲線的超調量很小，同時比PID0.17s0.3s時受到階躍干擾后，6-9PID（1）間比較短;（2）PID串級控制系統(tǒng)的超調量比較小。 PIDPID控制系統(tǒng)具有整通過對鍋爐三沖量給水自動控制系統(tǒng)分別采用模糊控制器和PID控制器進行系/[1]等 與控制系統(tǒng)仿真.電子工業(yè)出社.2005:101-/[2],.過程控制..1993:33-羅萬金.電廠熱工過程自動調節(jié).中國電力.1991：178-KatsuhikoOgate.Mo