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文檔簡介
1、2020年10月1日星期四9時23分34秒,1,一、自動控制基礎(chǔ)知識,二、火電機(jī)組主要控制系統(tǒng),協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),內(nèi)容,模擬量控制系統(tǒng),主要模擬量控制系統(tǒng)(MCS),鍋爐燃燒過程控制(燃料、送風(fēng)、引風(fēng)控制)、給水控制、汽溫控制、制粉系統(tǒng)控制,2020年10月1日星期四9時23分34秒,2,1 基本概念, 控制-某個主體使某個客體按照一定的目的、通過 一定的規(guī)律來動作,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,目標(biāo):維持水位 手段:調(diào)整給水量, 人工控制-主體是人,2020年10月1日星期四9時23分34秒,3,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,1 基本概念, 自動控制-主體是儀器/機(jī)器,汽包水位自動控制,主體:控制系
2、統(tǒng) 客體:被控過程(從控制器的輸出到輸入) 目的:維持汽包水位穩(wěn)定,2020年10月1日星期四9時23分34秒,4, 反饋(閉環(huán))控制-被控量參與控制,1 基本概念,被控量,控制量/指令,控制器(PID),執(zhí)行器,被控對象,檢測/反饋,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,需要加以控制的參數(shù)-被控量,2020年10月1日星期四9時23分34秒,5, 前饋(開環(huán))控制-擾動量參與控制,1 基本概念,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,汽包水位自動控制,蒸汽流量(負(fù)荷)變化-干擾,能引起被控量變化的量-擾動量或者控制量,2020年10月1日星期四9時23分34秒,6,被控量,執(zhí)行機(jī)構(gòu),被控對象,擾動通道,+,前饋控
3、制器,擾動量,前饋(開環(huán))控制-擾動量參與控制,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,2020年10月1日星期四9時23分34秒,7, 前饋-反饋復(fù)合控制-被控量、擾動量都參與控制,自動控制基礎(chǔ)知識-基本概念,蒸汽流量(負(fù)荷)變化-干擾,2020年10月1日星期四9時23分34秒,8,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),衰減振蕩過程,單調(diào)變化過程,等幅振蕩過程,發(fā)散振蕩過程,典型動態(tài)過程,2020年10月1日星期四9時23分34秒,9,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),衡量控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)主要包括動態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差。用系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的各項指標(biāo)來表征,見圖4所示。,衡量控制系
4、統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)主要包括動態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)誤差。用系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的各項指標(biāo)來表征,見圖所示。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,10,常用的時域性能指標(biāo),自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),上升時間tr,a.響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%到90%(常用于不發(fā)生振蕩的場合,如一階慣性環(huán)節(jié)) b.響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的5%到95%(也用于不發(fā)生振蕩的場合) c.響應(yīng)曲線從零上升到第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所需的時間(常用于有振蕩的場合,如 二階振蕩環(huán)節(jié)等)。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,11,峰值時間tp,2 性能指標(biāo),響應(yīng)曲線到達(dá)過調(diào)量的第一個峰值所需時間。,又稱為過渡過程時間
5、,是指響應(yīng)曲線開始全部進(jìn)入接近穩(wěn)態(tài)值的 5%(或2%)區(qū)域內(nèi)(即全部進(jìn)入誤差帶內(nèi)),所需要的時間。,調(diào)節(jié)時間ts,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2020年10月1日星期四9時23分34秒,12,最大超調(diào)量p,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),響應(yīng)曲線偏離穩(wěn)態(tài)值的最大偏差值。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,13,衰減率,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),響應(yīng)曲線經(jīng)過一個衰減周期后,振幅的相對減小量。 即第一、二次正向振幅衰減了的比率。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,14,自動控制基礎(chǔ)知識-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo),穩(wěn)態(tài)誤差:穩(wěn)定系統(tǒng)誤差的終值
6、,即響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差。它是衡量系統(tǒng)最終控制精度(準(zhǔn)確性)的重要性能指標(biāo)。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,15,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,三種基本控制作用,微分方程: 傳遞函數(shù): 特點(diǎn):反應(yīng)迅速(只要偏差量不為零,就會相應(yīng)產(chǎn)生控制作用),但存在穩(wěn)態(tài)誤差。 越大(Kp越小),控制作用越弱,穩(wěn)態(tài)誤差越大,但振蕩減少,對穩(wěn)定性有利;反之,控制作用越強(qiáng),穩(wěn)態(tài)誤差越小,但振蕩加劇,不利于穩(wěn)定。,比例作用(P-Proportional),比例作用的影響,2020年10月1日星期四9時23分34秒,16,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,三種基本控制作用,積
7、分作用(I-Integral),微分方程: 傳遞函數(shù): 特點(diǎn):能消除穩(wěn)態(tài)誤差(只要偏差存在,控制作用就不斷增強(qiáng),直到偏差量等于零為止);積分動作緩慢,要與比例作用配合使用。,積分作用的影響,2020年10月1日星期四9時23分34秒,17,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,三種基本控制作用,微分作用(D-Derivative),微分方程: 傳遞函數(shù): 特點(diǎn):控制作用與偏差的變化量成正比,而與偏差的大小無關(guān);與比例作用配合使用。,微分作用的影響,只要微分作用選擇得當(dāng),能有效減小系統(tǒng)的動態(tài)偏差,但存在穩(wěn)態(tài)誤差,2020年10月1日星期四9時23分34秒,18,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3
8、 控制規(guī)律,三種基本控制作用,微分作用(D-Derivative),實(shí)際微分環(huán)節(jié),2020年10月1日星期四9時23分34秒,19,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動態(tài)特性, 比例控制器(P),動作迅速,控制作用的大小與偏差量成正比,但存在穩(wěn)態(tài)誤差。, 比例積分控制器(PI),特點(diǎn):消除穩(wěn)態(tài)誤差(I作用) ,且動作 迅速 (P作用)。適用廣泛。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,20,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動態(tài)特性, 比例微分控制器(PD),2020年10月1日星期四9時23分34秒,21,自動控制基礎(chǔ)知識-控制規(guī)
9、律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動態(tài)特性, 比例積分微分控制器(PID),PID控制兼有PI和PD控制的優(yōu)點(diǎn),即能達(dá)到無穩(wěn)態(tài)誤差,又保證了動作的快速性。 如果、Ti、Td三個參數(shù)配合好,就可以取得較好的調(diào)節(jié)效果。但是PID規(guī)律實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,22,自動控制基礎(chǔ)知識-熱工被控對象,4 熱工被控對象,結(jié)構(gòu)參數(shù)與物理特性,慣性時間T-容積 純遲延時間-傳遞距離 增益K傳遞阻力,即有無自平衡能力。,動態(tài)特性,有一定的慣性和遲延 不振蕩 最終可能平衡,也可能不平衡,2020年10月1日星期四9時23分34秒,23,自動控制基礎(chǔ)知識-熱工被控對象,4 熱工被控對象,對象特性參數(shù)對控制過程的影響,慣性時間T 控制通道慣性時間常數(shù)T小,控制及時,對控制有利。 干擾通道慣性時間常數(shù)T大,對干擾信號濾波有好處,利于克服干擾。 純遲延時間 控制通道大,對控制不利。 干擾通道大,對控制有利。 增益K 控制通道增益K大,控制作用得到加強(qiáng),但同時易引起系統(tǒng)振蕩,可通過比例系數(shù)Kp修正。 干擾通道增益K大,系統(tǒng)動差和靜差增大,對控制不利,希望小些。,2020年10月1日星期四9時23分34秒,24,自動控制基礎(chǔ)知識-熱工控制結(jié)構(gòu),5 熱工控制系統(tǒng)常見結(jié)構(gòu),單反饋回路,2020年
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