熱工自控基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件.ppt

1、2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,1,一、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí),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(guò)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(shí)23分34秒,2,1 基本概念, 控制-某個(gè)主體使某個(gè)客體按照一定的目的、通過(guò) 一定的規(guī)律來(lái)動(dòng)作,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,3,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-基本概念,1 基本概念, 自動(dòng)控制-主體是儀器/機(jī)器,汽包水位自動(dòng)控制,主體：控制系

2、統(tǒng) 客體：被控過(guò)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(shí)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(duì)象,檢測(cè)/反饋,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,5, 前饋（開(kāi)環(huán)）控制-擾動(dòng)量參與控制,1 基本概念,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-基本概念,汽包水位自動(dòng)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(dòng)量或者控制量,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,6,被控量,執(zhí)行機(jī)構(gòu),被控對(duì)象,擾動(dòng)通道,+,前饋控

3、制器,擾動(dòng)量,前饋（開(kāi)環(huán)）控制-擾動(dòng)量參與控制,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-基本概念,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,7, 前饋-反饋復(fù)合控制-被控量、擾動(dòng)量都參與控制,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,8,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),衰減振蕩過(guò)程,單調(diào)變化過(guò)程,等幅振蕩過(guò)程,發(fā)散振蕩過(guò)程,典型動(dòng)態(tài)過(guò)程,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,9,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),衡量控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)主要包括動(dòng)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(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征，見(jiàn)圖4所示。,衡量控制系

4、統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)主要包括動(dòng)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(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征，見(jiàn)圖所示。,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,10,常用的時(shí)域性能指標(biāo),自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),上升時(shí)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)間（常用于有振蕩的場(chǎng)合，如 二階振蕩環(huán)節(jié)等）。,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,11,峰值時(shí)間tp,2 性能指標(biāo),響應(yīng)曲線到達(dá)過(guò)調(diào)量的第一個(gè)峰值所需時(shí)間。,又稱(chēng)為過(guò)渡過(guò)程時(shí)間

5、，是指響應(yīng)曲線開(kāi)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(shí)間。,調(diào)節(jié)時(shí)間ts,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-性能指標(biāo),2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,12,最大超調(diào)量p,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,13,衰減率,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-性能指標(biāo),2 性能指標(biāo),響應(yīng)曲線經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減周期后，振幅的相對(duì)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(shí)23分34秒,14,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,15,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(huì)相應(yīng)產(chǎn)生控制作用），但存在穩(wěn)態(tài)誤差。 越大（Kp越?。刂谱饔迷饺酰€(wěn)態(tài)誤差越大，但振蕩減少，對(duì)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(shí)23分34秒,16,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(dòng)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(shí)23分34秒,17,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(wú)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(dòng)態(tài)偏差，但存在穩(wěn)態(tài)誤差,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,18,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-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(shí)23分34秒,19,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動(dòng)態(tài)特性, 比例控制器（P）,動(dòng)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(dòng)作 迅速 (P作用)。適用廣泛。,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,20,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-控制規(guī)律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動(dòng)態(tài)特性, 比例微分控制器（PD）,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,21,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-控制規(guī)

9、律,3 控制規(guī)律,常用PID控制器及其動(dòng)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(wú)穩(wěn)態(tài)誤差，又保證了動(dòng)作的快速性。 如果、Ti、Td三個(gè)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(lái)較復(fù)雜。,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,22,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-熱工被控對(duì)象,4 熱工被控對(duì)象,結(jié)構(gòu)參數(shù)與物理特性,慣性時(shí)間T-容積 純遲延時(shí)間-傳遞距離 增益K傳遞阻力，即有無(wú)自平衡能力。,動(dòng)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(shí)23分34秒,23,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-熱工被控對(duì)象,4 熱工被控對(duì)象,對(duì)象特性參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響,慣性時(shí)間T 控制通道慣性時(shí)間常數(shù)T小，控制及時(shí)，對(duì)控制有利。 干擾通道慣性時(shí)間常數(shù)T大，對(duì)干擾信號(hào)濾波有好處，利于克服干擾。 純遲延時(shí)間 控制通道大，對(duì)控制不利。 干擾通道大，對(duì)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(shí)易引起系統(tǒng)振蕩，可通過(guò)比例系數(shù)Kp修正。 干擾通道增益K大，系統(tǒng)動(dòng)差和靜差增大，對(duì)控制不利，希望小些。,2020年10月1日星期四9時(shí)23分34秒,24,自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)-熱工控制結(jié)構(gòu),5 熱工控制系統(tǒng)常見(jiàn)結(jié)構(gòu),單反饋回路,2020年