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1、热工控制系统课程设计22020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。热工控制系统课程设计题 目 燃烧控制系统目 录第一部分 多容对象动态特性的求取11.1、导前区11.2、惰性区2第二部分 单回路系统参数整定32.1、确定主调节器参数并利用matlab仿真分析32.2、分析不同主调节器参数对调节过程的影响5第三部分 串级控制系统参数整定93.1、主蒸汽压力串级控制系统参数整定93.2、分析不同负荷变化对控制系统控制品质的影响12第四部分 四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析134.1、送风控制系统SAMA图简化134.2、燃料控制系统SAMA图简化144.3、引风控制系统SAMA图
2、简化15第五部分 设计总结16第一部分 多容对象动态特性的求取某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下： 导前区：惰性区：对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，能够用两点法求上述主汽温对象的传递函数，传递函数形式为 w(s)= ,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象传递函数。1.1 导前区利用MATLAB搭建对象传递函数模型如图所示： 曲线放大系数K=0.815y(t1)=0.4*0.815=0.326； t1=25.885;y(t2)=0.8*0.815=0.652； t2=55.000;则：n=(2=2.11922 T=18.723则有：1.
3、2 惰性区利用MATLAB搭建对象传递函数模型如图所示：曲线放大系数K=1.276y(t1)=0.4*1.276=0.51； t1=94.66;y(t2)=0.8*1.276=1.02； t2=146.10;则：n=(2=6.116 T=18.4则有：2、单回路系统参数整定2.1、确定主调节器参数并利用matlab仿真分析根据采用等幅振荡法确定调节器参数时相当于m0=0（1） W(s)= 为对象进行参数整定在matlab中进行仿真分析，过程如下：其中In1Ou1模块如下图：仿真后系统输出为：根据等幅振荡是比例增益（Kpk=1.856）和系统输出输出曲线确定的等幅振荡周期（Tk=200）,能够查
4、表确定当系统衰减率=0.75时调节器参数Kp=1.1114 KI=0.011114 KD=27.785。投入闭环运行，观察运行效果。代入上述图中在matlab中进行仿真分析，实际系统效果图形为：2.2分析不同主调节器参数对调节过程的影响（1）增大比例增益Kp为原参数二倍1、增大和减少Kp对调节过程的影响Kp增大时，当Kp=1.444时，系统阶跃相应曲线如下图：Kp减小时，当Kp=0.8时，系统阶跃相应曲线如下图：2、增大和减少KI对调节过程的影响KI增大时，当KI=0.0122时，系统阶跃相应曲线如下图：KI减小时，当KI=0.01时，系统阶跃相应曲线如下图：3、增大和减少KD对调节过程的影响
5、KD增大时，当KD=30时，系统阶跃相应曲线如下图：KD减小时，当KD=25时，系统阶跃相应曲线如下图：4、 同时改变 对调节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出如下：如=1.2 KI=0.02 KD=30时：经过改变,的大小，观察阶跃响应曲线，可知比例作用可使调节过程趋于稳定，但在单独使用时，使被调量产生静态偏差；积分作用能使被调量无静态偏差，但单独使用时，会使调节过程变成振荡甚至不稳定；微分作用能有效地减少动态偏差，但不能单独使用。3 串级控制系统参数整定3.1、主蒸汽温度串级控制系统参数整定在MATLAB软件的Simulink工具箱中，打开一个Simulink控制系统仿真界面，根据图示的过
6、热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图如下，其中主汽温对象选取100负荷下的导前区和惰性区对象传递函数。其中In1Ou1模块为：1、首先整定内回路，即副调节器参数的整定 将中主回路反馈系数设为0，同时令主调节器的比例系数，积分系数，微分系数。将阶跃信号输出模块（Step）的终值（Final value）设为过热蒸汽温度的稳态值535，仿真时间设为1000s，逐渐增加副调节器的比例系数 ，在响应曲线显示器Scope1 中观察温度的变化，使温度尽快达到稳定，并尽量接近稳态值，此时的比例系数即为副调节器的比例系数。调节完成后得：, 仿真运行效果如下图：2、整定外回路，即主调节器参数的整定 图中主回路
7、反馈系数 改为1，副调节器的比例系数保持上一步的整定参数不变，仿真时间设1000s，逐渐增加主调节器的比例系数 ，在响应曲线显示器Scope 中观察温度 的变化，直至响应曲线出现等幅振荡，记下此时的比例系数同时经过响应曲线能够确定振荡周期，查表即可确定调节器参数值调节完成后由图得： 其仿真运行图如下：计算主调节器的各参数：查表确定参数为： 整定结果的变化如图所示：3、 完成参数整定后，在500s时加入减温水扰动，即将阶跃信号输出模块（Step1）的相应时间（Step time）设为500，终值（Fianl value）设为1000，仿真后在相应曲线显示器上观察减温水增加后对过热气温t1的影响。
8、相应曲线为：3.2、分析不同负荷变化对控制系统控制品质的影响将过热汽温串级控制系统仿真组态图中导前区传递函数和惰性区传递函数改为75%负荷下主汽温的函数(可求得导前区函数为，惰性区函数为)并保持主、副调节器参数不变，t1仿真曲线为：因此能够看出当负荷升高为100%是时，系统的动态偏差变小，而且达到平衡的时间变短了。第四部分 四川万盛电厂热工系统SAMA图分析燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界负荷的需要，并确保燃烧过程在安全经济工况下进行。由燃料量控制、送风量控制和引风量控制等子系统组成。4.1、送风控制系统 送风控制系统经过调节送风机的动叶位置，控制送风量。两侧风量分别经温
9、度修正，与磨煤机、排粉风机热风、排粉机冷风之和作为总风量；调节器总风量设定值由空气-燃料指令回路产生。送风调节器接受风量指令信号，与总送风量信号进行比较，调节器对其偏差进行比例积分运算，输出送往送风机A,B控制回路，调节送风机挡板的开度。风量指令经函数f（x）后作为前馈信号。4.2、燃料控制系统总燃料量信号由投入运行的给粉机转速之和和燃油流量相加产生，根据设计煤种的低位发热量和燃油的发热量换算出油煤折算系数。锅炉主控输出与修正后的实际风量经低选形成燃料指令，燃料-空气交叉限制实现在负荷表动过程中保证煤能够充分燃烧。燃烧调节器接受燃料指令信号，并将其与实际燃料量信号比较，然后对二者的偏差进行比例
10、积分运算，其输出经多输出接口组件分配 给各层给粉机转速控制回路，调节各层给粉机转速。4.3、引风量控制引风控制系统可经过调节引风机的静叶位置。选三个炉膛压力测量信号中的中间值作为炉膛压力信号，与给定值进行比较，其偏差经引风调节器进行比例积分运算后，输出送至各引风机控制回路去调节引风机挡板的开度。由于炉膛压力测量信号波动大，为防止执行器不必要的频繁动作，在调节器中引入非滤波作用。送风指令经滞后环节作为前馈信号，以保证负荷变化时，引风与送风协调动作。第五部分 设计总结接近两周的热工控制课程设计终于做完了，感觉受益匪浅。虽然中途遇到了很多困难以及迷惑，可是经过查看书籍以及向同学求教最终能够把课程设计完成。同时也掌握了MATLAB软件的用法，最后一部分也巩固了之前单元机组运行原理课程设计学习的软件VISIO的用法。课程设计是将在课堂上学习的理论知识灵活运用融会贯通，很大程度上将学习的理论知识系统化、实际化。同时，也为最后的毕业设计乃至以后更好地融入工作打下了很好的基础。做课设的过程中也很大地提高了自我的独立思考能力和动手能力，比起乏味地一味学习理论知识以及理论知识考试，课程设计更能带给人喜悦。虽然基本完成了课设，可是由于中途一些事情耽误了一些时间，因此没能把两周都用于课程设计，因此还是存在很多迷惑。课程设计虽然结束了，可是对于热工控制的学习和研究应该继续。最后要感谢一直辛勤付出的老师！
