华北电力大学(保定)过程控制--第一篇简单控制
华北电力大学(保定)自动化系2019年硕士研究生拟录取名单
控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程 控制科学 与工程
自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100 自动化系 81100
统考
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非定向
非定向
退役大学生士兵 非定向 计划
非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向
17 简单控制系统
的纯滞后τO对控制质量是有影响
的。图6-10所示为纯滞后对控制 质量影响的示意图。
在选择操纵变量构成控制系 统时，应使对象控制通道的纯
滞后时间τ0尽量小。
图6-10 纯滞后τ0
对控制质量的影响
华北电力大学 能源工程及自动化教研室
20
Click to edit Master title style 第六章简单控制系统
例3 化工的精馏物纯度控制系 统 精馏工艺是利用被分离物中各组 分的挥发温度不同，将各组分分 离。 如图将苯—甲苯混合液进行分离。
图6-4 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
华北电力大学 能源工程及自动化教研室
10
Click to edit Master title style 第六章简单控制系统
第一节 简单控制系统的结构与组成
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个 控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
图6-1 液位控制系统
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图6-2 温度控制系统
3
Click to edit Master title style 第六章简单控制系统
内容提要
简单控制系统的结构与组成
简单控制系统的设计
被控变量的选择 操纵变量的选择 测量元件特性的影响 控制器控制规律的选择
控制器的参数整定(已讲)
控制系统的投运及操作中的常见问题
华北电力大学 能源工程及自动化教研室
2
Click to edit Master title style 第六章简单控制系统
它本身具有一定的时间常数，易造成测量滞后。
华电考研复试班-华北电力大学控制与计算机工程学院控制工程专硕考研复试经验分享
华电考研复试班-华北电力大学控制与计算机工程学院控制工程专硕考研复试经验分享华北电力大学是教育部直属全国重点大学，是国家“211工程”和“985工程优势学科平台”重点建设大学。
2017年，学校进入国家“双一流”建设高校行列，重点建设能源电力科学与工程学科群，全面开启了建设世界一流学科和高水平研究型大学新征程。
学校1958年创建于北京，原名北京电力学院。
学校长期隶属于国家电力部门管理。
2003年，学校划转教育部管理，现由国家电网有限公司、中国南方电网有限公司、中国华能集团有限公司、中国大唐集团有限公司、中国华电集团有限公司、国家能源投资集团有限责任公司、国家电力投资集团有限公司、中国长江三峡集团有限公司、中国广核集团有限公司、中国电力建设集团有限公司、中国能源建设集团有限公司、广东省粤电集团有限公司等12家特大型电力集团和中国电力企业联合会组成的理事会与教育部共建。
学校校部设在北京，分设保定校区，两地实行一体化管理。
学校现有教职工近3千人，全日制在校本科生2万余人，研究生近1万人。
学校占地1600余亩，建筑面积100余万平方米。
2009年11月，为适应学校发展战略的需要，增强学科的交叉融合，提升学科整体水平，将自动化系和计算机系合并，成立控制与计算机工程学院。
学校在北京校部设立控制与计算机工程学院，保定校区设立自动化系与计算机系。
控制与计算机工程学院的成立，为打造学校学科品牌，提升专业学科水平，深化校内体制改革，优化内部管理创造了条件，有利于进一步理顺和完善校内管理体制和运行机制。
学院现拥有控制科学与工程一级学科博士点、博士后科研流动站。
拥有控制科学与工程、计算机科学与技术、软件工程三个一级学科硕士点。
其中，控制科学与工程一级学科博士点下设控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统、信息安全以及系统分析、运筹与控制等五个二级学科博士点。
拥有控制工程、计算机技术、软件工程3个工程硕士专业学位授予权。
华北电力大学自控第一次课课件
自动控制系统应用实例----机器人
课程的主要内容 及承上启下的关系
控制系统的 数学模型
时域分析法
根轨迹分析法
频域分析法
简单控制系统的 性能设计方法
根轨迹法 设计与校正 （定量）
频域法 设计与校正 （定量）
本课程 涉及到的 基础理论知识
Laplace变换 付氏变换
电路基础知识
线性微分方程的求解
模电基础知识
掌握“全面评价过程控制系统控制水平”的能力； 了解“改善控制系统性能”的基本方法； 了解“设计满足用户要求的控制系统”的基本思路。
主要内容及承上启下的关系 本课程涉及到的基础理论知识
火电厂电力生产过程综合自动化
水、煤
热能
机械能
电能
民用自动化设备
全自动洗衣机---空调----温度控制系统 洗衣程序控制系统
稳定性
稳态性能
动态性能
前馈控制方案举例
补水流量
优点： 调节速度快； 结构简单，造价低。 缺点： 抗干扰能力单一； 调节品质难以保证。
用水流量
如何学好？？？
有意义 ——有兴趣 ——有准备（复习基础理论知识跟上课程节奏） ——有毅力（适当预习、复习、按时完成作业） ——有收获 ——有成功！！！
1、48学时 2、MATLABL软件支持 3、作业随机抽查 4、课堂测验 5、结课验收闭卷考试 6、实验10%；平时成绩20%；考试70%
执行器 检测变送器
被控对象
第三节 自动控制系统分类
类别
按系统 结构分类 按给定值 特性分类 按系统模型 特征分类 按执行机构 特性分类 按系统传 输信号形式分类 闭环
控制系统名称
开环 （反馈） （前馈） 串级 复合
内模PID控制器在电阻加热炉温控系统中的应用
２ １ 内模控 制结构 和基本 性质 ．
收 稿 日期 ： １ 一 １ ２ ２０ ｌ ０ — ５
通过 求取参考 输人 ｓＮ扰动输入 ｓ与过程输 出 ） ）
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ｎ ｓｒ ｎ ｒ ｎ ｐｉａ ｉ ｓ ｄｕ ｔｙ Ｃｏ ｔｏｌ ｄ Ａｐ ｌ ｔ ａ ｃ ｏｎ
自 化 术与Байду номын сангаас用 ２１年 ０ 第７ 动 技 应 》 ０１ 第３卷 期
内模 Ｐｌ 制器在 电阻加 热炉 温控 系统 中的应用 Ｄ控
常保春 。韩宁青 ．梁 伟平
Ｐ Ｄ， ａ ｙ ｔ ｒ ｓ ｏ ｅ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌｓａ ． ｅ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ Ｍ Ｃ— Ｄ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｉ ｅ ｓ ｏ ｇ ａ ｐ ｆ ｒｔ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｔ ｆ Ｔｈ ｉ ｌ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｅ Ｉ ｈ ｔ ＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｓ ｈ ｓｇ ｏ ｙ ａ ｉ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｎ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔｖ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｌ ｙ Ｉ ｓａ ｗｏ ｔ ｙ ｐ ｏ ａ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍ ｃ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ａ ｄ ｒ ｂ ｓｎ ｓ ， ｆ ｃ ｉ ｅ ｙ ｉ ｒ ｖ ｈ ｏ ｔｏ ａ ｉ ． ｔｉ ｒｈ ｒ ｍｏ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｑ ｔ ｔ ｔｏ ｎ
华北电力大学自动控制原理(精)
FB ( t ) f
d y( t ) dt
Fk ( t ) k y ( t )
d2y (t ) d y (t ) m f k y (t ) F(t ) 2 d t dt
关注：系统中蓄能元件的个数与微分方程阶 数的关系。
机械旋转实例
解题依据J a
传递函数的特征及性质
1、传递函数表征了系统对输入信号的传递能力，是系统的 固有特性，与输入信号类型及大小无关。 2、传递函数只适用于线性连续定常系统。 3、传递函数仅描述系统的输入/输出特性。不同的物理系统 可以有相同的传递函数。同一系统中，不同物理量之间对 应的传递函数也不相同。 4、初始条件为零时，系统单位脉冲响应的拉氏变换为系统 的传递函数。 5、实际系统中有n≥m，n称为系统的阶数； 6、传递函数是系统性能分析的最简形式之一。
第二章 线性连续控制系统的数学模型
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 基本概念 微分方程的建立 传递函数 动态结构图（方框图） 动态结构图的等效变换求传递函数 信号流图和梅逊增益公式 控制系统的典型传递函数 典型环节的传递函数
第一节 基本概念
一、控制系统数学模型的定义 描述系统输入与输出动态关系的数学表达式。 二、建立控制系统数学模型的意义 数学模型是进行控制系统性能分析的前提条件。 三、建立控制系统数学模型的方法 1、理论建模* 2、试验建模 3、系统辨识 四、控制系统数学模型的几种形式 1、微分方程 2、传递函数* 3、频率特性*
Ja La d 2ω Ja R a dω Keω U a 2 K C dt K C dt
（空载Ml=0）
液位系统线性化模型求取应用实例
解题依据——流体力学的相关定律 求取过程
华北电力大学(保定)电力系统分析习题
二、某电力线路导线为 LGJ-185，长度为 100kM，导线计算外径为 19mm，线路末端负荷为 90+j20MVA。该
电力线路由 110kV 升至 220kV 运行，假设升压前后导线截面和负荷大小保持不变，而且不考虑电晕损 失的增加，导线水平排列，升压前后导线间距由 4m 增加到 5.5m。试问升压前后电力线路的功率损耗 减少了多少？电压损耗的百分数减少了多少？ 三、单回 220KV 架空输电线，长 200 公里，线路每公里参数为 r1=0.108 欧/公里，x1=3r1，b1=2.66
PGN=500MW σ%=4 A 500MW 200MW PGN=450MW σ%=5 单位调节功率 KL*=1.5
PL=700MW
B
七、如图所示的简单系统，当 K 点发生 A 相单相接地短路时，求 A 相电流和 B、C 相电压。（注：图 中参数为标么值）
10.5KV 115KV 37KV K E = 1.0 X1 = 0.15 X1=X2= 0.1 X0 = 0.3 X1 = 0.15
一、填空题 1、输电线路的网络参数是指( )、 ( )、( )、 ( )。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的( )之差。 “电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的( )之差。 3、由无限大电源供电的系统，发生三相短路时，其短路电流包含( )分量和( ) 分量，短路电流的最大瞬时值又叫( )，它出现在短路后约( )个周波左右，当频 率等于 50HZ 时，这个时间应为( )秒左右。 4、标么值是指( )和 ( )的比值。 5、所谓“短路”是指( )，在三相系 统中短路的基本形式有( )、 ( )、 ( )、( )。 6 、电力系统中的有功功率电源是 ( ) ，无功功率电源是 ( )、( )、 ( )、 ( )。 7、电力系统的中性点接地方式有( )、 ( )、( )。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为( )接线和( )接线。 9、架空线路是由( )、( )、( )、( )、 ( )构成。 10、电力系统的调压措施有( )、 ( )、 ( )、( )。 11、某变压器铭牌上标示电压为 220±2×2.5%，它共有( )个分接头，各分接头电压 分别为( )、( )、( )、 ( )、( )。 二、思考题 1、 电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？ 2、 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？ 3、 电力系统运行的特点和要求是什么？ 4、 电网互连的优缺点是什么？ 5、 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压 如何确定？ 6、 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？ 7、 导线型号 LGJ-300/40 中各字母和数字代表什么？ 8、 什么是电晕现象，它和输电线路的哪个参数有关？ 9、 我国中性点接地方式有几种？为什么 110KV 以上电网采用中性点直接接地？110KV 以下电网采用中性点不接地方式？ 10、 架空输电线路为什么要进行换位？ 11、 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的 性质如何？怎样计算？ 12、电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？ 13、发电机电抗百分值 XG%的含义是什么? 14、按结构区分，电力线路主要有哪几类？ 15、架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 16、电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。 17、电力线路一般以什么样的等值电路来表示？ 18、什么是变压器的短路试验和空载试验？从这两个试验中可确定变压器的哪些参数？ 19、变压器短路电压百分数 Uk%的含义是什么？ 20、双绕组变压器的等值电路与电力线路的等值电路有何异同？ 21、等值变压器模型是以什么样的等值电路来表示变压器的？有哪些特点？又是如何推导的？ 22、变压器的额定容量与其绕组的额定容量有什么关系？绕组的额定容量对于计算变压器参数有什 么影响？何为三绕组变压器的最大短路损耗？ 23、何为负荷的定义？何为综合用电负荷、供电负荷和发电负荷的定义和区别？
过程控制系统实验指导书以及实验报告格式要求解析
《过程控制技术与系统》实验指导书过程控制系统组编华北电力大学前言1．实验总体目标通过实验，巩固掌握课程的讲授内容，使学生对过程控制系统的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解，使学生在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。
2．适用专业自动化、测控、集控专业本科生3．所修课程过程控制技术与系统或热工控制系统4．实验课时分配⒌PCS-B过程控制系统⒍实验总体要求1、掌握对象动态特性测量方法；2、掌握单回路控制系统原理和参数整定方法；3、掌握串级控制系统原理和参数整定方法。
⒎本实验的重点、难点及教学方法建议实验通过对控制系统的基本理论和方法有一个感性认识和更好地理解。
实验的重点及难点是：对象动态特性测量基本方法；单回路控制系统投运和参数整定方法；串级控制系统投运和参数整定方法。
目录实验一上水箱动态特性测试实验 (3)实验二上水箱液位控制系统实验 (6)实验三上下水箱液位串级控制系统实验 (11)附录一硬件介绍 (16)附录二软件使用说明 (34)附件三实验报告格式要求 (40)实验一上水箱动态特性测试实验一、实验目的1、被控对象动态特性测试；2、学习和了解DCS系统的原理及它在过程控制中的应用。
二、实验类型综合型三、实验装置1、DCS过程控制实验装置（其中使用：电动调节阀、上水箱及液位变送器、储水箱、增压泵等），液位变送器的量程一般在出厂前已调试好。
2、DCS控制机柜3、安装有组态及监控软件的计算机上水箱动态特性测试实验系统见图1-1图1－1 上水箱单容特性测试实验流程图四、实验步骤1、将过程控制综合实验装置的手动阀门1V1、V4打开， 1V2、1V3、1V7关闭。
2、确认实验装置和控制机柜电源正常。
3、点击主界面上方的“单容水箱特性”按钮进入单容水箱特性实验界面。
图1-2 实验系统主界面4、点击“开始实验”按钮，确认增压泵启动正常，调节阀开度为5%。
5、设置阀门开度值（点击设置按钮，在弹出的对话框中输入阀门开度，以0－100百分数表示），使上水箱水位稳定后。
华北电力大学(保定)电力系统分析习题课2.
North China Electric Power University
School of Electrical Engineering
第五章电力系统有功功率和频率调整（续）
解：法（1）设系统负荷增加到PL 则频率降低后的实际负荷值PD=PL-0.3*2*PDN/50=PL- 0.012PDN =>PL=1.112PDN Ks=(PL-PDN)/ Δf=0.112* PDN /0.3=1.12/3PDN => KG=KsKL=1/3PDN 设增发ΔPG0 ，则ΔPG0 =Ks Δf=1.12PDN/3*0.2=0.074667PDN 法（2）(PL- ΔPG0 –PDN)/Ks=0.1=> ΔPG0 法（3）调频器不动作：KG=- ΔPD/ Δf =(1.1-1)PDN/0.3=1/3PDN 调频器动作： ΔPG0 =(KL+KG) Δf=(2/50+1/3) PDN *0.2=0.074667PDN
2 2 2
2
3 (Q3Q33) 4 (Q 4 Q 44) } / U 2 N
利用等网损微增率准则
P P P P Q11 Q22 Q33 Q44
Q11 Q22 Q33 Q44 30
电 气 工 程 学 院
North China Electric Power University
电 气 工 程 学 院
North China Electric Power University
School of Electrical Engineering
第六章电力系统的无功功率和电压调整
解：设各节点分别补偿的无功为Q11、 Q22、 Q33、Q44、 则网络的功率损耗为：
华北电力大学考研参考书
华北电力大学（保定）2010年硕士研究生参考书目 2009-09-15 2010年硕士研究生入学考试初试学校自命题科目参考书目科目代码考试科目参考书出版社作者251 法语《简明法语教程》（上下册）商务印书馆2004年孙辉252 俄语《大学俄语》(前四册) 外语教学与研究出版社253 日语《标准日本语》(前四册) 人民教育出版社601 法学综合知识《民法》（第四版) 中国人民大学出版社2008年版王利明主编《法理学》（第三版）高等教育出版社2007年版张文显主编602 思想政治教育学原理《思想政治教育学原理》高教出版社1999年版邱伟光主编603 综合《高级英语》1、2册外语教学与研究出版社张汉熙理论体系概论803 专业综合《语言学教程》（修订版）北京大学出版社2001年胡壮麟《应用语言学》湖南教育出版社桂诗春《英国文学史及选读》外语教学与研究出版社吴伟仁《美国文学史及选读》外语教学与研究出版社吴伟仁804 高等代数《高等代数》（第二版）高等教育出版社北京大学805 量子力学《量子力学教程》高等教育出版社1979年版周世勋806 材料力学《材料力学》（I、II）（第二版）高等教育出版社单辉祖编著807 工业工程概论《工业工程基础》中国科学技术出版社，2008汪应洛主编808 工程热力学《工程热力学》高等教育出版社(第三版)沈维道809 传热学《传热学》高等教育出版社（第三版）杨世铭810 工程流体力学《工程流体力学》水电出版社孔珑或《流体力学》中国电力出版社王松岭811 电路《电路理论基础》中国电力出版社梁贵书812 电力系统分析基础《电力系统稳态分析》中国电力出版社（第三版）陈珩《电力系统暂态分析》中国电力出版社（第三版）李光琦813 电路分析基础《电路理论基础》中国电力出版社梁贵书814 信号与《信号与系统》高等教育出版社吴大正系统815 电子技术基础《电子技术基础》(含模拟数字)高等教育出版社（第五版）康华光816 自动控制理论《自动控制理论》中国电力出版社于希宁刘红军《现代控制理论基础》北京工业大学出版社谢克明817 数据结构与操作系统《计算机操作系统》(修订版) 西安电子科技大学出版社（2001年）汤子瀛、哲凤屏、汤小丹《数据结构》(C语言版) 中国电力出版社王翠茹818 无机化学《无机化学》第三版高等教育出版社天津大学无机化学教研室819 微观经济《西方经济学》（上）人民大学出版社2002年版第三版高鸿业学820 管理原理《管理学》第二版高等教育出版社周三多复试科目代码复试科目名称参考书目、作者、出版社及版本501 行政法与行政诉讼法学《行政法学原理与案例教程》莫于川主编人大出版社２０07版502 马克思主义哲学原理《马克思主义基本原理概论》高教出版社2008年版503 高级翻译与写作《实用翻译教程》作者：冯庆华上海外语教育出版社（2005）504 常微分方程、泛函分析《常微分方程》王高雄高等教育出版社(第二版)《应用泛函分析》龚怀云西安交大出版社505 数值分析《数值分析》（第二版）颜庆津北京航空航天大学出版社506 高等数学《高等数学》同济大学高等教育出版社第四版507 机械设计《机械设计》（第七版）濮良贵纪名刚，高等教育出版社508 测试技术1、《机械工程测试技术》，杨将新、杨世锡主编，高等教育出版社，2008年6月2、《机械工程测试技术基础》（第二版），黄长艺、严普强主编，机械工业出版社，1996年509 工业设计1、《工业设计概论》程能林主编机械工业出版社2004年2月2、《工业设计方法学》简召全主编北京理工大学出版社2000年510 系统工程学《系统工程》（第二版），汪应洛主编，机械工业出版社，2004511 锅炉原理《锅炉原理》樊泉桂、阎维平中国电力出版社（2004.8）512 汽轮机原理《汽轮机原理》沈士一等中国电力出版社513 制冷与低温技术原理《制冷与低温技术原理》吴业正等高等教育出版社（2004）514 暖通空调《暖通空调》陆亚俊等中国建筑工业出版社（2002）515 供热工程《供热工程》李德英等中国建筑工业出版社（2004）516 电机学《电机学》叶东天津科学技术出版社或《电机学》李发海科学出版社（第一版）517 电力电子技术基础《电力电子技术》王兆安机械工业出版社（第四版）或《电力电子技术基础》徐以荣东南大学出版社518 电力系统继电保护原理《电力系统继电保护》张保会尹项根中国电力出版社2005《电力系统继电保护原理》贺家李水电出版社（第三版）519 高电压技术《高电压技术》（第二版）周泽存中国电力出版社520 电磁场与电磁测量《电磁测量技术》李宝树中国电力出版社2007年《工程电磁场原理》倪光正高等教育出版社521 电力传输工程《电力系统概论》杨书英中国电力出版社2008年522 数字信号处理《信号分析与处理》崔翔中国电力出版社（2005）523 电磁场《工程电磁场原理》倪光正高等教育出版社或《电磁场》冯慈璋高等教育出版社(第三版）524 电力工程基础《电力工程基础》王锡凡西安交通大学出版社525 电子技术基础《电子技术基础》（含模拟数字）康华光高等教育出版社（第五版）526 数据通信与计算机网络《数据通信与计算机网络》高传善高等教育出版社(第二版)527 通信原理《通信原理》樊昌信国防工业出版社（第五版）528 数字信号处理《数字信号处理》王世一北京理工大学出版社529 过程控制《过程控制》金以慧清华大学出版社(第一版)530 热工测量及仪表《热工测量及仪表》吴永生中国电力出版社（第二版）531 微机原理及应用《微机原理及应用》马平等中国电力出版社532 数据库原理及应用《数据库系统概论》（第三版）萨师煊、王珊，高教出版社范围及内容：第一章～第十章。
第1-3热工自动控制系统
热工自动控制系统一、教材热工控制系统华北电力大学边立秀等编中国电力出版社http:〃61.155.6.178/zyf密码：200803Y二、主要参考书0:超超临界机组控制设备及系统肖大雏主编化学工业出版社2007年1.陈来九：热工过程自动调节原理与应用第三章第七章2 .电子书：热工过程自动控制杨献勇主编清华大学出版社3.《热工自动控制系统》华北电力大学李遵基4.《热工自动控制系统》东北电院张玉铎、王满稼三、课程主要内容1 •简单介绍单回路反馈系统(复习)(1)基本调节作用(2)工业调节器(3)调节器参数的整定2.重点介绍电厂热工过程自动控制系统，包括汽温、给水、燃烧自动控制3•介绍单元机组负荷(协调)控制系统(直流锅炉自动控制系统以及单元机组给水全程控制系统) 三、考核方法1.期末考试+平时成绩。
2.平时成绩包括：作业，回答问题，出勤，平时答疑，约占10%第一章概述§ 1-1火电厂自动控制的发展控制方式大致经历了三个发展阶段：1、独立控制：机、炉、电各自独立地进行控制，机、炉、电及重要的辅机各自设置一套控制表盘，它们之间无联系。
调节仪表均为大尺寸的较笨重的基地式仪表，由运行人员进行监视与控制。
国外在20-40年代，我国50年代建造的火电厂属该类型。
2、集中控制：40年代以后，由于中间再热式汽轮机的出现，使锅炉和汽轮机之间的关系更加密切，为了便于机炉的协调运行和事故处理，将它们的控制盘集中安装在一起，对机炉实行集中控制。
集中控制的初级阶段，调节仪表采用电动或汽动单元组合仪表。
50年代后，采用组件组装仪表或以微处理机为核心的数字调节器，对机炉进行集中控制。
3、集散控制系统：这里指火电厂生产过程实现最优控制与速度自动化相结合的多级计算机控制， 60年代至今，国际上火电厂都朝着这一方向发展，近几年从国外引进的火电厂机组已达到这一水平。
N-90 天生港，利港，石洞口Infi — 90Proco ntrolP 合肥二电厂 Mod-300 北仑港 WDPF 望亭利港 MAX1000 外高桥电厂TDC3000 是霍尼维尔(Honey wel)公司的产品。
《华电课件自控》PPT课件
1 . Tc ( t ) c ( t ) r ( t ) , r ( t )δ ( t )
C(s) 1 R ( s ) T s 1
C ( s )
1 Ts1
c ( t )
1 T
e 1 t T
(t 0)
l i mc ( t )
t
0
特征方程 Ts1 0
特征根
s
1 T
2. c(t) 2c(t) 5c(t) r(t), r(t)δ (t)
B(s)
N (s) G2 (s)
C (s)
一、误差、稳态误差
H (s)
二、开环传递函数结构与给定输入下稳态误差essr的关系 三、开环传递函数结构与扰动输入下稳态误差essn的关系 四、改善系统稳态性能的措施
18
一、稳态误差定义及计算
1、误差、稳态误差的定义：e(t)=r(t)-b(t) ; e(t)= cr(t)-c(t)
这 个 距 离 越 大 ， 系 统 的稳 定 裕 量 越 大 。
设计方法：坐标变换
取s u 0. 5
( u 0 . 5 )3 5 ( u 0 . 5 )2 6 ( u 0 . 5 ) k 0 u3 3 . 5 u2 0 . 2 5 u ( k 1 . 8 7 5 ) 0
k 1 . 8 7 5 0 稳 定 条 件 为k 1 . 8 7 5 3 . 5 0 . 2 5 1 . 8 7 5 k 2 . 7 5 取s u 1
定和干扰作用时，对系统
b
稳态误差的影响。
R(s) E (s)
1
由误差函数分析其作用。
s2
N (s)
2s 1
s ( s 1)
C (s)
2
N(s)
华北电力大学过程控制课设报告
课程设计(综合实验)报告( ２0１4 －- 2０１5 年度第2学期)名称：过程控制技术与系统课程设计题目：汽包锅炉三冲量给水控制系统设计院系: 控制与计算机工程学院班级: 自动化学号:学生姓名：指导教师:设计周数：一周成绩:日期:年月日一、控制系统的基本任务和要求汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标,水位过高会导致蒸汽带水进入过热器,并在过热管内结垢,影响传热效率，严重的将引起过热器爆管;水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环引起水冷壁局部过热而爆管。
高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大,而汽包的体积相对来说较小，水位的时间常数很小。
大容量锅炉若给水不及时,数秒之内就可能达到危险水位,所以锅炉汽包水位的控制显得非常重要。
因此,必须采取有效、精确的自动调节,严格控制汽包水位在规定范围内。
影响汽包水位变化的因素很多，如燃煤量、给水量和蒸汽流量。
燃煤量对水位变化的影响是比较缓慢的,容易克服。
因此,主要考虑给水量和蒸汽流量对水位的影响。
本设计的主要任务即是保证给水流量W和主蒸汽流量D保持平衡，维持汽包水位Ｈ在较小范围内波动。
二、被控对象动态特性分析做各种主要影响因素的阶跃扰动,记录并分析汽包水位的响应曲线1)给水扰动Simulink中系统连接图如下:运行结果如下：由被控对象在给水量扰动下的水位阶跃响应曲线,可以看出该被控对象无自平衡能力,且有较大的迟延,可近似的看作积分环节和迟延环节的串联，因此应采用串级控制,将给水流量的扰动消除在采用带比例作用的副调节回路中，以保证系统的稳定性。
2)蒸汽流量扰动Ｓｉmulｉnk中系统连接图如下:运行结果如下：由仿真结果看出对象在蒸发量D扰动下,水位阶跃反应曲线有一段上升的过程,表现有“虚假水位”现象，(出现虚假水位现象的原因：当负荷突然增加,蒸汽流量增加,汽包的压强变小，导致水气化,导致水位升高,同样的,当负荷突然减小，蒸汽流量减小，汽包的压强变大，导致水中气泡液化，水位降低，这两种情况都会出现虚假水位现象。
华北电力大学过程控制课程设计
课程设计报告( 2008 -- 2009 年度第二学期)名称：过程控制课程设计题目：华润登封电厂300MW机组蒸汽温度控制系统分析院系：自动化系班级：测控0603班学号：200602030308学生姓名：指导教师：金秀章设计周数：一周成绩：日期：2009 年7 月2 日《过程控制》课程设计（分析类）任务书一、目的与要求1．目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2．要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、主要内容1．题目：华润登封电厂300MW机组过热蒸汽温度控制系统分析2．内容：1）查阅2-3篇相关资料；2）对指定现场应用控制系统SAMA图进行分析：分析控制系统构成，掌握工作原理，判断调节器正反作用，分析自动跟踪与无扰切换，分析主要逻辑；3）撰写分析说明。
三、进度计划四、设计成果要求1．对指定控制系统SAMA图进行分析，力求分析正确。
2．撰写分析报告。
五、考核方式设计报告+答辩学生姓名：指导教师：金秀章2009年7月2日一、课程设计的目的与要求1. 目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2. 要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、设计正文 控制系统的构成：华润登封电厂300MW 机组过热蒸汽温度控制系统：汽包所产生的饱和蒸汽先流经低温对流过热器进行低温过热，然后依次流经前屏过热器、后屏过热器和高温对流过热器后送入汽轮机。
（一）、一级减温调节系统 1 . SAMA 图纸:SAMA-B-402 .一过入口、出口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑。
3 .一级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：()t f kkqm****1∆P =∆P =ρ其中：())()(t f normal t t ρρ=，tnormal 为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：tnormal ＝165℃（暂定）说明：目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；4. 工作原理：一级减温调节系统包括一个喷水调节阀，两个过热器入口蒸汽温度，A 、B 侧过热器出口蒸汽温度（各一个）。
华电科院过程控制课程设计
科技学院课程设计报告(2012--2013年度第1学期)名称：过程控制课程设计题目：给水控制院系：动力工程系专业：设计周数：1周日期：2013 年1 月11 日《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。
二、主要内容1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5．编写设计说明书。
三、进度计划四、设计（实验）成果要求1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：指导教师：马平2013年1 月11 日一、课程设计的目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。
二、设计正文1．基本任务和要求：任务：1.维持汽包水位在一定的范围内。
2.维持稳定的给水量。
要求：1.了解实现给水全程控制的关键技术；2. 能够进行汽包锅炉给水控制系统的设计、仿真与工程实现(画出SAMA 图)。
2．给水控制对象的动态特性：①给水流量扰动下汽包水位的动态特性：原因分析：开始阶段，给水量虽大于蒸发量，但给水温度低于汽包内饱和水的温度，给水吸收了原有饱和水中一部分热量，使得水面下汽泡容积减小，因此扰动初期水位不会立即升高，有一定的迟延。
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用正弦响应建模（闭环）
其他辨识方法建模
过程控制
第一篇
简单控制系统
1 阶跃响应获取应注意的问题
（1）合理选择阶跃扰动的幅度
(一般约为额定负荷的10%～20%)
（2）实际阀门只能以有限速度移动 一般认为阶跃信号是在t1 /2时加入 （3）试验前确保被控对象处于稳定工况 考虑过程的非线性特性，应进行多次测试。 （4）若过程不允许同一方向扰动加入，则采用矩形脉冲扰动 可从脉冲响应曲线求出所需的阶跃响应。
3 对被控对象数学模型的要求
一般不要求非常准确。闭环控制本身具有一定的鲁棒性。
过程控制
第一篇
简单控制系统
机理建模：
物质平衡方程 能量平衡方程 动量平衡方程 输入输出微分方程
在工作点附近线性化处理
传递函数
过程控制
第一篇
简单控制系统
测试建模：
飞升曲线
用阶跃响应曲线建模（开环）
用脉冲响应曲线建模（开环）
过程控制
1
第一篇
简单控制系统
μ
k
h
Q1
2
FRsຫໍສະໝຸດ Q2有自平衡单容对象
G(s) = C=F 2 H0 R= k T = CR K = kμR H(s) K = μ(s) Ts + 1
过程控制
第一篇
简单控制系统
Q0
h1
F1 h2 F2
R2
Q2
R1
有自平衡双容对象
rk μ R1 b0 H(s) G(s) = = = 2 μ(s) T1T2s + (T1 + T2 )s + (1- r) a2s 2 + a1s + a0
过程控制
第一篇
简单控制系统
•当t＝ta＝nT时，y(ta)=y1(ta),值为 ：
2 Δμ 0 T -n (n - 2)n y(t a ) = e n + n(n - 1) + + Ta 2!
nn-1 + (n - 1)!
Δμ 0 t a 由渐近线方程有： 0h = Ta
y(t a ) -n (n - 2)n (n - 3)n2 = e 1 + (n -1) + + + 0h 2! 3!
表1-1 高阶对象中n与比值t1/t2的关系 n t1/t2 n t1/t2 1 0.317 8 0.684 2 0.46 9 0.699 3 0.534 10 0.712 4 0.584 11 0.724 5 0.618 12 0.734 6 0.640 13 0.748 7 0.666 14 0.751
1 一阶积分环节的多容过程 G(s) = Tas(Ts + 1)n
*当对象的阶数n<6时，一般多容过程传递函数 描述
过程控制
第一篇
简单控制系统
（1）一阶积分的多容过程 1 G(s) = Tas(Ts + 1)n
阶跃响应为
Δμ 0 -1 1 1 y(t) = L Ta s(Ts + 1)n s
衰减指数 m tg
0 0
12º 28¹ 20º 6¹ 4 衰减 10 衰减
衰减比 系统振荡
n
y1 y3
1 等幅
过程控制
第一篇
简单控制系统
ω β 小结： 衰减率越大，则系统振荡频率越低； α
过程控制
第一篇
简单控制系统
各种积分指标：
IE（误差积分） 优点：简单，也称为线性积分准则 局限：不能抑制响应等幅波动 IAE（绝对误差积分） 特点：抑制响应等幅波动 ISE（平方误差积分） 优点：抑制响应等幅波动和大误差 局限：不能反映微小误差对系统的影响 ITAE（时间与绝对误差乘积积分） 优点：着重惩罚过度时间过长
1 T1 + T2 (t 1 + t 2 ) 2.16 T1T2 t1 1.74 - 0.55 (T1 + T2 ) t2
Y
Y∞
t
Y*´ Y*
1
t
若t1/t2>0.46 ，则为高阶对象 见表1-1（p.28)
τ
t1
t2
过程控制
G(s)=
第一篇 1
Ts +1
n
简单控制系统 t1 + t 2 nT 2.16
K
0 t 0
h(t)是单位阶跃响应
又定义 h1 (t) 则有：
- h τ dτ
G1 s s
1 L h1 t 2 K 0 - G s s
过程控制
第一篇
简单控制系统
K1
h 2 (t)
1 lim h1 t lim G 1 s = K 0a1 - b1 t s 0 s
Tn 1 + (1 + Ts)n s
Δμ 0 -1 1 nT nT 2 (n - 1)T 2 = L 2+ + + 2 Ta s s 1 + Ts (1 + Ts)
t t - nT + Te T y * (t) + y 1 (t)
n-1
Δμ 0 = Ta
2 t n-2 t n + (n 1) + + T 2! T
过程控制
第一篇
简单控制系统
Q0
Q0
e-τs
Q1
纯迟延
Q1
μ
Kμ
Q0
h
1 FS
1 Rs
Q1
_ Q2
h
Q2
过程控制
第一篇
简单控制系统
过程控制
μ
第一篇
简单控制系统
k
Q1
h
F
Q2
无自平衡单容对象
H(s) k μ 1 G(s) = = = μ(s) Fs Ts
F T= kμ
过程控制
第一篇
简单控制系统
过程控制
第一篇
简单控制系统
2 确定自衡对象传递函数
一阶惯性环节
Ke-τs G(s) = Ts +1
τ
T
Ke-τs Ke-τs 或G(s) = 二阶或n阶惯性环节 G(s) = (T1s +1)(T2s +1) (Ts +1)n
用有理分式表示的传递函数
bm s m + G(s) n an s +
2 积分指标用误差积分综合评价系统优劣；
3 根据具体生产过程的实际选用不同的指标； 4 通常将衰减率和积分指标结合，首先满足衰减率。
过程控制
第一篇
简单控制系统
§1-2
被控对象的动态特性
一、基本概念
被控对象的动态特性是指被控对象的输入发生变 化时，其输出（被调量）随时间变化的规律
二、典型对象动态特性 三、工业过程动态特性的特点 无振荡、稳定、有迟延、非线性
过程控制
第一篇
简单控制系统
典型自衡对象传递函数表达式
G(s) = K e-τs Ts + 1
K
τ
T
1 自衡率ρ = K
Κ 响应速度ε = Τ
典型非自衡对象传递函数表达式
1 -τs G(s) = e Ts
1 响应速度ε = T
τ
T
过程控制
第一篇
简单控制系统
§1-3
过程数学模型及其建立方法
一、过程数学模型的表达形式与对模型的要求
nn-2 + (n -1)!
*故y(ta )/oh与n为单值关系
n
y(ta )/0h
1
2
3
4
表1-2 5 6
0．175 0．161
0．368 0．271 0．224 0．195
过程控制
第一篇
简单控制系统
1 非自衡过程 G(s) = n Tas(Ts + 1)
n 、 Ta 、 T参数的确定： n由y(ta )/0h的值经查表1-2确定；
准确性
快速性
过程控制
第一篇
简单控制系统
给定+ 单项性能指标 衰减率: ψ= -
超调量: σ=
y1 - y3 y1 y1 100% y
控制器
广义对象
被调量
稳态误差: ess=y∞-r 调节时间: ts(进入稳态值5%范围内） y1 ess y3 y∞ ts
r
过程控制
第一篇
简单控制系统
单项性能指标 衰减率ψ : 反映了系统稳定性 超调量σ : 反映了动态准确性 稳态误差ess: 反映了静态准确性 调节时间ts : 一般 反映了快速型
K
0 t 1
- h1 τ dτ
1 L h 2 t = 2 K1 - G s s
K 0 = b0 K 1 = K 0 a1 - b 1 K 2 = K 1a1 - K 0a 2 + b 2 K r = K r-1a1 - K r-2a 2 + r = n+m
T＝ta /n；
Δμ 0nT t a Ta = = Δμ 0 0h 0h
过程控制
第一篇
简单控制系统
（2
1 -τs G(s) = e Ta s
需要确定两个参数(T和τ)。 •在y（t）上作渐进线，取ta= τ 。 •渐近线方程：
Δμ 0t y (t) = oh Ta
过程控制
第一篇
简单控制系统
第一章
§1-1
生产过程动态特性
过程控制系统的性能指标
§1-2
§1-3
被控对象的动态特性