热工控制系统课程设计

热工控制系统课程设计题目燃烧控制系统

专业班级：能动1307

姓名：毕腾

学号： 201302400402

指导教师：李建强

时间： 2016.12.30—2017.01.12

目录

第一部分多容对象动态特性的求取 (1)

1.1、导前区 (1)

1.2、惰性区 (2)

第二部分单回路系统参数整定 (3)

2.1、广义频率特性法参数整定 (3)

2.2、广义频率特性法参数整定 (5)

2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6)

第三部分串级控制系统参数整定........................................................................ (10)

3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10)

3.2 、炉膛负压控制系统 (10)

3.3、系统分析 (12)

3.4有扰动仿真 (21)

第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24)

4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24)

4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25)

4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27)

第五部分设计总结 (28)

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：1

36324815

.02

++-S S 惰性区：

1

110507812459017193431265436538806720276

.123456++++++S S S S S S 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，可以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)=

n

TS K

)

1(+,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=0.815

y(t1)=0.4*0.815=0.326； t1=25.885; y(t2)=0.8*0.815=0.652； t2=55.000;

则：n=(1.075t1t2-t1+0.5) 2=2.1192≈2 T=t1+t2

2.16n ≈18.723

则有：2

)1723.18(815

.0W(s)+=s

1.2 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=1.276

y(t1)=0.4*1.276=0.51； t1=94.66;

y(t2)=0.8*1.276=1.02； t2=146.10;

则：n=(1.075t1t2-t1+0.5) 2

=6.11≈6 T=t1+t2

2.16n ≈18.4

则有：6

1.276

W(s)(18.41)

s =

+

2、单回路系统参数整定

2.1 广义频率特性法参数整定

根据)

(1

0n ctg m T π

ω+=

n

p n

n m K k )

cos sin (1

0ππ+=

采用等幅振荡法确定调节器参数时相当于m 0=0 （1） W(s)=

6

1.276

(18.41)

S +为对象进行参数整定 6

1 1.8561.5(cos )6

p k π

=

=

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）,可以查表确定当系统衰减率Φ=0.75时调节器参数K p=1.1114 K I=0.011114 K D=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 广义频率特性法参数整定

单回路控制系统的原理方框图如下所示

若采用等幅振荡法确定比例调节器的参数，其传递函数为

100%负荷时汽温对象惰性区传递函数为错误!未找到引用源。

用错误!未找到引用源。代入，等幅振荡时，错误!未找到引用源。，则

由广义频率特性法可得

即错误!未找到引用源。

事实上对于错误!未找到引用源。阶多容惯性环节错误!未找到引用源。，可用如下简化公式进行整定参数的计算[1]

则当等幅振荡时，错误!未找到引用源。，对于100%负荷惰性区传递函数可得

错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。

2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响

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K I对调节过程的影响

K I增大时，当K I=0.0122时，系统阶跃相应曲线如下图：

K I减小时，当K I=0.01时，系统阶跃相应曲线如下图：

3、增大和减少K D对调节过程的影响

K D增大时，当K D=30时，系统阶跃相应曲线如下图：

K D减小时，当K D=25时，系统阶跃相应曲线如下图：