热工控制系统2精品PPT课件
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热工控制系统第二章(3)PPT课件
C R((ss))G 1(s)G 2(s)G 3(s)G(s)
n
G(s) Gi (s) n为相串联的环节数 i1
结论：串联环节的等效传递函数
等于所有传递函数的乘积。
.
2
（2）并联连接
R(s)
G1(s) G2 (s)
C2 (s)
C1(s)
C(s)
G3(s)
CG(s)
（b）
（a）
③
1
sC1
-
R2
Uc(s)
I2(s)1④Uc(s)
A sC2
（c）方块图
.
12
2.3.4 闭环系统的传递函数
闭环控制系统（也称反馈控制系统）的典型结构图如
下图所示：
N (s)
R(s) E(s) G1(s)
-
+ G2(s) C (s)
H (s)
图中，R(s)，C (s) 为输入、输出信号，E(s) 为系统的偏差，N (s)
Uo(s)
将图（b）和(c)组合起来即得到图(d)，图(d)为该一阶 RC网络的方块图。
.
10
例2-9 画出下列R-C网络的方块图。
由图清楚地看到，后一级R2-C2网
络作为前级R1-C1网络的负载，对前
级R1-C1网络的输出电压 u c1 产生影 响，这就是负载效应。
ur
R1 i1 C1
R2
i2 C2
串联：前一环节的输出作为后一环节的输入。 并联：并联环节的输入量都相同，输出量的代数和为环
节组的输出量。 反馈：反馈连接中信号形成一个回路。
.
1
（1）串联连接
R(s)
U1(s)
U2(s)
C(s)
热工自动控制系统PPT课件
防止办法： 1。解除调节器的积分作用 2。外部反馈模式 3。引入阀位指令限制
第33页/共45页
五、再热汽温的控制
第34页/共45页
第九章 燃烧过程自动控制系统
上第一35页页/共45页
返回目录
一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证 锅炉燃烧过程安全经济地运行。 锅炉燃烧调节需 要包括下列几项内容：
G01 (s)
∙根据单回路整定方法来整定外回路。
第29页/共45页
三．采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统
导前汽温微分信号双回路系统为串级系统的方框图
上第一30页页/共45页
返回目录
1．系统构成及工作原理 该系统可用等效串级系统整定和补偿法整定两种方法来整定。
2．等效串级系统整定方法
等效主调节器 （1）等效主调节器
第16页/共45页
五、 变速给水泵的安全工作
设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对 各个给水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口 的部分给水流回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流 量。
第17页/共45页
第八章 汽温调节系统
The Steam Temperature Control System
第27页/共45页
（1）内回路分析
设副调节器选用比例调节规律：
Gp
(s)
1
2
此时可将除G02(s)以外的部分视为等效调节器，则等效副调节器为:
G
* p
(s)
1
2
K u K z r 2
1
* 2
* 2
第33页/共45页
五、再热汽温的控制
第34页/共45页
第九章 燃烧过程自动控制系统
上第一35页页/共45页
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一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证 锅炉燃烧过程安全经济地运行。 锅炉燃烧调节需 要包括下列几项内容：
G01 (s)
∙根据单回路整定方法来整定外回路。
第29页/共45页
三．采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统
导前汽温微分信号双回路系统为串级系统的方框图
上第一30页页/共45页
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1．系统构成及工作原理 该系统可用等效串级系统整定和补偿法整定两种方法来整定。
2．等效串级系统整定方法
等效主调节器 （1）等效主调节器
第16页/共45页
五、 变速给水泵的安全工作
设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对 各个给水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口 的部分给水流回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流 量。
第17页/共45页
第八章 汽温调节系统
The Steam Temperature Control System
第27页/共45页
（1）内回路分析
设副调节器选用比例调节规律：
Gp
(s)
1
2
此时可将除G02(s)以外的部分视为等效调节器，则等效副调节器为:
G
* p
(s)
1
2
K u K z r 2
1
* 2
* 2
热工控制系统第二章(4)精品PPT课件
2.4 系统信号流图及梅森公式
2.4.1 信号流图概念
是一种很有用的图示法。对于复杂的控制系统，方块图的 简化过程仍较复杂，且易出错。Mason提出的信号流图，既能 表示系统的特点，而且还能直接写出系统的传递函数。因此， 信号流图在控制工程中也被广泛地应用。
信号流图可以表示系统的结构和变量传送过程中的数学关 系。它也是控制系统的一种数学模型。在求复杂系统的传递 函数时较为。
一、信号流图及其等效变换
组成：信号流图由节点和支路组成的信号传递网络。见下图：
节点：节点表示变量。以小圆圈表示。 支路：连接节点之间的有向线段。支路上箭头方向表示信 号传送方向，传递函数标在支路上箭头的旁边，称支路传输。
上图中，两者都具有关系: y(s) G(s)x(s) ，支路对节点 x
来说是输出支路，对输出节点 y 来说是输入支路。
4个单独回路
4 5 4 L1 G4 H1
2 3 6 2 L2 G2G7 H 2 2 4 5 6 2 L3 G6G4G5 H 2 2 3 4 5 6 2 L4 G2G3G4G5 H 2
互不接触回路 L1与L2 则 L12 G4G2G7 H1H 2
1 G4H1 G2G7H2 G6G4G5H2 G2G3G4G5H2 G4G2G7H1H2
有一个回路； La G1G2G3GuG f
1 La 1 G1G2G3GuG f , 1 1
P
(s) ug (s)
1
1
Pk k
k 1
G1G2G3Gu 1 G1G2G3GuG f
例2-14 利用梅森公式求取如下图所示的闭环传递函数。
(a) 某系统的信号流图
解：前向通路有3个 1 2 3 4 5 6 P1 G1G2G3G4G5 1 1 1 2 4 5 6 P2 G1G6G4G5 2 1 1 2 3 6 P3 G1G2G7 3 1 G4 H1
2.4.1 信号流图概念
是一种很有用的图示法。对于复杂的控制系统，方块图的 简化过程仍较复杂，且易出错。Mason提出的信号流图，既能 表示系统的特点，而且还能直接写出系统的传递函数。因此， 信号流图在控制工程中也被广泛地应用。
信号流图可以表示系统的结构和变量传送过程中的数学关 系。它也是控制系统的一种数学模型。在求复杂系统的传递 函数时较为。
一、信号流图及其等效变换
组成：信号流图由节点和支路组成的信号传递网络。见下图：
节点：节点表示变量。以小圆圈表示。 支路：连接节点之间的有向线段。支路上箭头方向表示信 号传送方向，传递函数标在支路上箭头的旁边，称支路传输。
上图中，两者都具有关系: y(s) G(s)x(s) ，支路对节点 x
来说是输出支路，对输出节点 y 来说是输入支路。
4个单独回路
4 5 4 L1 G4 H1
2 3 6 2 L2 G2G7 H 2 2 4 5 6 2 L3 G6G4G5 H 2 2 3 4 5 6 2 L4 G2G3G4G5 H 2
互不接触回路 L1与L2 则 L12 G4G2G7 H1H 2
1 G4H1 G2G7H2 G6G4G5H2 G2G3G4G5H2 G4G2G7H1H2
有一个回路； La G1G2G3GuG f
1 La 1 G1G2G3GuG f , 1 1
P
(s) ug (s)
1
1
Pk k
k 1
G1G2G3Gu 1 G1G2G3GuG f
例2-14 利用梅森公式求取如下图所示的闭环传递函数。
(a) 某系统的信号流图
解：前向通路有3个 1 2 3 4 5 6 P1 G1G2G3G4G5 1 1 1 2 4 5 6 P2 G1G6G4G5 2 1 1 2 3 6 P3 G1G2G7 3 1 G4 H1
热工控制系统课堂ppt_第二章热工对象的动态特性及其求取
2.动态方程和传递函数:
由于Q2＝0,据水位变化速度与不平衡流量成正比关系有：
dh K F dt
(2-8)
式2-8为无自平衡能力单容水箱的动态方程。 表明： 在流入侧阶跃扰动下，其被调量水箱水位的变化速度在扰动 量一定时仅与水箱的容量系数有关。 在水箱截面积F 一定时，水位就会按一固定的速度－－初始 速度变化，表明该对象成积分特性。 式2-8在初始条件为零时的解为：
h t
K F
t
(2-9)
取式2-9拉普拉斯变换得：
H S
S
1 1 = F S TS
K
(2-10)
无自平衡能力单容水箱的传递函数 式中 , T F K 称为积分时间。
根据飞升速度定义知：
dh dt t 0 K F
根据自平衡率定义，无自平衡能力单容水箱的自平衡率：
第二节
有自平衡能力对象的动态特性
分为单容对象与多容对象：
单容对象:对象较为简单,可近视看作由一个集中容积和阻力阻成。 多容对象:对象较为复杂,可近视看作由多个集中容积和阻力阻成。
一. 单容对象动态特性
1. 阶跃响应
单容对象受阶跃扰动后，其响应曲线如下页图：
0 t0 Q
Q2
阀1
1
0
Q1 阀2
0
t0
t Q
Q1
Q0
Q2
Q00 Q10 Q20 t0
h1
1的惯性使得水箱2的水位
变化在时间上落后于扰动 量，对象特性的这种迟延 称为容积迟延。
t
h10
t0
h2
t
Tc
p
b
h20
t0
c
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
热工自动控制系统2
特点:1）调节器输出的控制信号随时间发生变化； 2）调节机构在执行器的操纵下开度变化，去改变调节量的大小，
对被调量进行调节。 3）被控量随时间波动，变化，无法稳定在某一个确定的数值上。
动态过程时我们关注的性能指标有：调节时间、上升时间、最大超调 量、衰减率等。
3.过渡过程曲线：被控量随时间的变化特性曲线。（见下图）
二、单回路汽包水位控制系统的工作原理分析
设系统在t0时刻前处于稳态，在t0时刻，扰动作用于系统使得汽 包水位升高（例如蒸汽流量D发生反向的阶跃扰动），偏离给定值， 平衡状态被打破。
系统的调节过程：当蒸汽流量D增加时，水位H先升高；水位的测量 变送信号Ih增加，导致进入调节器的偏差信号 D e减小，从而调节器 的输出的控制信号减小，通过执行器改变给水调节阀门开度，使阀门 开度u关小，给水流量W减小，汽包水位H下降，克服扰动，如此不 断调节，最终使汽包水位稳定在某个数值上，系统再次达到平衡。
2.临界比例带法
临界比例带法又称边界稳定法，首先将调节器设置成纯比例调节器，然后系 统闭环投入运行，将比例带由大到小改变，观察系统输出，直到系统产生等 幅振荡为止。记下此状态下的比例带数值(即为临界比例带）和振荡周期，然 后根据经验公式计算调节器的其他参数。
(1)将调节器的积分时间Ti置于最大，微分时间Td置最小，即Ti→∞， Td=0； 置比例带δ为一个较大的值。
(2)将调节器的积分时间兀由最大调整到某一值，由于积分作用的引 入，系统的稳定性下降，因而应将比例带适当增大，一般增大到纯比 例作用的1．2倍。系统投入闭环运行，待系统稳定后，做阶跃扰动试 验，观察调节过程。过渡过程达到希望的衰减率即可，否则改变积分 时间丁1的值，重复上述试验，直到满意为止。
(3)将调节器的微分时间由小到大调整到某一数值，系统投入闭环运 行，待系统稳定后，做阶跃扰动试验，观察调节过程，修改微分时间 重复试验，直到满意为止。
对被调量进行调节。 3）被控量随时间波动，变化，无法稳定在某一个确定的数值上。
动态过程时我们关注的性能指标有：调节时间、上升时间、最大超调 量、衰减率等。
3.过渡过程曲线：被控量随时间的变化特性曲线。（见下图）
二、单回路汽包水位控制系统的工作原理分析
设系统在t0时刻前处于稳态，在t0时刻，扰动作用于系统使得汽 包水位升高（例如蒸汽流量D发生反向的阶跃扰动），偏离给定值， 平衡状态被打破。
系统的调节过程：当蒸汽流量D增加时，水位H先升高；水位的测量 变送信号Ih增加，导致进入调节器的偏差信号 D e减小，从而调节器 的输出的控制信号减小，通过执行器改变给水调节阀门开度，使阀门 开度u关小，给水流量W减小，汽包水位H下降，克服扰动，如此不 断调节，最终使汽包水位稳定在某个数值上，系统再次达到平衡。
2.临界比例带法
临界比例带法又称边界稳定法，首先将调节器设置成纯比例调节器，然后系 统闭环投入运行，将比例带由大到小改变，观察系统输出，直到系统产生等 幅振荡为止。记下此状态下的比例带数值(即为临界比例带）和振荡周期，然 后根据经验公式计算调节器的其他参数。
(1)将调节器的积分时间Ti置于最大，微分时间Td置最小，即Ti→∞， Td=0； 置比例带δ为一个较大的值。
(2)将调节器的积分时间兀由最大调整到某一值，由于积分作用的引 入，系统的稳定性下降，因而应将比例带适当增大，一般增大到纯比 例作用的1．2倍。系统投入闭环运行，待系统稳定后，做阶跃扰动试 验，观察调节过程。过渡过程达到希望的衰减率即可，否则改变积分 时间丁1的值，重复上述试验，直到满意为止。
(3)将调节器的微分时间由小到大调整到某一数值，系统投入闭环运 行，待系统稳定后，做阶跃扰动试验，观察调节过程，修改微分时间 重复试验，直到满意为止。
电厂热工保护系统PPT课件
(2)煤需在几个独立的分系统中加工，传递。这些分系统 必须同时运行，如某个分系统故障，就会增加潜在的 爆炸危险。
(3)煤在磨碎过程中所释放的甲烷气体，可能积聚在一个 封闭的空间里。
(4)原煤中可能含有杂质如碎铁块等。这些杂质可能会把 给煤机堵塞住，从而造成给煤机运行中断甚至损坏。 杂质引起的煤量中断可能会引起炉膛中失去部分或全 都火焰，而在再点火时可能引起打炮和爆炸。同样当 原煤过分湿的话，也会引起煤供应系统中出现堵塞。
发电厂热控保护系统从广义上可分为以下几 个子系统：
1、FSSS(BMS)系统 炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard
Supervisory System）有的地方称为燃烧器管 理系统(Burner Management System) ，它 是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系 统。
1)炉膛点火前的吹扫。点火前吹扫的目的是为了在启动 前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧的燃料和气体清除掉。 为此要有一个合适的风量并通过一定的时间，一般采用 全负荷的30％风量，吹扫时间是5分钟。进行吹扫必须 满足规定的吹扫许可条件。如所有磨煤机停止运行，热 风门关闭，所有油枪喷嘴阀关闭，主油管跳闸阀关闭， 至少有一台送风机和一台引风机在进行，风量>30％额 定风量，辅助风档板打开，火焰检测器指示“无火焰” 等等。
形成炉膛爆炸的原因有3点
1）、炉膛爆燃的理论分析： 当进入炉内的燃料立即被点燃，燃烧后生成的烟气
也随时排出，炉膛和烟道内没有可燃混合物积存，因 而也就不可能发生爆炸。但如果运行人员操作顺序不 当，设备或控制系统设计不合理，或者是设备和控制 系统出现故障等，就有可能发生爆燃。从原理上来分 析，只有符合下列三种情况才有可能发生爆燃：
炉膛或烟道内有燃料和助燃空气积存。
(3)煤在磨碎过程中所释放的甲烷气体，可能积聚在一个 封闭的空间里。
(4)原煤中可能含有杂质如碎铁块等。这些杂质可能会把 给煤机堵塞住，从而造成给煤机运行中断甚至损坏。 杂质引起的煤量中断可能会引起炉膛中失去部分或全 都火焰，而在再点火时可能引起打炮和爆炸。同样当 原煤过分湿的话，也会引起煤供应系统中出现堵塞。
发电厂热控保护系统从广义上可分为以下几 个子系统：
1、FSSS(BMS)系统 炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard
Supervisory System）有的地方称为燃烧器管 理系统(Burner Management System) ，它 是现代大型火电机组锅炉必须具备的一种监控系 统。
1)炉膛点火前的吹扫。点火前吹扫的目的是为了在启动 前把炉膛及管道内积聚的没有燃烧的燃料和气体清除掉。 为此要有一个合适的风量并通过一定的时间，一般采用 全负荷的30％风量，吹扫时间是5分钟。进行吹扫必须 满足规定的吹扫许可条件。如所有磨煤机停止运行，热 风门关闭，所有油枪喷嘴阀关闭，主油管跳闸阀关闭， 至少有一台送风机和一台引风机在进行，风量>30％额 定风量，辅助风档板打开，火焰检测器指示“无火焰” 等等。
形成炉膛爆炸的原因有3点
1）、炉膛爆燃的理论分析： 当进入炉内的燃料立即被点燃，燃烧后生成的烟气
也随时排出，炉膛和烟道内没有可燃混合物积存，因 而也就不可能发生爆炸。但如果运行人员操作顺序不 当，设备或控制系统设计不合理，或者是设备和控制 系统出现故障等，就有可能发生爆燃。从原理上来分 析，只有符合下列三种情况才有可能发生爆燃：
炉膛或烟道内有燃料和助燃空气积存。
热工过程自动控制培训课件(共 45张PPT)
2.4.1液柱式压力计
测量原理
利用平衡时液柱高度差作 为检测信号。
常用的压力计
U形管压力计：工程上用于冷
、热态调试时风速的调平。
2.4.2弹性式压力表
测量原理
根据弹性元件受压后产生 与被测压力大小成比例的形变而 制成。
常用的压力计
隔膜式压力表 充油耐震式压力表
2.4.3压力变送器
2.5过程分析仪表（*） 2.6控制阀（*） 2.7吹灰器（*） 2.8电气材料（*）
注：（*）为公司项目常用的仪表，下同。
2.1温度测量仪表
2.1.1温度计 2.1.2热电阻（*） 2.1.3热电偶（*）
2.1.4温度变送器（*）
2.1.1温度计
压力式温度计
测量范围：-100~500℃
双金属温度计
2.5.2水分析仪
PH分析仪：是电位法测量酸 碱度的仪器。 电导仪：是测量物质导电能 力的仪器。 浊度仪：浊度，即水的混浊
程度，由水中含有微量不溶性悬
浮物质，胶体物质所致，ISO标 准所用的测量单位为FTU（浊度
单位），FTU与NTU（浊度测
定单位）一致。浊度仪就是根据 这个原理来测量水的浊度。
2.5.3环保安全检测仪表
可燃气体报警器
可燃气体报警器就是气体泄 露检测报警仪器。当工业环境中 可燃或有毒气体泄露时，当气体 报警器检测到气体浓度达到爆炸 或中毒报警器设置的临界点时， 可燃气体报警器就会发出报警信 号，以提醒工作采取安全措施， 并驱动排风、切断、喷淋系统， 防止发生爆炸、火灾、中毒事故， 从而保障安全生产。
2.3.4电气型液位测量仪表
射频导纳液位计基本 原理
由于电容电极在粘稠介质中使
热工控制系统第次课第二篇单元机组的自动控制系统
热工控制系统
魏建平 热能工程学院
凝汽式燃煤电厂生产过程
第二篇 单元几组的自动控制系统
1、火力发电厂的基本生产过程
汽水系统 燃烧系统
风系统 燃料系统 排烟系统 电气系统
2、单元制机组的自动控制系统
将锅炉和汽机作为一个整体来控制但两者适应负荷Fra bibliotek化的能力不同：
汽机快 锅炉慢
负荷控制的任务：考虑锅炉和汽机的特性， 协调两者之间的出力（CCS，Coordinated Control System)
辅助控制：除氧器压力、水位控制；空预冷端温 度控制；凝汽器水位控制；汽机润滑油温度控制 ；高加、低加水位控制；凝结水补水箱水位控制 等等。
热工自动控制系统的内容
参数自动调节 参数自动检测 逻辑顺序控制 连锁自动保护
火力发电厂生产过程所需要的控制
负荷控制：
汽机控制（汽轮机数字电液控制系统 Digital Electro-Hydraulic Control System，DEH）
锅炉控制：燃烧控制（燃料量控制、送风量控 制、引风量控制）、给水控制、其他控制
其他：
汽温控制：过热汽温、再热汽温
旁路控制：机组启动或故障时蒸汽旁路汽机
魏建平 热能工程学院
凝汽式燃煤电厂生产过程
第二篇 单元几组的自动控制系统
1、火力发电厂的基本生产过程
汽水系统 燃烧系统
风系统 燃料系统 排烟系统 电气系统
2、单元制机组的自动控制系统
将锅炉和汽机作为一个整体来控制但两者适应负荷Fra bibliotek化的能力不同：
汽机快 锅炉慢
负荷控制的任务：考虑锅炉和汽机的特性， 协调两者之间的出力（CCS，Coordinated Control System)
辅助控制：除氧器压力、水位控制；空预冷端温 度控制；凝汽器水位控制；汽机润滑油温度控制 ；高加、低加水位控制；凝结水补水箱水位控制 等等。
热工自动控制系统的内容
参数自动调节 参数自动检测 逻辑顺序控制 连锁自动保护
火力发电厂生产过程所需要的控制
负荷控制：
汽机控制（汽轮机数字电液控制系统 Digital Electro-Hydraulic Control System，DEH）
锅炉控制：燃烧控制（燃料量控制、送风量控 制、引风量控制）、给水控制、其他控制
其他：
汽温控制：过热汽温、再热汽温
旁路控制：机组启动或故障时蒸汽旁路汽机
火力发电厂热工控制系统简介PPT课件
RTD
410 282 146
838
150
150
TC
270 270
540
AI
330 760 158 135 1383
60
50
110
AO
117 137 64
318
2
2
DI
926 1750 374 300 3350
220
180
6
主要内容
• DCS系统概述 。 • 锅炉部分的控制。 • 汽轮发电机组的控制。 • 其它独立控制系统。 • 就地设备介绍。
2020/2/26
7
DCS系统概述
• OVATION分散控制系统包括： • (1).锅炉部分的控制。 • (2).汽轮发电机组的控制。 • (3).除氧给水系统的控制。 • (4).空冷系统控制。 • (5).汽轮机数字电液调节系统（DEH）。 • (6).汽轮机保护系统(ETS)。 • (7).小汽机电液调节系统(MEH/METS ) 。 • (8).电气控制系统(ECS)等。
2020/2/26
9
电子设备间布置
• 采用机炉电集中控制方式，两台机组及 电气网控共设一个集中控制室。控制室 及电子设备间布置在主厂房内运转层 (13.7米)两台机组之间的位置。
• 锅炉电子设备间（13.7米层） • 汽机电子设备间（13.7米层） • 空冷电子设备间（０米，空冷平台下） • 循环水泵房远程站（循环水泵） • 燃油泵房远程站（燃油泵房）
2020/2/26
8
DCS系统概述
• DCS系统为西屋公司OVATION XP分散控制系统。 • OVATION分散控制系统由Westinghouse Process
Control.Inc(WPC)西屋公司推出具有多任务、开放式 网络设计，是工业中较为可靠、能实时响应的监控系 统。全局分布式数据库将功能分散到多个可并行运行 的独立站点，而非集中到一个中央处理器上，可集中 在指定的功能上不断运行，不因其他事件的干扰而影 响系统性能。
热工控制系统第二章(2)PPT课件
G (s ) Q c(s )
1
Q r(s ) R 1 R 2 C 1 C 2 s2 (R 1 C 1 R 2 C 2 R 2 C 1 )s 1
传递函数是研究线性系统动态特性的重要工具， 利用这一工具，可以大大简化对系统动态性能的分析 过程。例如对于初始条件为零的系统，不必先解微分 方程，而是直接根据系统传递函数的某些特征，利用 传递函数的零点和极点来研究系统的性能。另一方面 也可以把对系统性能的要求，转换成对传递函数的要 求，从而为系统的设计提供简便的方法。
零初始条件下，对上述方程中各项求拉氏变换可得：
.
6
(C 1 sR 1)I1(s)R 1I2(s)0
R 1 I 1 ( s ) ( R 1 R 2 ) I 2 ( s ) U i ( s )
R 2I2(s)U O (s)
综合以上各式可得系统传递函数为：
G(s)U U0 i((ss)) 111TTss
[解]：
对机械系统
•
•
(B 1 B 2 )X c (K 1 K 2 )X c B 1X c K 1 X r
取拉氏变换可得：
( B 1 B 2 ) S c ( s ) X ( K 1 K 2 ) X c ( s ) B 1 S r ( s ) X K 1 X r ( s )
因此系统的传递函数为：
q
c
h2
R2
令初始条件为零， 两边拉氏变换可得
.
Q r ( s ) Q 0 ( s ) C 1 sH 1 ( s )
Q
0
(
s
)
H 1(s) H R1
2 (s)
Q
0
(
s
)
C 2 sH
2 (s)
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q
c
h2
R2
令初始条件为零， 两边拉氏变换可得
Qr (s) Q0 (s) C1sH1(s)
Q0 Q0
(s) (s)
H1(s) H R1
C2 sH 2 (s)
2
(s)
Qc
(s)
H2 (s) R2
消去中间变量 H1 (s), H 2 (s) 和 Q0 (s) ，可得：
G(s) Qc (s)
1
Qr (s) R1R2C1C2 s 2 (R1C1 R2C2 R2C1 )s 1
传递函数是研究线性系统动态特性的重要工具， 利用这一工具，可以大大简化对系统动态性能的分析 过程。例如对于初始条件为零的系统，不必先解微分 方程，而是直接根据系统传递函数的某些特征，利用 传递函数的零点和极点来研究系统的性能。另一方面 也可以把对系统性能的要求，转换成对传递函数的要 求，从而为系统的设计提供简便的方法。
因此系统的传递函数为：
X c (s)
B1s K1
X r (s) (B1 B2 )s K1 K 2
对电路系统
( R1
R2
•
)U
c
(1 C1
1 C2
)U
c
•
R1 U r
1 C1
U
r
取拉氏变换可得：
(R1
R2 )SU c (s)
( 1 C1
1 C2
)U c (s)
R1SU r (s)
1 C1
传递函数是经典控制理论中最重要的数学模 型之一。采用传递函数的主要优点为：
不必求解微分方程就可以研究在零初始条 件下系统在输入作用下的动态过程。
可以了解系统参数或结构变化对系统动态
过程的影响。 可以将对系统性能的要求转化为对传递函 数的要求。
2.2.2 传递函数的基本概念
[传递函数的定义]：线性定常系统在零初
R1 R2
R2
[例2-7] 求上一节例2-3机械系统与电路系统的传递
函数 Xc (s) 和 Uc (s) 。
Xr (s)
Ur (s)
[解]：
对机械系统
•
•
(B1 B2 ) X c (K1 K 2 ) X c B1 X c K1 X r
取拉氏变换可得：
(B1 B2 )SX c (s) (K1 K2 ) X c (s) B1SX r (s) K1X r (s)
2.2.3 典型环节及其传递函数
任何一个复杂系统都是由有限个基本环节组合 而成的。基本环节通常分为以下六种：
（一）比例环节：
[a0sn a1sn1 an1s an ]C(s) [b0sm b1sm1 bm1s am ]R(s)
于是，由定义得系统传递函数为：
G(s)
C(s) R(s)
b0 s m b1s m1 bm1s bm a0 s n a1s n1 an1s an
M (s) N (s)
R1 R2
R2
方法2(利用等效阻抗方法)：
基本元件的复阻抗可用传递函数表示为：
电阻R：G(s)
U (s) I (s)
R
电容C：G(s)
U (s) I (s)
1 Cs
电感L：G(s) U (s) Ls
I (s)
前面系统用复阻抗表示可得：
根据电路知识可得：
Uo
R2
Ui
1 Cs
1
R2
R1
始条件下输出量的拉氏变换与输出量的拉氏变换 之比。
设线性定常系统可以由下述n阶线性常微分方 程描述：
dn
Байду номын сангаасd n1
d
a0 dt n c(t) a1 dt n1 c(t) an1 dt c(t) anc(t)
b0
dm dt m
r (t )
b1
d m1 dt m1
r (t )
bm1
d dt
其中： M (s) b0 s m b1s m1 bm1s bm
N (s) a0 s n a1s n1 an1s an
传递函数的特点:
传递函数的概念适用于线性定常系统，它与线性常 系数微分方程一一对应。
物理性质和学科类别截然不同的系统可能具有完全 相同的传递函数。而研究某传递函数所得结论可适 用于具有这种传递函数的各种系统。
r (t )
bm r (t )
式中：c(t)是系统输出量，r(t)是系统输入量，a 和b是与系统结构和参数有关的常系数。
设r(t)和c(t)及其各阶系数在t=0时的值均为 零，即零初始条件，则对上式中各项分别求拉氏变 换，并令C(s)＝L[c(t)]，R(s)=L[r(t)]，可得s的 代数方程为：
传递函数与系统输入和初始条件无关。 传递函数是s的有理分式，对实际系统而言分母的阶
次n大于分子的阶次m，此时称为n阶系统。
[例2-6] 求下图所示系统的传递函数
方法1：
1 C
i1dt
R1i1
R1i2
0
R1i2 R1i1 R2i2 ui
R2i2 uO
零初始条件下，对上述方程中各项求拉氏变换可得：
Ur
(s)
因此系统的传递函数为：
Uc (s)
R1S
1 C1
Ur (s)
( R1
R2 )S
(1 C1
1 C2
)
[例2-8] 求如图所示液面系统的传递函数 G(s) Qc (s)
Qr (s)
[解]：原始微分方程为：
q r
q0
C1
dh1 dt
q0 q0
(h1 h2 ) R1
qc
C2
dh2 dt
R2 (R1Cs 1) R2 (R1Cs 1) R1 R2 (R1Cs 1) R2 R1Cs R1 R2
其中：
( R1 R2 R2 R1C s 1)
R2 R1 R2
1 1 Ts
( R1 R2 )( R2 R1C s 1) 1 Ts
R2
R1 R2
T R1R2C R1 R2
(1 Cs
R1 ) I1 (s)
R1I 2 (s)
0
R1I1 (s) (R1 R2 )I 2 (s) U i (s)
R2 I 2 (s) U O (s)
综合以上各式可得系统传递函数为：
G(s) U 0 (s) 1 1 Ts Ui (s) 1 Ts
其中：T R1R2C R1 R2
2.2 传递函数
2.2.1 概述
控制系统的是在时间域内描述系统动态性能的数学 模型，在给定外作用及初始条件下，可以通过求解微分 方程得到系统的输出响应。该方法比较直观，但是如果 系统的结构和某个参数变化时，就要重新列写并求解微 分方程，不便于对系统进行分析和设计。
用拉氏变化法求解微分方程时，可以得到控制系统 在复数域的数学模型－传递函数。