熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)70359

1、熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目燃燒控制系統(tǒng)目錄第一部分 多容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的求取 .11.1、導(dǎo)前區(qū) .11.2、惰性區(qū) .2第二部分 單回路系統(tǒng)參數(shù)整定 .32.1、確定主調(diào)節(jié)器參數(shù)并利用 matlab 仿真分析 .3 2.2、分析不同主調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響 .5第三部分 串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定 .93.1、主蒸汽壓力串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定 .93.2、分析不同負(fù)荷變化對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響 .12第四部分 四川萬(wàn)盛電廠燃燒控制系統(tǒng) sama 圖分析 .134.1、送風(fēng)控制系統(tǒng) sama 圖簡(jiǎn)化 .134.2、燃料控制系統(tǒng) sama 圖簡(jiǎn)化 .144.3、引風(fēng)控制系統(tǒng) sama 圖簡(jiǎn)化 .15第

2、五部分 設(shè)計(jì)總結(jié) .16第一部分 多容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的求取某主汽溫對(duì)象不同負(fù)荷下導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對(duì)象動(dòng)態(tài)如下：導(dǎo)前區(qū)：惰性區(qū)：-0.815324 s 2 +36 s +11.27638806720 s 6 +12654365 s 5 +1719343 s 4 +124590 s 3 +5078 s 2 +110 s +1對(duì)于上述特定負(fù)荷下主汽溫導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對(duì)象傳遞函數(shù)，可以用兩點(diǎn)法求上述主汽溫對(duì)象的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)形式為 w(s)=k(ts +1)n,再利用 matlab 求取階躍響應(yīng)曲線，然后利用兩點(diǎn)法確定對(duì)象傳遞函 數(shù)。1.1 導(dǎo)前區(qū)利用 matlab 搭建對(duì)象傳遞函數(shù)模型如圖所示：1曲線

3、放大系數(shù) k=0.815y(t1)=0.4*0.815=0.326；y(t2)=0.8*0.815=0.652；t1=25.885;t2=55.000;1.075t1 t1+t2則：n=( +0.5) 2=2.11922 t= 18.723t2-t1 2.16n則有：w(s) =0.815(18.723s +1)21.2 惰性區(qū)利用 matlab 搭建對(duì)象傳遞函數(shù)模型如圖所示：曲線放大系數(shù) k=1.276y(t1)=0.4*1.276=0.51；t1=94.66;2100y(t2)=0.8*1.276=1.02；t2=146.10;1.075t1 t1+t2則：n=( +0.5) 2=6.11

4、6 t= 18.4t2-t1 2.16n則有：w(s) =1.276(18.4s +1)62、單回路系統(tǒng)參數(shù)整定2.1、確定主調(diào)節(jié)器參數(shù)并利用 matlab 仿真分析根據(jù) w =pt ( m +ctg )n1k =p p p k ( m sin +cos )n nn采用等幅振蕩法確定調(diào)節(jié)器參數(shù)時(shí)相當(dāng)于 m =00（1）w(s)=1.276 (18.4s +1)6為對(duì)象進(jìn)行參數(shù)整定k =p1p1.5(cos )66=1.856在 matlab 中進(jìn)行仿真分析，過(guò)程如下：其中 in1ou1 模塊如下圖：3仿真后系統(tǒng)輸出為：根據(jù)等幅振蕩是比例增益（ kpk=1.856）和系統(tǒng)輸出輸出曲線確定的等幅振

5、蕩周期（ tk=200）,可以查表確定當(dāng)系統(tǒng)衰減率 =0.75 時(shí)調(diào)節(jié)器參數(shù) k =1.1114 pk =0.011114 k =27.785。 i d投入閉環(huán)運(yùn)行，觀察運(yùn)行效果。代入上述圖中在 matlab 中進(jìn)行仿真分析，實(shí)際系統(tǒng)效果 圖形為：42.2分析不同主調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響（1）增大比例增益 kp 為原參數(shù)二倍1、增大和減少 kp 對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響kp 增大時(shí)，當(dāng) kp=1.444 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖：kp 減小時(shí)，當(dāng) kp=0.8 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖：52、增大和減少 k 對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響ik 增大時(shí)，當(dāng) k =0.0122 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： i

6、 ik 減小時(shí)，當(dāng) k =0.01 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： i i63、增大和減少 k 對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響dk 增大時(shí)，當(dāng) k =30 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： d dk 減小時(shí)，當(dāng) k =25 時(shí)，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： d d7id4、同時(shí)改變kpkikd對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響，系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的輸出如下：如 k =1.2 k =0.02 k =30時(shí) p：通過(guò)改變 k , k , k 的大小，觀察階躍響應(yīng)曲線，可知比例作用可使 p i d調(diào)節(jié)過(guò)程趨于穩(wěn)定，但在單獨(dú)使用時(shí)，使被調(diào)量產(chǎn)生靜態(tài)偏差；積分作用能使被調(diào)量無(wú)靜態(tài)偏差，但單獨(dú)使用時(shí)，會(huì)使調(diào)節(jié)過(guò)程變成振蕩甚至不穩(wěn)定；微分作用能有效地

7、減少動(dòng)態(tài)偏差，但不能單獨(dú)使用。8t t223 串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定3.1、主蒸汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定在 matlab 軟件的 simulink 工具箱中，打開一個(gè) simulink 控制系統(tǒng)仿真界面，根據(jù)圖示的過(guò)熱汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖建立仿真組態(tài)圖如下，其中主汽溫對(duì)象選取 100負(fù)荷下的導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對(duì)象傳遞 函數(shù)。其中 in1ou1 模塊為：1、首先整定內(nèi)回路，即副調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定將中主回路反饋系數(shù)r1設(shè)為 0，同時(shí)令主調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)k =1p1，積分系數(shù)k =0i1，微分系數(shù)k =0d 1。將階躍信號(hào)輸出模塊（step）的終值（final value）設(shè)為過(guò)熱蒸汽溫度的穩(wěn)態(tài)值 53

8、5，仿真時(shí)間設(shè)為 1000s，逐漸增加副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp 2，在響應(yīng)曲線顯示器 scope1 中觀察溫度 的變化，使溫度 盡快達(dá)到穩(wěn)定，并盡量接近穩(wěn)態(tài)值419.28oc，此時(shí)的比例系數(shù) k 即為副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。p 2調(diào)節(jié)完成后得：kp 2=4.5,仿真運(yùn)行效果如下圖：9 1 k2、整定外回路，即主調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定圖中主回路反饋系數(shù) r 改為 1，副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) k 保持上一步1 p 2的整定參數(shù)不變，仿真時(shí)間設(shè) 1000s，逐漸增加主調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp1，在響應(yīng)曲線顯示器 scope中觀察溫度t1的變化，直至響應(yīng)曲線出現(xiàn)等幅振蕩，記下此時(shí)的比例系數(shù)kp1d = 同時(shí)通過(guò)響應(yīng)曲 k

9、 p1 線可以確定振蕩周期tk，查表即可確定調(diào)節(jié)器參數(shù)值調(diào)節(jié)完成后由圖得：kp1=2.02t =220k其仿真運(yùn)行圖如下：10計(jì)算主調(diào)節(jié)器的各參數(shù)： dk=1 1= =0.495kp1 2.02查表確定參數(shù)為：kp1=11.67dk=11.67 0.495=1.2097k =i11.67dk1 1= =0.0110 0.5t 1.67 0.495 0.5 220kkd 1=0.25 0.5t 0.25 0.5 220k =1.67d 1.67 0.495 k=33.267整定結(jié)果t1的變化如圖所示：3、完成參數(shù)整定后，在 500s 時(shí)加入減溫水?dāng)_動(dòng)，即將階躍信號(hào)輸出模塊（step1）的相應(yīng)時(shí)間

10、（step time）設(shè)為 500，終值（fianl value）設(shè)為 1000 ，仿真后在相應(yīng)曲線顯示器上觀察減溫水增加后對(duì)過(guò)熱氣 溫 t1 的影響。相應(yīng)曲線為：113.2、分析不同負(fù)荷變化對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響將過(guò)熱汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)仿真組態(tài)圖中導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)和惰性區(qū)傳遞 函 數(shù) 改 為 75% 負(fù) 荷 下 主 汽 溫 的 函 數(shù) ( 可 求 得 導(dǎo) 前 區(qū) 函 數(shù) 為-1.657(20.25s +1)2，惰性區(qū)函數(shù)為1.202 (27.05s +1)7) 并保持主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)不變，t1 仿真曲線為：所以可以看出當(dāng)負(fù)荷升高為 100%是時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差變小，并且 達(dá)到平衡的時(shí)間變短了。

11、12第四部分四川萬(wàn)盛電廠熱工系統(tǒng) sama 圖分析燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，并確保燃燒過(guò)程在安全經(jīng)濟(jì)工況下進(jìn)行。由燃料量控制、送 風(fēng)量控制和引風(fēng)量控制等子系統(tǒng)組成。4.1、送風(fēng)控制系統(tǒng)總風(fēng)量lag風(fēng)量指令 ba+ +- nn-kf(x) y-ty+tabh l h lia+ni iyt+i a t i i a taynth lnaynth lnnayt aytl hh lzt送風(fēng)機(jī) a 動(dòng)葉控制指令zt送風(fēng)機(jī) b 動(dòng)葉控制指令送風(fēng)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉位置，控制送風(fēng)量。兩側(cè)風(fēng)量分別經(jīng)溫度修正，與磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)熱風(fēng)、排粉機(jī)冷風(fēng)之和作為總風(fēng)量；調(diào)節(jié)器

12、總風(fēng)量設(shè)定值由空氣 - 燃料指令回路產(chǎn)生。送風(fēng)調(diào)節(jié)器接受風(fēng)量指令信號(hào)，與總送風(fēng)量信號(hào)進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)器對(duì)其偏差進(jìn)行比例積分運(yùn)算，輸出送往送風(fēng)機(jī) a,b 控制回路，調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)擋板 的開度。風(fēng)量指令經(jīng)函數(shù) f（x）后作為前饋信號(hào)。134.2、燃料控制系統(tǒng)pi piaaf(x)kkddth li a tta b c d e l h總?cè)剂狭啃盘?hào)由投入運(yùn)行的給粉機(jī)轉(zhuǎn)速之和和燃油流量相加產(chǎn)生，根據(jù)設(shè)計(jì)煤種的低位發(fā)熱量和燃油的發(fā)熱量換算出油煤折算系數(shù)。鍋爐主控輸出與修正后的實(shí)際風(fēng)量經(jīng)低選形成燃料指令，燃料 -空氣交叉限制實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷表動(dòng)過(guò)程中保證煤能夠充分燃燒。燃燒調(diào)節(jié)器接受燃料指令信號(hào)，并將其與實(shí)際燃料量信號(hào)

13、比較，然后對(duì)二者的偏差進(jìn)行比例積分運(yùn)算，其輸出經(jīng)多輸出接口組件分配 給各層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速控 制回路，調(diào)節(jié)各層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速。144.3、引風(fēng)量控制爐膛壓力 pi pi pi送風(fēng)量 baab-+ hlf(x)pksddthhlntyty-nty+ti a i i a i a ti i a tnytntaynta tlayyntntta tyttnyntytnlh lhzt引風(fēng)機(jī)a靜葉調(diào)節(jié)zt引風(fēng)機(jī)b靜葉調(diào)節(jié)引風(fēng)控制系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的靜葉位置。選三個(gè)爐膛壓力測(cè)量信號(hào)中的中間值作為爐膛壓力信號(hào)，與給定值進(jìn)行比較，其偏差經(jīng)引風(fēng)調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運(yùn)算后，輸出送至各引風(fēng)機(jī)控制回路去調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)擋板的開度。由于爐膛壓力測(cè)量信號(hào)波動(dòng)大，為防止執(zhí)行器不必要的頻繁動(dòng)作，在調(diào)節(jié)器中引入非濾波作用。送風(fēng)指令經(jīng)滯后環(huán)節(jié)作為前饋信號(hào)，以保證負(fù)荷變化時(shí)，引風(fēng)與送風(fēng)協(xié)調(diào)動(dòng)作。15第五部分設(shè)計(jì)總結(jié)接近兩周的熱工控制課程設(shè)計(jì)終于做完了，感覺(jué)受益匪淺。雖然中途遇到了很多困難以及迷惑，但是通過(guò)查看書籍以及向同學(xué)求教最終能夠把課程設(shè)計(jì)完成。同時(shí)也掌握了 matlab 軟件的用法，最后一部分也鞏固了之前單元機(jī)組運(yùn)行原理課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的軟件 visio 的 用法。課程設(shè)計(jì)是將在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)靈活運(yùn)用融會(huì)貫通，很