火力發(fā)電廠熱控自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一(經(jīng)典終極版)

1、羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄

2、膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈

3、羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅

4、芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿

5、肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄

6、羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈

7、膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞

8、羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈襖蒄蒆蝕節(jié)蒃蠆羆膈蒂螁蝿肄蒁蒁羄羀蒀薃螇艿薀蚅羃膅蕿螈螅肁薈蕆羈羇膄蝕螄羃膃螂聿芁膃蒂袂膇膂薄肇肅膁蚆袀罿膀螈蚃羋艿蒈衿膄羋薀蟻?lái)逼P螃袇肆芇蒂螀羂芆薅羅芁芅蚇螈膇芄蝿羃肅芃葿螆罿莂薁羂裊莂蚄螄膃莁莃羀腿莀薆袃肅荿蚈肈羈莈螀袁芀莇蒀蚄膆莆薂衿肂蒆蚄螞羈蒅莄袈 前 言由于用戶對(duì)電能在質(zhì)上的提高和量上的增加，電能做為特殊商品，發(fā)、供、用電必

9、須同時(shí)進(jìn)行，發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行越來(lái)越重要；由于用戶的用電結(jié)構(gòu)也在變化，使得電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差加大，發(fā)電機(jī)組要求有調(diào)峰能力，對(duì)這種電網(wǎng)負(fù)荷指令的隨時(shí)變化要求能夠快速穩(wěn)定地響應(yīng)；由于單元機(jī)組容量的逐步增大，機(jī)組的熱工參數(shù)的提高，熱工被控對(duì)象變得越來(lái)越復(fù)雜；所有的這些，都對(duì)火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)控制提出了更新更高的要求。本書(shū)在介紹了自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制理論的基礎(chǔ)上，以300mw火力發(fā)電單元機(jī)組為控制對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)以及蒸汽溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了討論，內(nèi)容包括的被控設(shè)備的工藝流程、控制系統(tǒng)的任務(wù)、被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性和燃煤機(jī)組常用的幾種控制策略，并對(duì)控制方案中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了

10、剖析。本書(shū)注重它的實(shí)用性和可操作性。在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本控制理論的內(nèi)容里，介紹的主要是從事熱工控制專業(yè)工作人員所必須要掌握的內(nèi)容，而重點(diǎn)放在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法上，如被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)獲得方法、閥門及風(fēng)門擋板的特性試驗(yàn)方法、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)和整定方法等等，有些試驗(yàn)方法是根據(jù)我們長(zhǎng)年在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)措施編寫(xiě)而成，具有很強(qiáng)的可操作性。在介紹協(xié)調(diào)、燃燒、給水和汽溫控制系統(tǒng)的章節(jié)里，所列舉的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制邏輯、直至系數(shù)設(shè)置和參數(shù)整定，大多是在運(yùn)行機(jī)組上的實(shí)例，具有參考價(jià)值。本書(shū)注意了所述內(nèi)容的通用性。對(duì)同一控制對(duì)象而使用較為普偏的多種控制策略都作了介紹和討論，并分析了各種控制策

11、略的特點(diǎn)。比如協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的直接能量平衡控制策略和間接能量平衡控制策略、燃料控制系統(tǒng)中的燃料控制器指令調(diào)節(jié)磨煤機(jī)一次風(fēng)量和調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的給煤機(jī)轉(zhuǎn)速等等。本書(shū)還注意到編寫(xiě)依據(jù)的實(shí)時(shí)性和先進(jìn)性，以電力行業(yè)最新的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、導(dǎo)則、要求和法規(guī)規(guī)定為依據(jù)編寫(xiě)而成。例如，在給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)信號(hào)測(cè)量這一節(jié)中，防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要點(diǎn)國(guó)電發(fā)2000589號(hào)和國(guó)家電力公司電站鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)配置、安裝和使用若干規(guī)定（試行）【國(guó)電發(fā)（2001）795號(hào)】作為汽包水位補(bǔ)償運(yùn)算的依據(jù)；又如，在模擬量控制系統(tǒng)性能指標(biāo)中，編寫(xiě)依據(jù)是2001年國(guó)家經(jīng)貿(mào)委頒布執(zhí)行的火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)運(yùn)行檢修導(dǎo)則【dl/t7

12、742001】，該導(dǎo)則針對(duì)單機(jī)容量300mw及以上采用分散控制系統(tǒng)（dcs）的火力發(fā)電機(jī)組而制定，是目前熱控專業(yè)對(duì)分散控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修和維護(hù)的最新導(dǎo)則。另外，本書(shū)還對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的快速甩負(fù)荷（fcb）邏輯，從意義上、功能上、以及組態(tài)上進(jìn)行了實(shí)例分析，由于目前試驗(yàn)難度比較大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定的風(fēng)險(xiǎn)，這里供各位同行討論。呂佳同志為本書(shū)繪制了所有的插圖，在此表示衷心感謝！由于作者水平有限，加之編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中的描述地不夠詳細(xì)，謬誤和不妥之處也在所難免，敬請(qǐng)各位批評(píng)指正。何育生二00三年十月目 錄第一章.自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)1第一節(jié) 引言1第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本概念2第三節(jié) 熱工對(duì)象動(dòng)

13、態(tài)特性的特點(diǎn)6第四節(jié) 調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性19第五節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)23第六節(jié) 閥門和風(fēng)門擋板的特性試驗(yàn)27第七節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定方法29第八節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法35第九節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的前饋控制36第十節(jié) 用sama圖表示的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖38第二章.蒸汽溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)41第一節(jié) 汽溫控制系統(tǒng)的任務(wù)41第二節(jié) 汽溫控制系統(tǒng)的對(duì)象特性41第三節(jié) 過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)45第四節(jié) 汽溫控制系統(tǒng)細(xì)節(jié)分析49第五節(jié) 再熱汽溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53第三章.給水自動(dòng)控制系統(tǒng)55第一節(jié) 給水系統(tǒng)信號(hào)的測(cè)量55第二節(jié) 給水控制系統(tǒng)的任務(wù)64第三節(jié) 給水控制系統(tǒng)的對(duì)象特性65第四節(jié) 給水系統(tǒng)的設(shè)備配置

14、68第五節(jié) 給水全程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)70第六節(jié) 給水控制系統(tǒng)細(xì)節(jié)分析73第四章.燃燒控制系統(tǒng)77第一節(jié) 燃燒控制系統(tǒng)任務(wù)77第二節(jié) 燃燒控制系統(tǒng)的對(duì)象特性77第三節(jié) 燃燒控制系統(tǒng)的控制策略80第四節(jié) 燃燒各控制子系統(tǒng)的分析83第五章.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)93第一節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)93第二節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的對(duì)象特性94第三節(jié) 機(jī)組的負(fù)荷控制方式96第四節(jié) 協(xié)調(diào)控制的控制策略99第五節(jié) 機(jī)組負(fù)荷指令和壓力設(shè)定值的形成回路105第六節(jié) 機(jī)組負(fù)荷指令的限制運(yùn)算邏輯107 第一章. 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 引言火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程是將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源的過(guò)程，對(duì)于燃煤機(jī)組，就是將燃煤中的化學(xué)能依次轉(zhuǎn)

15、換為熱能、機(jī)械能，獲得電能。電力生產(chǎn)過(guò)程中除了必須保證產(chǎn)生的電能滿足一定的電量和質(zhì)量要求外，同時(shí)主要保證生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)。這就要求生產(chǎn)過(guò)程必須在預(yù)定的工況下進(jìn)行。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中總會(huì)經(jīng)常受到各種因素的干擾和影響，首先，機(jī)組的負(fù)荷決定于用戶的需要，即網(wǎng)調(diào)的agc指令，隨時(shí)變動(dòng)的負(fù)荷影響機(jī)組的穩(wěn)定工作，這種來(lái)自外界的干擾稱為外擾。其次，即使機(jī)組帶固定的基本負(fù)荷運(yùn)行但它們的運(yùn)行工況也會(huì)不停變動(dòng)，例如燃煤品種的變化、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的抖動(dòng)、運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)變化等情況的都會(huì)影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行；進(jìn)而影響整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定。這類來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的擾動(dòng)稱之為內(nèi)擾。因此，機(jī)組的運(yùn)行工況經(jīng)常由于外擾或內(nèi)擾而發(fā)生變動(dòng)。任何工況的

16、變化都會(huì)引起機(jī)組某些運(yùn)行參數(shù)的變化，從而使運(yùn)行工藝參數(shù)發(fā)生變化而偏離規(guī)定值。過(guò)去的小型機(jī)組可以部分或全部地由人工調(diào)節(jié)。在這種情況下運(yùn)行人員必須時(shí)刻監(jiān)視儀表的指示值，檢查設(shè)備的的工作情況并根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行特性進(jìn)行的分析，作出正確的判斷和及時(shí)的調(diào)整。運(yùn)行人員對(duì)變化的參數(shù)及時(shí)進(jìn)行操作對(duì)它們加以控制，以使這些參數(shù)保持為生產(chǎn)所期望的數(shù)值這一操作控制過(guò)程就是調(diào)節(jié)。隨著機(jī)組容量的增大，蒸汽參數(shù)地提高以及分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，這個(gè)機(jī)組的結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜，因此，對(duì)運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)的要求也愈來(lái)愈高，人工調(diào)整已不能滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求，有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)告訴我們，某300mw機(jī)組在升負(fù)荷過(guò)程中，汽包給水控制如果不能及時(shí)地投入自

17、動(dòng)調(diào)節(jié)，而靠運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，則難以將機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在高負(fù)荷運(yùn)行。因此，需要將這個(gè)對(duì)參數(shù)的操作控制過(guò)程用一套自動(dòng)控制裝置來(lái)代替人工操作，完成調(diào)節(jié)任務(wù)，這就是自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)節(jié)是一門能自動(dòng)維持生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)為要求值，以使生產(chǎn)過(guò)程保持在規(guī)定的工況下運(yùn)行的自動(dòng)控制技術(shù)。第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本概念一 術(shù)語(yǔ)1 被調(diào)對(duì)象：被調(diào)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程或工藝設(shè)備稱為被調(diào)對(duì)象。2 調(diào)節(jié)設(shè)備如傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等用于代替人的眼睛，大腦和手來(lái)完成調(diào)節(jié)任務(wù)的裝置，稱調(diào)節(jié)設(shè)備。3 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：調(diào)節(jié)設(shè)備和被調(diào)對(duì)象構(gòu)成的具有調(diào)節(jié)功能的統(tǒng)一體稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。4 被調(diào)量：被調(diào)對(duì)象中需要加以控制和調(diào)節(jié)的物理量，叫做被調(diào)量

18、或被調(diào)參數(shù)。不能把對(duì)象中流入或流出的物質(zhì)如水、汽等工作介質(zhì)當(dāng)做被調(diào)對(duì)象的被調(diào)量。5 給定值：根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的要求，規(guī)定被調(diào)量應(yīng)達(dá)到并保持的數(shù)值，叫做被調(diào)量的給定值。6 輸入量：輸入到調(diào)節(jié)系統(tǒng)中并對(duì)被調(diào)參數(shù)產(chǎn)生影響的信號(hào)（包括給定值和擾動(dòng)）叫做輸入量。不可把調(diào)節(jié)設(shè)備使用的能源（如壓縮空氣、電源等）當(dāng)做調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入量。7 擾動(dòng)：引起被調(diào)量變化的各種因素稱為擾動(dòng)。階躍變化的擾動(dòng)叫做階躍擾動(dòng)。8 反饋：把輸出量的全部或部分信號(hào)送到輸入端稱為反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)極性相同時(shí)稱為正反饋；極性相反時(shí)稱為負(fù)反饋。9 開(kāi)環(huán)與閉環(huán)：輸出量和輸入量之間存在反饋回路的系統(tǒng)叫做閉環(huán)系統(tǒng)；反之，稱為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。二 自動(dòng)調(diào)

19、節(jié)系統(tǒng)的分類工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所應(yīng)用的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的形式是多種多樣的，為了分析各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性，根據(jù)不同的分析方法有不同的分類。1 按給定值變化規(guī)律區(qū)分，有定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)和隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值在系統(tǒng)工作過(guò)程中是恒定的。擾動(dòng)作用會(huì)使被調(diào)量偏離給定值，在調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后被調(diào)量能回到（或接近）給定值。鍋爐的汽包水位等調(diào)節(jié)系統(tǒng)都屬于這類系統(tǒng)，在任何負(fù)荷下，在任何時(shí)間，汽包水位的定值都是不變化的。按調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后被調(diào)量與給定值之間偏差的情況，定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)又分為有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無(wú)差調(diào)節(jié)。有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量與給定值之間存在靜差。具有比例調(diào)節(jié)規(guī)律的調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)

20、。無(wú)差調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量與給定值之間不存在靜差。通常，采用比例積分調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是一種無(wú)差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，按預(yù)先確定的時(shí)間函數(shù)變化的。例如在鍋爐按升溫、升壓曲線啟動(dòng)的過(guò)程中，汽溫汽壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)。隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值既不恒定又不按預(yù)定的規(guī)律變化，而是決定于某些外來(lái)因素。系統(tǒng)的輸出跟著給定值變化，所以又稱為跟蹤系統(tǒng)。例如鍋爐煙氣含氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，含氧量的定值隨負(fù)荷變化而變化。按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)分，有閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。輸出量和輸入量之間存在反饋回路的系統(tǒng)叫做閉環(huán)系統(tǒng)，大多的調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是閉環(huán)調(diào)

21、節(jié)系統(tǒng)，如高低加水位等定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。輸出量和輸入量之間不存在反饋回路的系統(tǒng)叫做開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，如某300mw機(jī)組的燃料風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（fuel air damper control）和燃燼風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(overfire air damper control)都是開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。既有開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)作用又有閉環(huán)調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)效果比一般閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的更好，如采用前饋信號(hào)的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都屬于復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中的前饋調(diào)節(jié)，是開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，如引入蒸汽流量作為前饋信號(hào)的汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，引入總風(fēng)量作為前饋信號(hào)的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等。2 按調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)閉環(huán)回路的數(shù)量來(lái)分，有單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。單回路調(diào)節(jié)

22、系統(tǒng)中只有一個(gè)被調(diào)量信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器的輸入端，只形成一個(gè)閉環(huán)回路。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)適用于簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)對(duì)象。如果調(diào)節(jié)對(duì)象有兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸出信號(hào)被反饋的調(diào)節(jié)器的輸入端，從而形成兩個(gè)以上的閉環(huán)回路的系統(tǒng)，則屬于多回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。帶有超前信號(hào)的汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，就是多回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3 按系統(tǒng)的特性來(lái)分，有線性調(diào)節(jié)系統(tǒng)和非線性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)前火電廠熱力生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的是線性、閉環(huán)定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上能滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。三 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理方框圖調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理方框圖是人們從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的一種描述系統(tǒng)組成原理的方法，用方框圖分析和綜合自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是非常方便的。在方框圖中，用方框表示各種環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)之間信

23、號(hào)的傳遞方向用帶箭頭的線段表示。用符號(hào)表示信號(hào)的疊加點(diǎn)，稱做比較器，箭頭指向的表示比較器的輸入量，箭頭離開(kāi)的表示比較器的輸出量。輸出量等于各輸入量的代數(shù)和。方框圖清楚地表示出自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中信號(hào)在個(gè)環(huán)節(jié)中的傳遞方向和順序，表示調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，在對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是很有用的。對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)而言，輸入量和輸出量是確定的每個(gè)環(huán)節(jié)受它前一個(gè)環(huán)節(jié)的作用，又按照它本身的特性輸出信號(hào)，并對(duì)下一個(gè)環(huán)節(jié)施加作用。每個(gè)環(huán)節(jié)的輸入量是引起該環(huán)節(jié)內(nèi)部發(fā)生運(yùn)動(dòng)的原因，其輸出量是該環(huán)節(jié)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。在就是說(shuō)，輸入量的變化引起輸出量的變化，而輸出量不會(huì)反過(guò)來(lái)去影響輸入量，這種特點(diǎn)稱做調(diào)節(jié)系統(tǒng)的單向性。方框圖同工藝流程圖

24、不同，方框圖中的信號(hào)線并不表示工質(zhì)的流向，而只表示調(diào)節(jié)系統(tǒng)中個(gè)環(huán)節(jié)之間的信號(hào)傳遞關(guān)系。在實(shí)際工作中，為便于分析問(wèn)題，可以把一個(gè)設(shè)備劃分成幾個(gè)環(huán)節(jié)，或者把幾個(gè)設(shè)備合并為一個(gè)環(huán)節(jié)。任何一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)或復(fù)雜的環(huán)節(jié)都可以看作是由若干個(gè)比較簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)組成的，這些簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)是按一定的信號(hào) 傳遞方式聯(lián)系起來(lái)的。系統(tǒng)的特性是由這些簡(jiǎn)單環(huán)節(jié)的特性綜合而成的。常規(guī)的熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由四大部分組成：調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量變送器和被控對(duì)象，用原理方框圖可以表示如下：圖1-1熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理方框圖調(diào)節(jié)器的作用是接受主信號(hào)和定值信號(hào)之間的偏差信號(hào)，進(jìn)行一定規(guī)律的運(yùn)算后產(chǎn)生一個(gè)調(diào)節(jié)作用送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通常用wt(s)表

25、示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常包括執(zhí)行器和閥門，它接受調(diào)節(jié)器送來(lái)的控制信號(hào)去完成被控對(duì)象的控制任務(wù)。通常用kz和kf表示。測(cè)量變送器由測(cè)量元件和變送器組成，它的作用是把系統(tǒng)中的被控信號(hào)測(cè)量出來(lái)，并把非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成能進(jìn)行控制運(yùn)算的電量信號(hào)，通常用kc來(lái)表示。在電廠熱工系統(tǒng)中，溫度信號(hào)采用熱電偶或熱電阻進(jìn)行測(cè)量，然后送進(jìn)dcs內(nèi)部進(jìn)行處理；流量信號(hào)采用節(jié)流孔板和噴嘴進(jìn)行測(cè)量，送差壓變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；水位信號(hào)通過(guò)測(cè)量筒產(chǎn)生差壓信號(hào)，送差壓變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；壓力信號(hào)送壓力變送器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。被控對(duì)象是指需要進(jìn)行控制的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程，通常用wd（s）表示，被控對(duì)象中需要進(jìn)行控制的物理量稱為被控制量。對(duì)于火力發(fā)電機(jī)組，被

26、控制量和相應(yīng)的控制手段可以用下表表示：被控制量控制手段汽包水位給水調(diào)節(jié)閥門、給水泵轉(zhuǎn)速主蒸汽溫度減溫水閥門開(kāi)度再熱汽溫?zé)煔庠傺h(huán)擋板、燃燒器傾角、減溫水閥門鍋爐負(fù)荷指令磨煤機(jī)一次風(fēng)量、給煤量爐膛負(fù)壓引風(fēng)擋板開(kāi)度、引風(fēng)勺管位置煙氣含氧量，送風(fēng)量送風(fēng)擋板開(kāi)度、動(dòng)葉導(dǎo)向、送風(fēng)勺管位置一次風(fēng)壓一次風(fēng)機(jī)擋板開(kāi)度、動(dòng)葉導(dǎo)向機(jī)組功率deh調(diào)門開(kāi)度、鍋爐燃燒率除氧器水位凝結(jié)水控制閥門開(kāi)度凝汽器水位化學(xué)水補(bǔ)水門開(kāi)度高低加水位高低加疏水門開(kāi)度第三節(jié) 熱工對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是指調(diào)節(jié)對(duì)象的輸入（調(diào)節(jié)作用和擾動(dòng)）發(fā)生變化時(shí)，其輸出（被調(diào)量）隨時(shí)間變化的規(guī)律。由于一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)受到多個(gè)輸入（

27、干擾）作用的影響，而在不同的輸入作用發(fā)生時(shí)，調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性一般是不同的，因此把調(diào)節(jié)對(duì)象的特性又區(qū)分為外擾特性和內(nèi)擾特性。所謂調(diào)節(jié)對(duì)象內(nèi)擾特性是調(diào)節(jié)器閥門開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)所引起被調(diào)量變化的情況，而外擾特性則是指對(duì)象在某一生產(chǎn)干擾發(fā)生變化時(shí)所引起的被調(diào)量的變化情況。對(duì)象內(nèi)擾動(dòng)態(tài)特性的掌握對(duì)研究自動(dòng)調(diào)節(jié)問(wèn)題的研究具有更重要的意義，因?yàn)閷?duì)象的內(nèi)擾動(dòng)態(tài)特性將直接影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程。圖1-2為引風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖。圖中調(diào)節(jié)對(duì)象是多輸入、單輸出的物理系統(tǒng)，如圖中虛線所示，引起被調(diào)量pf（s）變化的原因很多（調(diào)節(jié)作用,外部擾動(dòng)x），而且各個(gè)輸入信號(hào)引起被調(diào)量變化的動(dòng)態(tài)特性（w01，w02，）是不同的

28、，這是熱工對(duì)象的一個(gè)特點(diǎn)。圖1-2引風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖對(duì)于有些熱工對(duì)象（例如鍋爐汽輪機(jī)組），可能是多輸出的，即生產(chǎn)過(guò)程中要求控制的被調(diào)量有好幾個(gè)，而且，引起這些被調(diào)量變化的原因也是多種多樣的，回此，調(diào)節(jié)對(duì)象通常是一個(gè)多輸出的環(huán)節(jié)。一個(gè)多輸入多輸出的環(huán)節(jié)可以分解成若干個(gè)單輸入單輸出和環(huán)節(jié)。圖1-3為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖，它表示了一個(gè)二輸入二輸出對(duì)象。圖1-3協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖在研究熱工對(duì)象動(dòng)態(tài)特性時(shí)，應(yīng)該充分了解各種引起被調(diào)量變化的原因，并了解其全部動(dòng)態(tài)特性。熱工對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，原則上可以根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的機(jī)理和生產(chǎn)調(diào)備的具體結(jié)構(gòu)，用理論分析和計(jì)算的方法得出。但是，熱工生產(chǎn)

29、過(guò)程一般是物質(zhì)和能量的傳遞過(guò)程，用解析分法獲得動(dòng)態(tài)特性比較復(fù)雜，因此，通常采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法來(lái)了解熱工對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。在各種測(cè)試動(dòng)態(tài)特性的方法中，應(yīng)用最普遍的是測(cè)出對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線。下面從熱工對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線出發(fā)，研究一下熱工對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)。要全面了解調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，必須了解被調(diào)量的各種輸入作用下的動(dòng)態(tài)特性，這里更重要的是調(diào)節(jié)輸出（調(diào)節(jié)量）作用下調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析，大多數(shù)熱工對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性具有圖14(a)和圖14(b)所示的形狀。圖14表示，熱工對(duì)象盡管千差萬(wàn)別，但是，按它的階躍響應(yīng)特性基本上可以劃分成兩類，一類是有自平衡能力的，如圖14（a）所示，另一類

30、是無(wú)自平衡能力的，如圖14（b）所示。從兩類響應(yīng)曲線可以看出，熱工調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的基本特點(diǎn)是：一開(kāi)始被調(diào)量并不立即有顯著變化，而且達(dá)到新的平衡需要一個(gè)非周期的過(guò)程，這說(shuō)明熱工對(duì)象有一定的遲延和慣性，過(guò)渡過(guò)程是不振蕩的，在曲線的最后階段，被調(diào)量可能達(dá)到新的平衡（圖14(a)），也可能被調(diào)量不斷變化，而其變化速度趨近于某一數(shù)值（圖14(b)），前者稱為自平衡能力的對(duì)象，后者稱為無(wú)自平衡的對(duì)象。圖14熱工對(duì)象典型的階躍響應(yīng)特性曲線(a)有自平衡能力 (b)無(wú)自平衡能力一 調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特征參數(shù)當(dāng)獲取了調(diào)節(jié)對(duì)象的階躍應(yīng)試驗(yàn)曲線之后，如何來(lái)判斷該對(duì)象的可控性能呢？工程上常用階躍響應(yīng)曲線上的幾個(gè)特

31、征參數(shù)來(lái)說(shuō)明之。1 有自平衡能力的對(duì)象所謂對(duì)象有自平衡能力，就是指在階躍輸入擾動(dòng)下，不需要經(jīng)過(guò)外加調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)對(duì)象的被調(diào)量經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后能自己穩(wěn)定在一個(gè)新的平衡狀態(tài)。如主蒸汽溫度等被控對(duì)象特性屬于有自平衡能力的對(duì)象。圖14（a）所示為有自平衡能力對(duì)象的單位階躍響應(yīng)曲線，在此階躍響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)作切線，與被調(diào)量的起始值和最終平衡值的橫坐標(biāo)軸線相交，得時(shí)間間隔和tc，并把被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)變化量記作y（），由此可定義下列特征參數(shù)。自平衡系數(shù)（或自平衡率）式中0階躍輸入量的幅值。 表示對(duì)象的輸出量（被調(diào)量）每變化一個(gè)單位，能克服多大的輸入不平衡。越大，對(duì)象的自平衡能力就越強(qiáng)。=0表示象沒(méi)有自平衡能力。的倒

32、數(shù)為y（）/0，它就是對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)k；（1） 時(shí)間常數(shù)tc如果被調(diào)量以曲線上的最大速度（即階躍響應(yīng)曲線上拐點(diǎn)q處的速度）變化，則從起始至最終平衡值所需的時(shí)間，就是對(duì)象的時(shí)間常數(shù)tc。tc=tb-ta（2） 遲延時(shí)間它是指從輸入信號(hào)階躍變化瞬間至切線與被調(diào)量起始值模軸交點(diǎn)間的距離，如圖14（a）所示。=ta2 無(wú)自平衡能力的對(duì)象所謂對(duì)象無(wú)平衡能力，是指在階躍輸入擾動(dòng)下，被調(diào)量在最后階段以一定的速度不斷變化，不能穩(wěn)定下來(lái)。如汽包水位等被控對(duì)象特性屬于無(wú)自平衡能力的對(duì)象。圖14（b）所示為無(wú)自衡能力對(duì)象的單位階躍響應(yīng)曲線，作該曲線的漸近線，與時(shí)間坐標(biāo)軸交于a點(diǎn)，得到時(shí)間間隔和傾斜角，與縱坐標(biāo)軸

33、交于b點(diǎn)，得到y(tǒng)(0),由此可定義下列特征參數(shù)：（1） 遲延時(shí)間從工作出發(fā)輸入信號(hào)階躍變化瞬間至漸近線與時(shí)間坐標(biāo)軸交點(diǎn)間的距離，即=ta反映了對(duì)象在階躍輸入作用下，被調(diào)量的變化速度由零變到接近于漸近線斜率所需的時(shí)間的長(zhǎng)短。（2） 響應(yīng)速度（飛升速度）式中o 階躍輸入量的幅值。 表示當(dāng)輸入信號(hào)單位階躍輸入時(shí)，階躍響應(yīng)曲線上的被調(diào)量的最大變化速度。有時(shí)也采用的倒數(shù)替作為特征參數(shù)，即 式中ta對(duì)象的響應(yīng)時(shí)間綜上所述，有自平衡能力的熱工對(duì)象可用（或tc），、三個(gè)特征參數(shù)來(lái)表示它的動(dòng)態(tài)特性；無(wú)自平衡能力的熱工對(duì)象可用、兩個(gè)特征參數(shù)來(lái)表示它的動(dòng)態(tài)特性。如果考慮到無(wú)自平衡能力的熱工對(duì)象的等于零，那么，不論對(duì)

34、象有無(wú)自平衡能力，都可統(tǒng)一用、三個(gè)特征參數(shù)來(lái)表征它們的動(dòng)態(tài)特性。雖然它們不能很確切地表達(dá)熱工對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，但是，這三個(gè)特征參數(shù)在熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程整定中是經(jīng)常要用到的。由試驗(yàn)得到的熱工對(duì)象階躍響應(yīng)曲線，可以通過(guò)數(shù)學(xué)處理的方法寫(xiě)出熱工對(duì)象的近似傳遞函數(shù)，從而為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進(jìn)一步分析研究和整定計(jì)算提供必要的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于圖14所示的典型熱工對(duì)象階躍響應(yīng)特性曲線，可用下列高階遞函數(shù)來(lái)近似描述：有自衡能力的對(duì)象：無(wú)自衡能力的對(duì)象：二 被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試方法1 試驗(yàn)獲得階躍響應(yīng)特性曲線：（1） 試驗(yàn)?zāi)康牧私獗徽{(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，掌握其純延時(shí)時(shí)間。飛升速度，慣性階數(shù)等特性參數(shù)，用以選擇調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控

35、制方案，設(shè)置有關(guān)系數(shù)，整定調(diào)節(jié)參數(shù)。（2） 試驗(yàn)方法在設(shè)備完好，運(yùn)行工況穩(wěn)定的條件下，對(duì)被調(diào)對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)量擾動(dòng)，擾動(dòng)量為額定量的1015，用dcs實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖同時(shí)記錄擾動(dòng)量和被調(diào)量等參數(shù)的變化曲線。 （3） 階躍擾動(dòng)的注意事項(xiàng)根據(jù)階躍響應(yīng)曲線可以清楚地判別對(duì)象的性質(zhì)，試驗(yàn)原理也很簡(jiǎn)單。但是，在生產(chǎn)實(shí)際中使用時(shí)會(huì)碰到一系列困難。首先，工藝設(shè)備（被控對(duì)象）正常運(yùn)行時(shí)總會(huì)存在著各種各樣的隨機(jī)干擾，使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生畸變，在分析試驗(yàn)結(jié)果時(shí)難于分辨試驗(yàn)輸入信號(hào)和隨機(jī)干擾對(duì)輸出的影響；其次，工藝設(shè)備運(yùn)行時(shí)往往不允許工藝參數(shù)作大幅度的變動(dòng)，這給階躍響應(yīng)試驗(yàn)帶來(lái)一定的限制；再其次，不可能得到真正的階躍輸入信號(hào)，因?yàn)?/p>

36、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)只能以有限的速度動(dòng)作；最后，工藝設(shè)備的缺陷和非線性會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。上述問(wèn)題的存在，嚴(yán)重時(shí)甚至使階躍響應(yīng)特性試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行?？傊跍y(cè)定階躍應(yīng)曲線時(shí)，隨機(jī)噪聲是一個(gè)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題，只有在足夠高的信噪比條件下，測(cè)試結(jié)果才是有效的。鑒于以上情況，為保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，在測(cè)定階躍特性曲線時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：a 根據(jù)設(shè)備運(yùn)行條件選擇合適的輸入信號(hào)幅值。為了區(qū)別試驗(yàn)輸入信號(hào)與隨機(jī)干擾信號(hào)，應(yīng)保證有足夠的輸入信號(hào)幅值。但要注意輸入信號(hào)幅值過(guò)大可能引起輸出信號(hào)超過(guò)允許的變化范圍。一般輸入信號(hào)的幅值取被控對(duì)象額定負(fù)荷的10%15%。b 在試驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)將工藝設(shè)備調(diào)整到適當(dāng)?shù)某跏脊r。如作負(fù)荷上升

37、擾動(dòng)的響應(yīng)曲線，則應(yīng)將被對(duì)象輸出調(diào)整到允許變動(dòng)范圍的下限值；反之，則應(yīng)將被控對(duì)象輸出調(diào)整到允許變動(dòng)的范圍的上限值。這就保證在試驗(yàn)過(guò)程中輸出信號(hào)在允許范圍內(nèi)變化，能獲得一條完整的試驗(yàn)曲線。c 在調(diào)整到預(yù)定的初始工況后，要使工藝設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間，然后再開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。d 由于受執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作速度的限制，輸入階躍信號(hào)（t）不可能是理想的階躍信號(hào)，而是有一定的變化斜率，為了獲得更精確的試驗(yàn)結(jié)果，階躍信號(hào)（t）的起始時(shí)間可認(rèn)為是從開(kāi)始到達(dá)到擾動(dòng)幅值的一半時(shí)間開(kāi)始的。e 在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)盡量避免一切不必要的操作，并要采取措施防止各類干擾的發(fā)生。f 要特別仔細(xì)記錄階躍響應(yīng)曲線初始階段的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@部分?jǐn)?shù)

38、據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)確定動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的影響很大，對(duì)于有自平衡能力的對(duì)象，當(dāng)輸出信號(hào)接近到新的穩(wěn)態(tài)值時(shí)，輸出信號(hào)變化很慢，一定要耐心等待足夠長(zhǎng)的時(shí)間，一直到輸出信號(hào)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值。另外，對(duì)于有自平衡能力的對(duì)象，當(dāng)輸入信號(hào)幅值過(guò)大而輸出信號(hào)的穩(wěn)態(tài)值超過(guò)對(duì)象允許的變化范圍時(shí)，應(yīng)該立即改做方波響應(yīng)試驗(yàn)（即擾動(dòng)信號(hào)改為方波信號(hào)），不可錯(cuò)誤地認(rèn)為被控對(duì)象是無(wú)自平衡能力的對(duì)象。g 為了獲得一條準(zhǔn)確的階躍響應(yīng)曲線，在相同的試驗(yàn)條件下應(yīng)重復(fù)試驗(yàn)幾次，試驗(yàn)結(jié)果中至少要有兩條基本相同的曲線。h 應(yīng)測(cè)定輸入信號(hào)上升和下降兩個(gè)方向變化的階躍起響應(yīng)曲線，若二者無(wú)明顯差別時(shí)，取其動(dòng)態(tài)參數(shù)的平均值作為對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)；否則，應(yīng)對(duì)兩種情

39、況分別分析。i 除記錄被控對(duì)象輸入、輸出信號(hào)外，還應(yīng)記錄可能影響輸入、輸出信號(hào)的其他主要參數(shù)，供分析試驗(yàn)結(jié)果時(shí)參考。j 熱工被控對(duì)象一般均在非線性特性，其動(dòng)態(tài)特性隨負(fù)荷不同而有所區(qū)別。因此，應(yīng)測(cè)出不同負(fù)荷時(shí)的動(dòng)特性，以便在設(shè)計(jì)、分析、整定控制系統(tǒng)時(shí)，考慮到最差的動(dòng)態(tài)特性情況。k 試驗(yàn)測(cè)定的被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性與其實(shí)際的動(dòng)態(tài)特性是有區(qū)別的，前者包括了測(cè)試儀表本身的動(dòng)態(tài)特性，在試驗(yàn)結(jié)果中除去測(cè)試儀表動(dòng)態(tài)特性的影響是很困難的，所以，應(yīng)選用滯后和慣性較小的測(cè)試儀表，使其對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響減小到可以忽略的程度。三 階躍響應(yīng)特性曲線的傳遞函數(shù)的求取階躍響應(yīng)曲線形象地表示了被控對(duì)象的特性。但是，這種表達(dá)形式不便于

40、控制系統(tǒng)的分析和綜合，往往需要由階躍響應(yīng)特性曲線求得傳遞函數(shù)，其基本方法是：先根據(jù)階躍響應(yīng)的幾何形狀，選定被控對(duì)象傳遞函數(shù)的形式，然后通過(guò)作圖法或計(jì)算法，確定傳遞函數(shù)的未知參數(shù)1 有平衡能力的一階對(duì)象傳遞函數(shù)的求取方法（1） 無(wú)滯后的有自平衡能力的一階對(duì)象這種被控對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線如圖15所示。在階躍輸入信號(hào)作用下，其響應(yīng)曲線初始階段不是零，而是最大值，然后斜率逐漸減小，當(dāng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值時(shí)，斜率下降到零。這種被控對(duì)象為一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為式中 k被控對(duì)象放大系數(shù)；t被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)。這時(shí)需要確定的參數(shù)為放大系數(shù)k和時(shí)間常數(shù)t,a 作圖法求k、ta 畫(huà)一條相應(yīng)于y（）的水平線；b 按下式

41、計(jì)算出被控對(duì)象的放大系數(shù)：式中x0為階躍輸入信號(hào)的幅值。c 作階躍響應(yīng)曲線起始點(diǎn)的切線，切線與y（）線相交，這段切線在時(shí)間軸上的投影即為時(shí)間常數(shù)t，如圖1-5(a)中所示。b 計(jì)算法求t由于切線不容易畫(huà)準(zhǔn)確，也可利用一階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線方程直接計(jì)算時(shí)間常數(shù)t，即在階躍響應(yīng)曲線上找出對(duì)應(yīng)0.5y()時(shí)的時(shí)間t0.5，或者對(duì)應(yīng)0.63y()時(shí)的時(shí)間t0.63,然后利用下述公式計(jì)算時(shí)間常數(shù)t：t=1.44t0.5 或 t=t0.63 如圖1-5(b)中所示。圖15無(wú)滯后的有自平衡能力一階對(duì)象的階躍響應(yīng)特性曲線(a)作圖法 (b)計(jì)算法（2） 具有純滯后有自平衡能力的一階對(duì)象若試驗(yàn)測(cè)得的階躍響慶

42、曲線為s形狀的非周期曲線（如圖1-6所示），則曲線可用具有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)近似表示：式中，為純滯后時(shí)間，t為時(shí)間常數(shù)，放大系數(shù)k,參數(shù)、t計(jì)算方法有兩種：切線法和兩點(diǎn)法，現(xiàn)分別介紹如下。a 切線法：通過(guò)階躍響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)作切線，切線與時(shí)間軸交于a點(diǎn)（見(jiàn)圖1-6(a)），與以穩(wěn)態(tài)值y（）畫(huà)的水平線交于b點(diǎn)，則0a即為被控對(duì)象的純滯后的時(shí)間，切線線段ab在時(shí)間軸上的投影即為時(shí)間常數(shù)t。這個(gè)方法簡(jiǎn)單易行，但是，切線不容易作準(zhǔn)確。b 兩點(diǎn)法：參數(shù)時(shí)間常數(shù)t及純滯后時(shí)間可利用階躍響應(yīng)曲線中兩個(gè)y（t）值計(jì)算得出。這時(shí)，首先要將試驗(yàn)得到的曲線進(jìn)行標(biāo)么化，轉(zhuǎn)換成標(biāo)么形式：y*（t）為標(biāo)么形式的

43、階躍響應(yīng)曲線（見(jiàn)圖1-6(b)）。取y*（t1）=0.39, y*（t2）=0.63 t=2(t2-t1) =2*t1-t2圖16帶純滯后的有自平衡能力一階對(duì)象的階躍響應(yīng)特性曲線(a)試驗(yàn)曲線 (b)標(biāo)么化曲線2 高階被控對(duì)象傳遞函數(shù)求?。?） 求取被控對(duì)象傳遞數(shù)的切線法實(shí)際應(yīng)用中，熱工被控對(duì)象特性大部分都是高階的，通常采用一個(gè)n階等容慣性環(huán)節(jié)來(lái)近似表征有自平衡能力的被控對(duì)象，其傳遞函數(shù)為這個(gè)傳遞函數(shù)有三個(gè)待定的參數(shù)：放大系數(shù)k、時(shí)間常數(shù)t和階數(shù)n。當(dāng)n1時(shí)，等容慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線與二階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線類似，響應(yīng)曲線呈s形狀時(shí)放大系數(shù)k的求取和前面敘說(shuō)的是一致的。為了確定t和n，通過(guò)

44、階躍響應(yīng)曲線拐點(diǎn)作切線，根據(jù)階躍曲線圖上幾個(gè)交點(diǎn)的數(shù)值，求出t和n。圖17高階對(duì)象的階躍響應(yīng)特性曲線（切線法）高階被控對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線如圖1-7所示，過(guò)拐點(diǎn)a作切線，切線與時(shí)間軸及y（）水平線相交于b、c兩點(diǎn)，可得特征時(shí)間參數(shù)tc及值（/tc=）。由圖1-7可得如下關(guān)系式： 式中a切線與時(shí)間軸的夾角； c（ta）拐點(diǎn)a處的c（t）值。在獲得曲線的特性參數(shù)tc和以后，可以通過(guò)如下的擬合公式求取被控對(duì)象的階數(shù)和時(shí)間常數(shù)。 用切線法求被控對(duì)象的傳遞函數(shù)比較方便，但缺點(diǎn)是切線不容易畫(huà)準(zhǔn)確，確定拐點(diǎn)位置和切線方向時(shí)往往帶有視覺(jué)誤差。（2） 求取被控對(duì)象傳遞數(shù)的兩點(diǎn)法兩點(diǎn)法避免了作切線時(shí)容易引起的誤差。

45、此法是在階躍響曲線上適當(dāng)選擇兩點(diǎn)，然后把這兩點(diǎn)的數(shù)值代入經(jīng)驗(yàn)公式，從而確定被控對(duì)象的階數(shù)和時(shí)間常數(shù)。此法仍用前面的方法確定被控對(duì)象的放大系數(shù)k。圖18高階對(duì)象的階躍響應(yīng)特性曲線(兩點(diǎn)法)在試驗(yàn)獲得如圖1-8所示的階躍響應(yīng)曲線上，求得y（t1）=0.4y（）及y（t2）=0.8y（）時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1、t2后，利用下式求階數(shù)n上式求得之n值不是整數(shù)時(shí)，應(yīng)選用與其最接近的整數(shù)。求到值n之后，再用下式求時(shí)間常數(shù)t在實(shí)際使用中，兩點(diǎn)法比切線法簡(jiǎn)單易行，不一定要畫(huà)出響應(yīng)曲線，只要從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中選項(xiàng)出相應(yīng)于0.4y（）及0.8y（）之t1、t2值，即可用上述公式確定n和t。而用切線法進(jìn)，切線不容易畫(huà)準(zhǔn)確，尤其

46、是當(dāng)試驗(yàn)所得的曲線不規(guī)則時(shí)，切線法求得的結(jié)果誤差較大。3 求取高階無(wú)自平衡能力被調(diào)對(duì)象傳遞函數(shù)的方法高階無(wú)自平衡能力被控對(duì)象傳遞函數(shù)表達(dá)式為：式中 t 時(shí)間常數(shù)； n 階數(shù) ta由漸近線所表示的積分的積分環(huán)節(jié)的積分時(shí)間。其階躍響應(yīng)曲線如圖1-9所示。圖19高階無(wú)自平衡能力對(duì)象的階躍響應(yīng)特性曲線曲線的起始階段有滯后，最后趨向于一條不斷上升的直線，其漸近線與時(shí)間交于a點(diǎn)，與縱軸交于-y(0)點(diǎn)。圖中虛線y0（t）是積分時(shí)間為ta的積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。（1） 階數(shù)n的求?。呵蟮谋戎祌y(ta)/ y(0),由下列表格查取階數(shù)nn123456r0.3680.2710.2240.1950.1750.

47、161（2） 時(shí)間常數(shù)t的求?。簍= ta/n（3） 時(shí)間常數(shù)ta的求?。簍a= (ta/ y(0)*x0式中x0為階躍擾動(dòng)的幅度（4） 階數(shù)求取的結(jié)果大于6階時(shí)，即r小于1.61時(shí)，無(wú)自平衡能力的被控對(duì)象傳遞函數(shù)可以簡(jiǎn)化為式中 純滯后時(shí)間，等于ta ta由漸近線所表示的積分的積分環(huán)節(jié)的積分時(shí)間。第四節(jié) 調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性所謂調(diào)節(jié)特性，是指在調(diào)節(jié)過(guò)程中被調(diào)量的偏差信號(hào)（即調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)）與調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)之間的運(yùn)算關(guān)系，這種關(guān)系由調(diào)節(jié)器決定的?；痣姀S通常采用的有比例、比例一積分、比例積分微分三種調(diào)節(jié)規(guī)律。一 比例調(diào)節(jié)規(guī)律圖1-10所示是比例調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的運(yùn)算關(guān)系，圖1-10比例調(diào)

48、節(jié)器特性其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的運(yùn)算關(guān)系可用下式來(lái)表示： y = kpx 或 y =（1/）x 式中 y 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)； 調(diào)節(jié)器的比例帶，常以百分?jǐn)?shù)表示， 它與kp的關(guān)系是p =（1/kp） 100%； kp調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)（比例培益），其數(shù)值等于比例帶的倒數(shù)； x調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)。比例調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是同時(shí)變化的，在時(shí)間上沒(méi)有遲延，這種調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)速度較快。比例系數(shù)kp是一個(gè)只與調(diào)節(jié)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)的并可進(jìn)行調(diào)節(jié)的系數(shù)。常用比例帶表示比例調(diào)節(jié)作用的大小。比例帶的意義是：調(diào)節(jié)器輸出量的相對(duì)變化量和輸入量的相對(duì)變化量之比的百分?jǐn)?shù)。比例帶與比例系數(shù)互為倒數(shù)。比例調(diào)節(jié)器是按被調(diào)量偏差值的

49、極性和幅值大小成比例地改變調(diào)節(jié)器的輸出，使調(diào)節(jié)對(duì)象最終達(dá)到能量或物料的平衡，被調(diào)量也能達(dá)到穩(wěn)定值。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，為了建立能量或物料新的平衡關(guān)系，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)必須變化，經(jīng)執(zhí)行器動(dòng)作使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位移變化，被調(diào)量最終達(dá)到新的穩(wěn)定值。新的穩(wěn)定值與原業(yè)的穩(wěn)定值之差，就是比例調(diào)節(jié)形成的靜態(tài)偏差，簡(jiǎn)稱靜差。靜差的大小與比例帶的數(shù)值有關(guān)，比例帶大，靜差大；比例帶小，靜差小。用傳遞函數(shù)來(lái)表示比例作用的調(diào)節(jié)器：二 比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律由比例和積分兩種調(diào)節(jié)規(guī)律組合而成。比例調(diào)節(jié)規(guī)律前已述及。所謂積分規(guī)律，就是調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量和輸入信號(hào)的偏差及偏差存在的時(shí)間乘積的累計(jì)值成正比?；蛘哒f(shuō)輸出量的變化

50、速度與輸入信號(hào)的偏差值成正比。所以，只要偏差信號(hào)存在，調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)的變化率就不會(huì)等于零，即輸出信號(hào)一直變化下去，直到輸入信號(hào)的偏差消失，輸出信號(hào)才停止變化，這時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置也被確定。可見(jiàn)積分調(diào)節(jié)作用使被調(diào)量的靜差得到消除，但調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)可以達(dá)到任何一個(gè)穩(wěn)定值。這是因?yàn)楸壤饔媒Y(jié)束后，積分作用使調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)繼續(xù)變化，直到偏差消失，調(diào)節(jié)器輸出達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定的值為止。從理論上說(shuō)，比例積分調(diào)節(jié)器在輸入偏差信號(hào)為0時(shí)，其輸出信號(hào)可以為任何值，因此又把積分調(diào)節(jié)器稱為無(wú)定式調(diào)節(jié)器。圖1-11比例積分調(diào)節(jié)器特性在比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律中，比例作用快，但不能消除靜差。積分作用則是在比例作用后再繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)

51、，故又稱比例積分調(diào)節(jié)器為再調(diào)調(diào)節(jié)器。比例積分調(diào)節(jié)器的輸出是比例部分yp和積分部分yi之和，如圖1-11所示。由圖可知，當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出開(kāi)始是一個(gè)躍變，幅值為kpx，接著繼續(xù)上升，當(dāng)偏差信號(hào)消失時(shí)，積分作用停止，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也停留在相應(yīng)的位置上。積分作用的有關(guān)參數(shù)是積分時(shí)間，它是指當(dāng)積分作用形成的輸出達(dá)到和比例作用的輸出相等時(shí)所用的時(shí)間。積分時(shí)間短，積分作用強(qiáng)；積分時(shí)間長(zhǎng)，積分作用弱；積分時(shí)間取無(wú)窮大，則積分作用消失，比例積分調(diào)節(jié)器就成為純比例調(diào)節(jié)器。積分時(shí)間對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響具有兩面性，積分時(shí)間短，積分作用強(qiáng)，消除靜差快，但將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，有產(chǎn)生振蕩的傾向，積分時(shí)間越短，振蕩的

52、傾向越大，甚至?xí)斐砂l(fā)散振蕩。對(duì)于滯后時(shí)間大的調(diào)節(jié)對(duì)象，其影響尤其明顯。所以，使用比例積分調(diào)節(jié)器時(shí)，積分時(shí)間要根據(jù)對(duì)象的特性來(lái)選擇。滯后時(shí)間不大的對(duì)象積分時(shí)間可選得短些；滯后較大的對(duì)象，積分時(shí)間可選得長(zhǎng)一些。用傳遞函數(shù)來(lái)表示比例積分作用的調(diào)節(jié)器：三 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律比例積分調(diào)節(jié)器的輸出是由比例、積分和微分等三種調(diào)節(jié)作用組合而成的。因此除了兼有前面兩種調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)外，還因?yàn)槲⒎终{(diào)節(jié)作用的大小是與被調(diào)量偏差的速度成正比的，所以只要被調(diào)量有一變化趨勢(shì)，調(diào)節(jié)器就能及時(shí)動(dòng)作，這種超前調(diào)節(jié)作用有助于減小被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差，并能提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。比例積分微分調(diào)節(jié)器常用于滯后較大的控制對(duì)象。比例積分微

53、分調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)是：p調(diào)節(jié)器的比例帶；ti調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間；td調(diào)節(jié)器的微分增益；kd調(diào)節(jié)器的微分增益。具有比例積分調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)關(guān)系如圖1-12所示。圖1-12比例積分微分調(diào)節(jié)器特性在比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律中，微分作用反映了輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的變化速度有關(guān)，輸入信號(hào)不變化時(shí)，微分作用消失。由此可知，微分作用能及時(shí)消除對(duì)象的物質(zhì)或能量的不平衡，減小被調(diào)量的超調(diào)量，從而減弱了被調(diào)量的波動(dòng)。比例積分微分三種調(diào)節(jié)作用組合在一起，比例帶、積分時(shí)間、微分時(shí)間等數(shù)選擇適當(dāng)，就能獲得較好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。比例積分微分調(diào)節(jié)器的主要參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響可歸納如下：（1）比例帶增加時(shí)，比例調(diào)節(jié)作用減弱，調(diào)節(jié)

54、過(guò)程變慢，比例帶減小時(shí)，比例調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)，調(diào)節(jié)過(guò)程變快，但系統(tǒng)穩(wěn)定降低；比例帶過(guò)小時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩或發(fā)散振蕩；（2）積分時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，積分調(diào)節(jié)作用弱，積分速度慢，消除靜差需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，積分時(shí)間短進(jìn)，積分調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，積分速度快，消除靜差快，但可能使調(diào)切過(guò)程出現(xiàn)振蕩；積分時(shí)間太短，調(diào)節(jié)過(guò)程將可能變成等幅振蕩或發(fā)散振蕩；（3）微分時(shí)間長(zhǎng)，微分調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，超調(diào)量減小，但容易使系統(tǒng)出現(xiàn)周期較短的等幅振蕩。從以主分析可以看出，比例帶太小、積分時(shí)間太短及微分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)引起調(diào)節(jié)過(guò)程振蕩，只是振蕩周期不同而已。積分時(shí)間太短引起的振蕩的周期最大；比例帶引起的振蕩周期較??；微分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的振蕩周期最

55、小。用傳遞函數(shù)來(lái)表示比例積分作用的調(diào)節(jié)器：第五節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)一 調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的確定對(duì)任何一個(gè)設(shè)計(jì)并安裝完成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，都希望它能具有良好的工作質(zhì)量。如何來(lái)判斷一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作好壞呢？最直觀的方法是看系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被調(diào)量隨時(shí)間而變化的狀況調(diào)節(jié)過(guò)程。因?yàn)橐粋€(gè)原來(lái)處于平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)對(duì)象，一旦受到擾動(dòng)作用，被調(diào)量就會(huì)偏離規(guī)定值。這時(shí)，要通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)作用才能使被調(diào)量重新穩(wěn)定并回到規(guī)定值。這一過(guò)程稱為調(diào)節(jié)過(guò)程，調(diào)節(jié)過(guò)程可直接反映了調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的好壞。圖1-13幾種典型的調(diào)節(jié)過(guò)程曲線（a）是單調(diào)變化的非周期過(guò)程（b）是有單峰值的非周期過(guò)程（c）是衰減振蕩過(guò)程（d）是等幅振蕩過(guò)程（e）為擴(kuò)大振蕩發(fā)散過(guò)程顯然，一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在不同形式和幅度的擾動(dòng)作用下，其調(diào)節(jié)過(guò)程是不一樣的。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能遇到的擾動(dòng)形式是多種多樣的，為了比較調(diào)節(jié)工作品質(zhì)的好壞，為了分析系統(tǒng)工作品質(zhì)能否滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求，通常要選定一種最典型的或最經(jīng)常出現(xiàn)的擾動(dòng)形式，作為研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。在熱工過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)中，最常用的是單位階躍輸入。閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下，被調(diào)量的調(diào)節(jié)過(guò)程可能有圖1-13所示的幾種不同形狀。其中（a）、（b）、（c）三種過(guò)程中，被調(diào)量最后能重新達(dá)到平衡。這新的平衡狀態(tài)的被調(diào)量數(shù)值，可能就是擾動(dòng)前的數(shù)值，也可能是一個(gè)新的數(shù)值。具有這