前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)課設(shè)

書(shū)目第一章．前饋限制系統(tǒng)2其次章.給水限制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征7第三章．給水自動(dòng)限制系統(tǒng)的基本要求11第五章．總結(jié)24參考文獻(xiàn)24……裝………訂…………線………專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化09-1學(xué)號(hào)2009100601姓名……裝………訂…………線………前饋—反饋復(fù)合限制限制系統(tǒng)摘要流量是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的被控量之一，因而流量限制的探討具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。鍋爐的流量限制對(duì)石油、冶金、化工等行業(yè)來(lái)說(shuō)必不行少。本論文的目的是鍋爐進(jìn)水流量定值限制，在設(shè)計(jì)中充分利用自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)限制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的過(guò)程限制。首先對(duì)被控對(duì)象的模型進(jìn)行分析，并采納試驗(yàn)建模法求取模型的傳遞函數(shù)。然后，依據(jù)被控對(duì)象模型和被控過(guò)程特性并加入PID調(diào)整器設(shè)計(jì)流量限制系統(tǒng)，采納動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)對(duì)限制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析。同時(shí)，通過(guò)對(duì)實(shí)際限制的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了過(guò)程限制對(duì)提高系統(tǒng)性能的作用。隨著計(jì)算機(jī)限制技術(shù)的快速發(fā)展，組態(tài)技術(shù)起先得到重視與運(yùn)用,它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)限制軟件存在的種種問(wèn)題，運(yùn)用戶能依據(jù)限制對(duì)象和限制目的隨意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化限制工程。關(guān)鍵詞：流量定值；過(guò)程限制；PID調(diào)整器；前饋限制；系統(tǒng)仿真第一章．前饋限制系統(tǒng)1.前饋限制系統(tǒng)的組成在熱工限制系統(tǒng)中，由于被控對(duì)象通常存在確定的純滯后和容積滯后，因而從干擾產(chǎn)生到被調(diào)量發(fā)生變更須要確定的時(shí)間。從偏差產(chǎn)生到調(diào)整器產(chǎn)生限制作用以及操縱量變更到被控量發(fā)生變更又要經(jīng)過(guò)確定的時(shí)間，可見(jiàn)，這種反饋限制方案的本身確定了無(wú)法將干擾對(duì)被控量的影響克服在被控量偏離設(shè)定植之前，從而限制了這類限制系統(tǒng)限制質(zhì)量的進(jìn)一步提高?？紤]到偏差產(chǎn)生的干脆緣由是干擾作用的結(jié)果，假如干脆按擾動(dòng)而不是按偏差進(jìn)行限制，也就是說(shuō)，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)整器就干脆依據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方法按確定規(guī)律去限制。由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變更之前，調(diào)整器就產(chǎn)生了限制作用，這在理論上就可以把偏差徹底消退。依據(jù)這種理論構(gòu)成的限制系統(tǒng)稱為前饋限制系統(tǒng)，明顯，前饋限制對(duì)于干擾的克服要比反饋限制系統(tǒng)剛好的多。從以上分析我們可以得出如下結(jié)論：若系統(tǒng)中的調(diào)整器能依據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)被調(diào)介質(zhì)進(jìn)行限制來(lái)補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響，則這種限制就叫做前饋限制或擾動(dòng)補(bǔ)償。前饋限制系統(tǒng)的工作原理可結(jié)合下面圖1所示的換熱器前饋限制進(jìn)一步說(shuō)明，圖中虛線部分表示反饋限制系統(tǒng)。換熱器是用蒸汽的熱量加熱排管中的料液，工藝上要求料液出口溫度確定。當(dāng)被加熱水流量發(fā)生變更時(shí)，若蒸汽兩不發(fā)生變更，而要使出口溫度保持不變，就必需在被加熱水量發(fā)生變更的同時(shí)變更蒸汽量。這就是一個(gè)前饋限制系統(tǒng)。圖中虛線所示是反饋限制的方法，這種方法沒(méi)有前饋限制剛好。圖1前饋限制系統(tǒng)的原理框圖于圖2所示。圖中，：測(cè)量變送器的變送系數(shù)；(s)：干擾通道對(duì)象傳遞函數(shù)；(s)：限制通道對(duì)象傳遞函數(shù)；(s)：前饋限制裝置或前饋調(diào)整器的傳遞函數(shù)。2前饋限制系統(tǒng)的特點(diǎn)志向的狀況下，針對(duì)某種擾動(dòng)的前饋限制系統(tǒng)能夠完全補(bǔ)償因擾動(dòng)而引起的對(duì)被調(diào)量的影響。實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾完全補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是確定前饋限制器（前饋調(diào)整器）的限制作用，明顯(s)取決于對(duì)象限制通道和干擾通道的特性。由圖2可得： (s)=[(s)+(s)(s)](s)（1）令=0則有：=(s)+(s)(s)（2）式中：是干擾引起的輸出。在志向的狀況下，經(jīng)過(guò)前饋限制以后，被調(diào)量不變，即實(shí)現(xiàn)了所謂“完全補(bǔ)償”，此時(shí)：=(s)+(s)(s)=0所以，前饋限制器的限制規(guī)律為：（3）上式說(shuō)明前饋限制的限制規(guī)律完全是由對(duì)象特性確定的，它是干擾通道和限制通道傳遞函數(shù)之商，式中負(fù)號(hào)表示限制作用的方向與干擾作用相反。假如(s)和(s)可以很精確測(cè)出，且(s)完全和上式確定的特性一樣，則不論干擾信號(hào)是怎樣的形式，前饋限制都能起到完全限制的作用，使被調(diào)量因干擾而引起的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)偏差均是零。3.復(fù)合限制系統(tǒng)特性分析正如前面所指出的那樣，前饋限制能依據(jù)干擾值的大小在被調(diào)參數(shù)偏離給定值之前進(jìn)行限制，使被調(diào)量始終保持在給定值上。這樣一個(gè)看起來(lái)相當(dāng)完備的限制方式也有其局限性。首先表現(xiàn)在前饋限制系統(tǒng)中不存在被調(diào)量的反饋，即對(duì)于補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果沒(méi)有前言的手段。因而，當(dāng)前前饋?zhàn)饔貌](méi)有最終消退偏差時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法得知這一信息而作進(jìn)一步的校正。其次，由于實(shí)際工業(yè)對(duì)象存在著多個(gè)干擾，為了補(bǔ)償它們對(duì)被調(diào)量的影響，勢(shì)必設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通道，增加了投資費(fèi)用和維護(hù)工作量。此外當(dāng)干擾通道的時(shí)間常數(shù)小于限制通道的時(shí)間常數(shù)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。再者，前饋限制模型的精度也受到多種因素的限制，對(duì)象特性受負(fù)荷和工況等因素的影響而產(chǎn)生偏移，必定導(dǎo)致(s)和(s)的變更，因此一個(gè)事先固定的前饋模型不行能獲得良好的限制質(zhì)量。工程實(shí)際中，為克服前饋限制的局限性從而提高限制質(zhì)量，對(duì)一兩個(gè)主要擾動(dòng)實(shí)行前饋補(bǔ)償，而對(duì)其它引起被調(diào)參數(shù)變更的干擾采納反饋限制來(lái)克服。以這種形式組成的系統(tǒng)稱為前饋—反饋復(fù)合限制系統(tǒng)。前饋—反饋復(fù)合限制系統(tǒng)即能發(fā)揮前饋調(diào)整限制剛好的優(yōu)點(diǎn)，又能保持反饋限制對(duì)各種擾動(dòng)因素都有抑制作用的特長(zhǎng)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合限制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。引入反饋限制后，前饋限制中的完全補(bǔ)償條件不變。圖（3）為前饋—反饋復(fù)合限制系統(tǒng)的原理方框圖。由圖可得，沒(méi)有加入反饋?zhàn)饔脮r(shí)完全補(bǔ)償?shù)臈l件為：（4）加上反饋后有：（5）式（5）中，，應(yīng)用不變性原理有：即：（6）式（4）與式（6）完全一樣。而假如不加前饋?zhàn)饔?，即若，明顯，由于，因此擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出是有影響的。（2）復(fù)合限制系統(tǒng)補(bǔ)償限制的規(guī)律不僅與對(duì)象限制通道和干擾通道的傳遞函數(shù)有關(guān)，還與反饋調(diào)整器的位置有關(guān)。若復(fù)合限制系統(tǒng)的組成如圖（4）所示，反饋調(diào)整器與圖（3）相比，不是放在前饋信號(hào)前面，而是放在后面，則有：可得完全補(bǔ)償條件：（7）明顯與式（4）不同。復(fù)合限制時(shí)，擾動(dòng)對(duì)輸出的影響要比純前饋時(shí)小得多。為放便比較，設(shè)系統(tǒng)為定值限制，即，特地探討擾動(dòng)Z（s）對(duì)系統(tǒng)的影響。因?yàn)榍梆佅拗撇恍心芡耆a(bǔ)償，即Y(s)的其次項(xiàng)不行能完全為零，令其為，那么，純前饋限制時(shí)：（8）加入反饋后，則：（9）因?yàn)?，因此?0）對(duì)于其他未經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)作用也有類似的結(jié)果。前饋補(bǔ)償對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)有影響。這一點(diǎn)是自不待言的，因?yàn)榍梆仧o(wú)論加在什么位置，它都不構(gòu)成回路，系統(tǒng)的輸入—輸出傳遞函數(shù)的分母均保持不變，因而不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.三沖量給水限制系統(tǒng)給水限制的任務(wù)汽包鍋爐給水限制的任務(wù)是使給水量適應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中的水位保持始終在確定范圍內(nèi)，詳細(xì)要求有以下兩個(gè)方面：（1）維持汽包水位在確定防衛(wèi)內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐平安運(yùn)行的重要因素。水位過(guò)高，會(huì)破壞汽水分別裝置的正常工作，嚴(yán)峻時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，從而增加在過(guò)熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢，甚至十汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過(guò)低，則會(huì)破壞水循環(huán)，引起水冷壁的裂開(kāi)。正常運(yùn)行時(shí)水位波動(dòng)范圍：30~50mm異樣狀況：200mm事故狀況：>350mm（2）保持穩(wěn)定的給水量。給水量不應(yīng)當(dāng)時(shí)大時(shí)小地猛烈運(yùn)動(dòng)，否則，將對(duì)聲煤氣和給水管道的平安運(yùn)行不利。其次章.給水限制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征汽包爐給水限制對(duì)象結(jié)構(gòu)如圖（6）所示。影響水位的因素主要有：過(guò)路蒸發(fā)量（負(fù)荷D），給水量G，爐膛熱負(fù)荷（燃燒率M），汽包壓力。限制系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為：（11）將式（12）進(jìn)一步變換得：令,則上式變?yōu)椋海?2）式中H——汽包水位，或；A——汽水分別面積，m或cm；——水的密度，或c；——蒸汽密度，或kg/；D——蒸發(fā)量，或kg/；G——給水量，t/h或kg/s；C——容量系數(shù)。容量系數(shù)C是用來(lái)表征鍋爐的結(jié)構(gòu)系數(shù)的，而它的動(dòng)態(tài)特性則往往用飛升速度好飛升時(shí)間來(lái)表征。對(duì)于汽包鍋爐來(lái)說(shuō)，由飛升速度的定義知（13）式中——飛升速度，1/s。把擾動(dòng)量即水位變更量轉(zhuǎn)成用相對(duì)量表示的水位變更范圍，通常的水位允許變更范圍為200mm，這個(gè)范圍擾動(dòng)量的相對(duì)極限值為100%。式（14）中右邊一項(xiàng)表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變更量，當(dāng)給水量G=0，而蒸發(fā)量為最大時(shí)，變更量最大，因此有：（14）可見(jiàn)這時(shí)的擾動(dòng)量是下降的，故有：（15）式中——鍋爐最大的蒸發(fā)量；——水位變更允許的最大范圍。飛升時(shí)間為。對(duì)于蒸發(fā)量為100~230t/h的單汽包鍋爐，當(dāng)水位變更100mm時(shí)，=60~30s，對(duì)于蒸發(fā)量為更大的汽包鍋爐=30s，它的意義在于當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，假如突然停止供水，則由于蒸發(fā)量和給水量的不平衡造成水位快速下降，在30s內(nèi)將下降200mm，或者換句話說(shuō)，假如給水量削減10%，經(jīng)過(guò)30s的時(shí)間，水位將下降20mm.一、下面分別探討各種擾動(dòng)下水位變更的動(dòng)態(tài)特性。給水量擾動(dòng)下水位變更的動(dòng)態(tài)特性圖（5）中曲線1為沸騰式省煤器情形下水位的動(dòng)態(tài)特性。曲線2則是非沸騰式省煤器時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。從物質(zhì)平衡的觀點(diǎn)來(lái)看，加大了給水量G，水位應(yīng)馬上上升，但事實(shí)上并不是這樣，而是經(jīng)過(guò)一段拖延，甚至先下降后再上升。這是因?yàn)榻o水溫度遠(yuǎn)低于省煤器的溫度，即給水有確定的過(guò)冷度，水進(jìn)入省煤器后，使一部分汽變成了水，特殊是沸騰式省煤器，給水減輕了省煤器內(nèi)的沸騰度，省煤器內(nèi)的汽泡總?cè)莘e削減，因此進(jìn)入省煤器內(nèi)的水首先用來(lái)填補(bǔ)省煤器中因汽泡破滅容積削減而降低的水位，經(jīng)過(guò)一段拖延甚至水位下降后，才能因給水量不斷從省煤器進(jìn)入汽包而使水位上升。在次過(guò)程中，負(fù)荷還未發(fā)生變更，汽包中水仍舊在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢(shì)。沸騰式省煤器的拖延時(shí)間T為100~200s。非沸騰式省煤器的拖延時(shí)間T為30~100s。水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳遞函數(shù)可表示為：（16）水位對(duì)象可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)并聯(lián)的形式。用一階近似表示是：（17）蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性假如只從物質(zhì)平衡的角度來(lái)看，蒸發(fā)量突然增加ΔD時(shí)，蒸發(fā)量高于給水量，汽包水位是無(wú)自平衡實(shí)力的，所以水位應(yīng)當(dāng)直線下降，如圖（7）中所示那樣，但實(shí)際水位是先上升，再下降，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，如圖中所示。其緣由是由于負(fù)荷增加時(shí)，在汽水循環(huán)回路中的蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例增加，水面下汽泡的容積增加得也很快，此時(shí)燃燒量M還來(lái)不及增加，汽包中汽壓下降，汽泡膨脹，使汽泡體積增大而水位上升。如圖（7）中曲線所示。在起先的一段時(shí)間后，當(dāng)汽泡容積和負(fù)荷相適應(yīng)而達(dá)到穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。因此，水位的變更應(yīng)是上述兩者之和，即：（18）傳遞函數(shù)也為兩者的代數(shù)和：（19）式中——的時(shí)間常數(shù)，約為10~20s；——的放大系數(shù)；——飛升速度。一般100~230t/h的中高壓爐，負(fù)荷突然變更10%時(shí)，虛假水位現(xiàn)象可使水位變更30~40mm。3．爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位變更的動(dòng)態(tài)特性此處的爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)即是指燃料量M的擾動(dòng)。燃料量增加時(shí)，鍋爐汲取更多的熱量，使蒸發(fā)量強(qiáng)度增大，假如不調(diào)整蒸汽閥門(mén)，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時(shí)蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)下降。但由于在熱負(fù)荷增加時(shí)蒸發(fā)強(qiáng)度的提高，使汽水混合物中的汽泡容積增加，而且這種現(xiàn)象必定先于蒸發(fā)量增加之前發(fā)生，從而使汽泡水位先上升，從而引起“虛假水位”現(xiàn)象。當(dāng)蒸發(fā)量與燃料量相適應(yīng)時(shí)，水位便會(huì)快速下降，這種“虛假水位”現(xiàn)象比蒸汽量擾動(dòng)時(shí)要小一些，但其持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。影響水位的因素除上述之外，還有給水壓力，汽包壓力，汽輪機(jī)調(diào)整氣門(mén)開(kāi)度，二次風(fēng)安排等。不過(guò)這些因素幾乎都可以用D，M，G的變更體現(xiàn)出來(lái)。為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必需保持平衡，所以這兩者往往是一起變更的，只是先后的差別。給水量擾動(dòng)是內(nèi)擾，其他是外擾。第三章．給水自動(dòng)限制系統(tǒng)的基本要求依據(jù)上述給水限制系統(tǒng)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的分析，給水限制系統(tǒng)應(yīng)符合以下基本要求：首先，由于被控對(duì)象在給水量G擾動(dòng)下的水位階躍反應(yīng)曲線表現(xiàn)為無(wú)自平衡實(shí)力，且有較大的延遲，因此必需采納帶比例作用的調(diào)整器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，由于對(duì)象在蒸發(fā)量D擾動(dòng)下，水位階躍反應(yīng)曲線表現(xiàn)有“虛假水位”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的反應(yīng)速度比內(nèi)擾快，為了克服“虛假水位”現(xiàn)象對(duì)限制的不利影響，應(yīng)考慮引入蒸汽流量的補(bǔ)償信號(hào)。第三，給水壓力是有波動(dòng)的，為了穩(wěn)定給水量，應(yīng)考慮將給水量信號(hào)作為反饋信號(hào)，用于剛好消退內(nèi)擾。為了滿足上述要求，出現(xiàn)了多種給水自動(dòng)限制系統(tǒng)：?jiǎn)螞_量給水限制系統(tǒng)，雙沖量給水限制系統(tǒng)，三沖量給水限制系統(tǒng)。第四章．前饋—反饋三沖量給水限制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前饋—反饋三沖量給水限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖（10）所示，因?yàn)橄到y(tǒng)中只用了一個(gè)調(diào)整器，而調(diào)整器的輸入有三個(gè)，因此稱之為單級(jí)三沖量給水限制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)與雙沖量系統(tǒng)相比，多了一個(gè)流量反饋信號(hào)，給水量G發(fā)生變更時(shí)，流量信號(hào)自然要比水位信號(hào)快的多。圖中，為開(kāi)方器，為阻尼器，、為分壓系數(shù)，PI為調(diào)整器，構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)，I/V為包括變送器和電流/電壓轉(zhuǎn)換的綜合符號(hào)。I/V出來(lái)的電壓信號(hào)經(jīng)開(kāi)方器后，與流量為線性關(guān)系，即：式中、為開(kāi)方器的輸出電壓，、為總的變送系數(shù)，D與G分別為蒸汽流量和給水流量。經(jīng)分壓后的電壓為阻尼器的作用則是濾掉水位信號(hào)中的脈動(dòng)成分，防止電動(dòng)執(zhí)行器頻繁動(dòng)作，延長(zhǎng)其運(yùn)用壽命。依據(jù)前饋—反饋三沖量給水限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，可畫(huà)出圖（11）的原理方框圖。圖中標(biāo)出的I為副回路，II為主回路，III為前饋回路。調(diào)整器正反作用開(kāi)關(guān)及入口信號(hào)接線極性下面先探討此系統(tǒng)的接線極性及調(diào)整器正反作用開(kāi)關(guān)位置。圖（11）中各信號(hào)接入調(diào)整器的極性應(yīng)是這樣的：水位H上升時(shí)（下降）調(diào)整器應(yīng)關(guān)小閥門(mén)，是負(fù)反饋，所以信號(hào)的極性為“正接”；當(dāng)蒸發(fā)量D增大時(shí)（也增大）也增大，調(diào)整器應(yīng)開(kāi)大閥門(mén)，所以的極性應(yīng)是“正接”；當(dāng)給水流量G增大時(shí)（也增大）也增大，調(diào)整器應(yīng)關(guān)小閥門(mén)，是負(fù)反饋，所以的極性應(yīng)是“反接”。內(nèi)部給定信號(hào)與水位信號(hào)相平衡，極性為“正”則極性為“負(fù)”。下面用六邊形法驗(yàn)證其正確性：外回路：正作用內(nèi)回路：正作用前饋：從上面的驗(yàn)證可以:看出：當(dāng)“+”“—”“+”“—”且為“正作用”時(shí)，內(nèi)、外回路均能實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，且前饋通道能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。3．限制系統(tǒng)的靜態(tài)特性前面已經(jīng)指出，給水限制對(duì)象的內(nèi)擾動(dòng)特性如。這樣的對(duì)象組成單回路時(shí)，無(wú)論采納比例調(diào)整，還是采納比例積分調(diào)整，都能達(dá)到無(wú)差調(diào)整。雙沖量形式的前饋—反饋復(fù)合系統(tǒng)是在單回路基礎(chǔ)上加上一個(gè)前饋補(bǔ)償，它不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的階型不會(huì)因此而變更，因而也能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)整。而對(duì)于三沖量的前饋—反饋限制系統(tǒng)則須要詳細(xì)分析。參照?qǐng)D（12），設(shè)調(diào)整器采納PI調(diào)整規(guī)律，靜態(tài)時(shí)，輸入增量為0，輸出為定值，即有如下關(guān)系：上式可變?yōu)椋骸獮樗粶y(cè)量變送器的傳遞系數(shù)，負(fù)號(hào)表示H與變更方向相反；——為將給定值電壓轉(zhuǎn)化成給定水位的轉(zhuǎn)換系數(shù)；——為蒸汽流量測(cè)量變送器的傳遞系數(shù)；——為給水流量測(cè)量變送器的傳遞系數(shù)。故式（）又可變成：式中為水位定值。若忽視排污，則有G=D，式（）可變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)定值器旋鈕，可以變更，使將之代入式（）可得：式（）與式（）相減得：依據(jù)上式可有以下三個(gè)結(jié)論：（1）時(shí)，為無(wú)差調(diào)整，如圖（13）曲線1。（2）時(shí)，D越大，H與的負(fù)差值越大。這是一根向下的特性曲線，如圖（13）曲線2。（3）時(shí)，D越大，H與的正差值越大。這是一根向上的特性曲線，如圖（13）曲線3。內(nèi)回路的方框圖如圖（14）所示。以給定值為基值，考慮增量狀況，，這時(shí)可把它當(dāng)作一單回路來(lái)分析。假如把調(diào)整器、分壓系數(shù)以外的環(huán)節(jié)看作是調(diào)整對(duì)象，那么廣義調(diào)整對(duì)象：是一個(gè)近似的比例環(huán)節(jié)，因此調(diào)整器的比例帶和積分時(shí)間都可以取得很小，它們的詳細(xì)值可以通過(guò)摸索法來(lái)確定，以保證內(nèi)回路不振蕩為目的。一般取積分時(shí)間，摸索過(guò)程中，可以隨意設(shè)置值，得到一個(gè)滿足的比例帶值后，再次變更值，變更時(shí)須使保持不變，即保證內(nèi)回路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)不變。在摸索時(shí)可將外回路開(kāi)路，切除水位信號(hào)，使，設(shè)置和的值，手動(dòng)操作給水閥門(mén)，使給水量產(chǎn)生一個(gè)階躍變更后馬上投入自動(dòng)，視察給水量過(guò)渡過(guò)程曲線形態(tài)，能快速穩(wěn)定即可。主回路的方框圖如圖（15）所示。圖中為快速副回路的等效環(huán)節(jié)，把和看作一個(gè)等效調(diào)整器所限制的對(duì)象，則：而則是一個(gè)常數(shù)，這是一個(gè)等效比例調(diào)整器，其比例帶另外，的對(duì)象特性可用試驗(yàn)方法測(cè)得，它事實(shí)上就是在水位G擾動(dòng)下，的變更曲線，從曲線上可求出飛升速度，拖延時(shí)間。在拖延時(shí)間較大的狀況下，可按下列近似公式整定：又因?yàn)椋视校簭膬?nèi)、外回路的比例帶來(lái)看，給水流量的分壓系數(shù)對(duì)內(nèi)外回路的影響正好是相反的，若增大，主回路穩(wěn)定性增加，副回路則減弱，反之則狀況相反。因此在整定外回路時(shí)若要變更，應(yīng)相應(yīng)變更PI調(diào)整器的比例帶，使兩者的比值不變，以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。我們知道，前饋部分對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)有影響，因此在整定前饋通路時(shí)可以獨(dú)立考慮，從圖（）中可以求出完全補(bǔ)償?shù)臈l件。令，而完全補(bǔ)償?shù)臈l件為：把和的值代如的：在式（）中，、的值是變送器的斜率，一般是給定的。所以，事實(shí)上整定要做的工作就是確定分壓系數(shù)的值。從式（）中可以看出，不是一個(gè)簡(jiǎn)潔的環(huán)節(jié)，而是一個(gè)相當(dāng)困難的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，正因?yàn)槠淅щy，一般按靜態(tài)特性進(jìn)行整定，即要求在負(fù)荷不同的狀況下水位均無(wú)靜差，如前所述，其條件為：式（）中的負(fù)號(hào)又前饋裝置極性開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，我們可以得出前饋—反饋三沖量給水限制系統(tǒng)的整定步驟：依據(jù)快速消退內(nèi)擾、穩(wěn)定給水量的要求用試湊法整定內(nèi)回路PI調(diào)整器的比例帶值和積分時(shí)間值。依據(jù)水位在內(nèi)擾時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，整定外回路等效調(diào)整器的比例帶，即確定值，在變更值時(shí)，要保證、已整定好的比值不變。依據(jù)無(wú)靜差要求，整定值，使。MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r0\hSEQMTChap\r1\h計(jì)算過(guò)程某汽包鍋爐，給水流量作單位階躍擾動(dòng)時(shí)水位的反映曲線和蒸汽流量作單位階躍擾動(dòng)時(shí)水位的反映曲線如圖7-21所示。采納前饋-反饋三沖量給水限制系統(tǒng)，調(diào)整器用PI調(diào)整規(guī)律。⑴求傳遞函數(shù)從圖7-21（a）中可得：τ=30s可求出無(wú)自平衡對(duì)象的傳遞函數(shù)： 再求。先作圖，從零點(diǎn)起先左始終線平行于H(t)的后半部分，此直線為。在H(t)與t軸交點(diǎn)E處，作與t軸垂直的直線，與交于F。使E點(diǎn)到G點(diǎn)的垂直距離與EF相等，過(guò)G作水平線，此既是的穩(wěn)態(tài)值，量得其值為3.6mm,故： 虛假水位部分,故，逐點(diǎn)計(jì)算可得曲線，做切線，可求得所以：又ε=0.037為已求得，故： 水位變送器：在最大的水位波動(dòng)范圍+150mm內(nèi)，變送器輸出電壓是0~10V，所以（V/mm）流量變送器：蒸汽負(fù)荷從0變到最大流量120t/h時(shí)，開(kāi)方器輸出的電壓亦為0~10V，所以 給水流量變送器系數(shù)： 若閥門(mén)特性在主要工況下的特性為近似線性的，且其斜率 （2）依據(jù)以上數(shù)據(jù)，整定內(nèi)回路的Ti和δ/n值內(nèi)回路的整定要求是：它能快速消退內(nèi)擾，按前述試驗(yàn)方法，對(duì)內(nèi)回路作了三條試驗(yàn)曲線，如圖7-22所示。其中曲線1:Ti=6sδ=70%=0.3曲線2:Ti=6sδ=35%=0.3曲線3:Ti=6sδ=25%=0.15對(duì)比三次試驗(yàn)結(jié)果，曲線1的=δ/≈230%過(guò)大，過(guò)程較長(zhǎng)；曲線2的=δ/=116%，過(guò)程振蕩加??；曲線3的穩(wěn)定性介于兩者之間，故選曲線3，此時(shí)： (3)主回路的整定：主回路的整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上的。它的示意圖如圖7-27所示,其中1/()為等效副回路.把看成是被控對(duì)象,其余的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)整器. 若:則:(7-36)也是一個(gè)PI規(guī)律的調(diào)整器.(7-37)和為已知，所以外回路只是整定的問(wèn)題，用下列閱歷公式整定： （7—38）所以： （7—39）由式（7-34）和式（7-