1、熱工控制系統課程設計題 目 燃燒控制系統目 錄第一部分 多容對象動態特性的求取11.1、導前區11.2、惰性區2第二部分 單回路系統參數整定32.1、確定主調節器參數并利用matlab仿真分析32.2、分析不同主調節器參數對調節過程的影響5第三部分 串級控制系統參數整定93.1、主蒸汽壓力串級控制系統參數整定93.2、分析不同負荷變化對控制系統控制品質的影響12第四部分 四川萬盛電廠燃燒控制系統SAMA圖分析134.1、送風控制系統SAMA圖簡化134.2、燃料控制系統SAMA圖簡化144.3、引風控制系統SAMA圖簡化15第五部分 設計總結16第一部分 多容對象動態特性的求取某主汽溫對象不同

2、負荷下導前區和惰性區對象動態如下： 導前區：惰性區：對于上述特定負荷下主汽溫導前區和惰性區對象傳遞函數，可以用兩點法求上述主汽溫對象的傳遞函數，傳遞函數形式為 w(s)= ,再利用 Matlab 求取階躍響應曲線，然后利用兩點法確定對象傳遞函數。1.1 導前區利用MATLAB搭建對象傳遞函數模型如圖所示： 曲線放大系數K=0.815y(t1)=0.4*0.815=0.326； t1=25.885;y(t2)=0.8*0.815=0.652； t2=55.000;則：n=(2=2.11922 T=18.723則有：1.2 惰性區利用MATLAB搭建對象傳遞函數模型如圖所示：曲線放大系數K=1.2

3、76y(t1)=0.4*1.276=0.51； t1=94.66;y(t2)=0.8*1.276=1.02； t2=146.10;則：n=(2=6.116 T=18.4則有：2、單回路系統參數整定2.1、確定主調節器參數并利用matlab仿真分析根據采用等幅振蕩法確定調節器參數時相當于m0=0（1） W(s)= 為對象進行參數整定在matlab中進行仿真分析，過程如下：其中In1Ou1模塊如下圖：仿真后系統輸出為：根據等幅振蕩是比例增益（Kpk=1.856）和系統輸出輸出曲線確定的等幅振蕩周期（Tk=200）,可以查表確定當系統衰減率=0.75時調節器參數Kp=1.1114 KI=0.0111

4、14 KD=27.785。投入閉環運行，觀察運行效果。代入上述圖中在matlab中進行仿真分析，實際系統效果圖形為：2.2分析不同主調節器參數對調節過程的影響（1）增大比例增益Kp為原參數二倍1、增大和減少Kp對調節過程的影響Kp增大時，當Kp=1.444時，系統階躍相應曲線如下圖：Kp減小時，當Kp=0.8時，系統階躍相應曲線如下圖：2、增大和減少KI對調節過程的影響KI增大時，當KI=0.0122時，系統階躍相應曲線如下圖：KI減小時，當KI=0.01時，系統階躍相應曲線如下圖：3、增大和減少KD對調節過程的影響KD增大時，當KD=30時，系統階躍相應曲線如下圖：KD減小時，當KD=25時

5、，系統階躍相應曲線如下圖：4、 同時改變 對調節過程的影響，系統階躍響應曲線的輸出如下：如=1.2 KI=0.02 KD=30時：通過改變,的大小，觀察階躍響應曲線，可知比例作用可使調節過程趨于穩定，但在單獨使用時，使被調量產生靜態偏差；積分作用能使被調量無靜態偏差，但單獨使用時，會使調節過程變成振蕩甚至不穩定；微分作用能有效地減少動態偏差，但不能單獨使用。3 串級控制系統參數整定3.1、主蒸汽溫度串級控制系統參數整定在MATLAB軟件的Simulink工具箱中，打開一個Simulink控制系統仿真界面，根據圖示的過熱汽溫串級控制系統方框圖建立仿真組態圖如下，其中主汽溫對象選取100負荷下的導

6、前區和惰性區對象傳遞函數。其中In1Ou1模塊為：1、首先整定內回路，即副調節器參數的整定 將中主回路反饋系數設為0，同時令主調節器的比例系數，積分系數，微分系數。將階躍信號輸出模塊（Step）的終值（Final value）設為過熱蒸汽溫度的穩態值535，仿真時間設為1000s，逐漸增加副調節器的比例系數 ，在響應曲線顯示器Scope1 中觀察溫度的變化，使溫度盡快達到穩定，并盡量接近穩態值，此時的比例系數即為副調節器的比例系數。調節完成后得：, 仿真運行效果如下圖：2、整定外回路，即主調節器參數的整定 圖中主回路反饋系數 改為1，副調節器的比例系數保持上一步的整定參數不變，仿真時間設100

7、0s，逐漸增加主調節器的比例系數 ，在響應曲線顯示器Scope 中觀察溫度 的變化，直至響應曲線出現等幅振蕩，記下此時的比例系數同時通過響應曲線可以確定振蕩周期，查表即可確定調節器參數值調節完成后由圖得： 其仿真運行圖如下：計算主調節器的各參數：查表確定參數為： 整定結果的變化如圖所示：3、 完成參數整定后，在500s時加入減溫水擾動，即將階躍信號輸出模塊（Step1）的相應時間（Step time）設為500，終值（Fianl value）設為1000，仿真后在相應曲線顯示器上觀察減溫水增加后對過熱氣溫t1的影響。相應曲線為：3.2、分析不同負荷變化對控制系統控制品質的影響將過熱汽溫串級控制

8、系統仿真組態圖中導前區傳遞函數和惰性區傳遞函數改為75%負荷下主汽溫的函數(可求得導前區函數為，惰性區函數為)并保持主、副調節器參數不變，t1仿真曲線為：所以可以看出當負荷升高為100%是時，系統的動態偏差變小，并且達到平衡的時間變短了。第四部分 四川萬盛電廠熱工系統SAMA圖分析燃燒控制系統的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界負荷的需要，并確保燃燒過程在安全經濟工況下進行。由燃料量控制、送風量控制和引風量控制等子系統組成。4.1、送風控制系統 送風控制系統通過調節送風機的動葉位置，控制送風量。兩側風量分別經溫度修正，與磨煤機、排粉風機熱風、排粉機冷風之和作為總風量；調節器總風量設定值由

9、空氣-燃料指令回路產生。送風調節器接受風量指令信號，與總送風量信號進行比較，調節器對其偏差進行比例積分運算，輸出送往送風機A,B控制回路，調節送風機擋板的開度。風量指令經函數f（x）后作為前饋信號。4.2、燃料控制系統總燃料量信號由投入運行的給粉機轉速之和和燃油流量相加產生，根據設計煤種的低位發熱量和燃油的發熱量換算出油煤折算系數。鍋爐主控輸出與修正后的實際風量經低選形成燃料指令，燃料-空氣交叉限制實現在負荷表動過程中保證煤能夠充分燃燒。燃燒調節器接受燃料指令信號，并將其與實際燃料量信號比較，然后對二者的偏差進行比例積分運算，其輸出經多輸出接口組件分配 給各層給粉機轉速控制回路，調節各層給粉機

10、轉速。4.3、引風量控制引風控制系統可通過調節引風機的靜葉位置。選三個爐膛壓力測量信號中的中間值作為爐膛壓力信號，與給定值進行比較，其偏差經引風調節器進行比例積分運算后，輸出送至各引風機控制回路去調節引風機擋板的開度。由于爐膛壓力測量信號波動大，為防止執行器不必要的頻繁動作，在調節器中引入非濾波作用。送風指令經滯后環節作為前饋信號，以保證負荷變化時，引風與送風協調動作。第五部分 設計總結接近兩周的熱工控制課程設計終于做完了，感覺受益匪淺。雖然中途遇到了很多困難以及迷惑，但是通過查看書籍以及向同學求教最終能夠把課程設計完成。同時也掌握了MATLAB軟件的用法，最后一部分也鞏固了之前單元機組運行原理課程設計學習的軟件VISIO的用法。課程設計是將在課堂上學習的理論知識靈活運用融會貫通，很大程度上將學習的理論知識系統化、實際化。同時，也為最后的畢業設計乃至以后更好地融入工作打下了很好的基礎。