热工控制综合系统优秀课程设计.doc

热工控制系统课程设计

题 目 燃烧控制系统

目 录

第一部分 多容对象动态特征求取 1
1.1、导前区 1
1.2、惰性区 2
第二部分 单回路系统参数整定 3
2.1、确定主调整器参数并利用matlab仿真分析 3
2.2、分析不一样主调整器参数对调整过程影响 5
第三部分 串级控制系统参数整定 …9
3.1、主蒸汽压力串级控制系统参数整定 9
3.2、分析不一样负荷改变对控制系统控制品质影响 12
第四部分 四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 13
4.1、送风控制系统SAMA图简化 13
4.2、燃料控制系统SAMA图简化 14
4.3、引风控制系统SAMA图简化 15
第五部分 设计总结 16

第一部分 多容对象动态特征求取
某主汽温对象不一样负荷下导前区和惰性区对象动态以下：
导前区：
惰性区：对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传输函数，能够用两点法求上述主汽温对象传输函数，传输函数形式为 w(s)= ,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象传输函数。
1.1 导前区
利用MATLAB搭建对象传输函数模型图所表示：

曲线放大系数K=0.815
y(t1)=0.4*0.815=0.326； t1=25.885;
y(t2)=0.8*0.815=0.652； t2=55.000;
则：n=(2=2.1192≈2 T=≈18.723
则有：
1.2 惰性区
利用MATLAB搭建对象传输函数模型图所表示：

曲线放大系数K=1.276
y(t1)=0.4*1.276=0.51； t1=94.66;
y(t2)=0.8*1.276=1.02； t2=146.10;
则：n=(2=6.11≈6 T=≈18.4
则有：

2、单回路系统参数整定
2.1、确定主调整器参数并利用matlab仿真分析
依据

采取等幅振荡法确定调整器参数时相当于m0=0
（1） W(s)= 为对象进行参数整定

在matlab中进行仿真分析，过程以下：

其中In1Ou1模块以下图：

仿真后系统输出为：

依据等幅振荡是百分比增益（Kpk=1.856）和系统输出输出曲线确定等幅振荡周期（Tk=200）,能够查表确定当系统衰减率Φ=0.75时调整器参数Kp=1.1114 KI=0.011114 KD=27.785。投入闭环运行，观察运行效果。代入上述图中在matlab中进行仿真分析，实际系统效果图形为：

2.2分析不一样主调整器参数对调整过程影响
（1）增大百分比增益Kp为原参数二倍
1、增大和降低Kp对调整过程影响
Kp增大时，当Kp=1.444时，系统阶跃对应曲线以下图：

Kp减小时，当Kp=0.8时，系统阶跃对应曲线以下图：

2、增大和降低KI对调整过程影响
KI增大时，当KI=0.0122时，系统阶跃对应曲线以下图：

KI减小时，当KI=0.01时，系统阶跃对应曲线以下图：

3、增大和降低KD对调整过程影响
KD增大时，当KD=30时，系统阶跃对应曲线以下图：

KD减小时，当KD=25时，系统阶跃对应曲线以下图：

4、 同时改变 对调整过程影响，系统阶跃响应曲线输出以下：
如=1.2 KI=0.02 KD=30时：

经过改变,,大小，观察阶跃响应曲线，可知百分比作用可使调整过程趋于稳定，但在单独使用时，使被调量产生静态偏差；积分作用能使被调量无静态偏差，但单独使用时，会使调整过程变成振荡甚至不稳定；微分作用能有效地降低动态偏差，但不能单独使用。

3 串级控制系统参数整定
3.1、主蒸汽温度串级控制系统参数整定

在MATLAB软件Simulink工具箱中，打开一个Simulink控制系统仿真界面，依据图示过热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图以下，其中主汽温对象选择100％负荷下导前区和惰性区对象传输函数。

其中In1Ou1模块为：

1、首先整定内回路，即副调整器参数整定
将中主回路反馈系数设为0，同时令主调整器百分比系数，积分系数，微分系数。将阶跃信号输出模块（Step）终值（Final value）设为过热蒸汽温度稳态值535℃，仿真时间设为1000s，逐步增加副调整器百分比系数 ，在响应曲线显示器Scope1 中观察温度改变，使温度立即达成稳定，并尽可能靠近稳态值，此时百分比系数即为副调整器百分比系数。
调整完成后得：, 仿真运行效果以下图：

2、整定外回路，即主调整器参数整定
图中主回路反馈系数 改为1，副调整器百分比系数保持上一步整定参数不变，仿真时间设1000s，逐步增加主调整器百分比系数 ，在响应曲线显示器Scope 中观察温度 改变，直至响应曲线出现等幅振荡，记下此时百分比系数同时经过响应曲线能够确定振荡周期，查表即可确定调整器参数值
调整完成后由图得：
其仿真运行图以下：

计算主调整器各参数：
查表确定参数为：

整定结果改变图所表示：

3、 完成参数整定后，在500s时加入减温水扰动，立即阶跃信号输出模块（Step1）对应时间（Step time）设为500，终值（Fianl value）设为1000，仿真后在对应曲线显示器上观察减温水增加后对过热气温t1影响。对应曲线为：

3.2、分析不一样负荷改变对控制系统控制品质影响
将过热汽温串级控制系统仿真组态图中导前区传输函数和惰性区传输函数改为75%负荷下主汽温函数(可求得导前区函数为，惰性区函数为)并保持主、副调整器参数不变，t1仿真曲线为：

所以能够看出当负荷升高为100%是时，系统动态偏差变小，而且达成平衡时间变短了。

第四部分 四川万盛电厂热工系统SAMA图分析
燃烧控制系统基础任务是使燃料燃烧所提供热量适应外界负荷需要，并确保燃烧过程在安全经济工况下进行。由燃料量控制、送风量控制和引风量控制等子系统组成。
4.1、送风控制系统

送风控制系统经过调整送风机动叶位置，控制送风量。两侧风量分别经温度修正，和磨煤机、排粉风机热风、排粉机冷风之和作为总风量；调整器总风量设定值由空气-燃料指令回路产生。送风调整器接收风量指令信号，和总送风量信号进行比较，调整器对其偏差进行百分比积分运算，输出送往送风机A,B控制回路，调整送风机挡板开度。风量指令经函数f（x）后作为前馈信号。
4.2、燃料控制系统

总燃料量信号由投入运行给粉机转速之和和燃油流量相加产生，依据设计煤种低位发烧量和燃油发烧量换算出油煤折算系数。锅炉主控输出和修正后实际风量经低选形成燃料指令，燃料-空气交叉限制实现在负荷表动过程中确保煤能够充足燃烧。燃烧调整器接收燃料指令信号，并将其和实际燃料量信号比较，然后对二者偏差进行百分比积分运算，其输出经多输出接口组件分配 给各层给粉机转速控制回路，调整各层给粉机转速。
4.3、引风量控制

引风控制系统可经过调整引风机静叶位置。选三个炉膛压力测量信号中中间值作为炉膛压力信号和给定值进行比较，其偏差经引风调整器进行百分比积分运算后，输出送至各引风机控制回路去调整引风机挡板开度。因为炉膛压力测量信号波动大，为预防实施器无须要频繁动作，在调整器中引入非滤波作用。送风指令经滞后步骤作为前馈信号，以确保负荷改变时，引风和送风协调动作。
第五部分 设计总结
靠近两周热工控制课程设计最终做完了，感觉受益匪浅。即使中途碰到了很多困难和迷惑，不过经过查看书籍和向同学讨教最终能够把课程设计完成。同时也掌握了MATLAB软件使用方法，最终一部分也巩固了之前单元机组运行原理课程设计学习软件VISIO使用方法。
课程设计是将在课堂上学习理论知识灵活利用融会贯通，很大程度上将学习理论知识系统化、实际化。同时，也为最终毕业设计乃至以后愈加好地融入工作打下了很好基础。做课设过程中也很大地提升了自我独立思索能力和动手能力，比起乏味地一味学习理论知识和理论知识考试，课程设计更能带给人喜悦。
即使基础完成了课设，不过因为中途部分事情耽搁了部分时间，所以没能把两周全部用于课程设计，所以还是存在很多迷惑。课程设计即使结束了，不过对于热工控制学习和研究应该继续。
最终要感谢一直辛勤付出老师！