PID燃油炉温度仿真系统的设计.docx

燃油炉温度仿真系统的设计燃油锅炉结构及基本控制原理 燃气锅炉原理如图1所示。锅炉通过喷嘴将燃油喷入炉膛并在炉膛空间呈悬浮状态燃烧，工作程序为锅炉给水、锅炉点火、供油、供风、火焰检测自动保护功能为一体，要使燃油充分燃烧，燃油燃烧器是关键部件，这个燃烧器由几大部件组成，一是风机，产生足够的氧气助燃；二是油泵及油嘴，油泵与风机电机联动产生高压油，约12。，油嘴将此高压油形成雾状喷出，高压包产生10kV的高压在点火电极产生电火花点燃此油雾，正常的燃烧形成，其中还有一些附属设备如电眼，用来监控燃烧是否正常，电磁阀用来开闭油路，伺服马达控制风门的开度来调节风量大小。图1 燃气锅炉原理图二、加热炉温度控制系统基本构成加热炉温度控制系统如图2所示，首先传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC将A/D送进来的温度反馈信号与给定值比较，经PID运算处理，PWM输出通过变频器控制燃油泵流量，最后实现燃油炉温度的控制。图2 燃气锅炉原理图三、燃油炉系统稳定性设计1)劳斯判据又称为代数稳定判据，劳斯于1877年提出：若系统稳定其多项式方程位于复平面右半部必须有正根，即可以根据系统特征多项式的系数直接判断系统稳定性的判据，系统的特征多项式就是系统传递函数的分母多项式，它是复变量S的一个代数多项式，使这一多项式为零而求得的S值称为特征多项式的根，由于不必求解方程，为系统的稳定性的判断带来了极大的便利。2)燃油系统稳定性设计如图3所示，燃油系统中为调节器控制器，为执行器，为被控对象。根据劳斯判据系统稳定条件：图3 控制系统框图式中调节阀选择：当调节器的参数被整定后，则系统的特性就被决定了。为使调节系统能够适应负荷的变化，而使调节器参数不需要重新整定，则要求广义对象特性保持不变，当狭义对象在受到负荷改变使特性发生变化时，适当设计调节阀特性可以起到补偿器修正广义对象特性的作用，液位一流量狭义对象特性成平方关系，故选择调节阀应采用百分比流量特性。对象：如为直接加热则用一阶表示，设备采取套管加热则用二阶表示：代入式(1)，则有：如式(2)所示，一个反馈调节系统的开环特性是由调节器与广义对象所组成。3)燃油控制系统Matlab仿真模型如图4所示，调节器选用PI调节进行控制，首先用 ，用反映曲线剧烈的振动。图4 系统仿真模型1用Matlab仿真，设定调节参数，，，，如图5所示，系统阶跃响应比较快，但略微超调。图5 PI响应曲线进一步调节，如图6所示，采取PID调节方式，，，，如图6所示，系统响应快，超调量小，很快达到稳定值，仿真结果如图7所示，符合设计要求。图6 系统仿真模型1图7 PID响应曲线利用仿真参数，指导现场调节器调节，可以很快完成调试任务。四、结论建立燃油炉仿真系统后，可以任意调整仿真系统PID参数，根据反应曲线分析系统动态规律，并确定最佳PID参数，以此参数为实际调节器提供参考，解决现场调试困难的问题。