原先的控制逻辑.ppt

斩波技术在自动控制系统中的应用 大唐韩城第二发电有限责任公司 刘永红 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 凡是调试过自动控制技术人员都经历这种困惑，有的复杂自动在投入后，有时自动调节品质优良，有时候调节品质又很差，特别是近年火电厂燃煤成分越来越复杂，深度调峰的机会越来越多，电网两个细则对各电厂AGC控制的要求越来越严，这就对火电厂协调控制提出了很高的要求，然而很多电厂都存在压力和负荷波动比较大问题，在这样的背景下研究出了该技术成果。 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 自动控制 自动控制是按偏差来控制，随着偏差的增大， PID逐渐减小指令，当偏差到最大值时，PID根据偏差逐渐降低到最低值，当偏差由最大值逐步返回时，PID根据偏差逐渐增加，被调量必然要经过设定值后降低至某一值，即使自动控制参数整定合适，到下一个波形必然会波动，导致自动控制系统需几个过渡过程才能稳定下来，这对工业生产的控制是不利的。 手动控制 手动控制是按趋势来控制的，有经验的运行人员当发生大的扰动时，随着偏差的增大，手动减小指令，当偏差达到最大值并有回头的趋势时，运行人员快速手动把指令阶跃返回某一固定值保持不变，当然指令返回多少取决于运行人员对调节对象特性的了解，接下来的扰动能够很快被稳定在设定值附近保持不变 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 介绍语 自动控制：随着偏差的增大，PID逐渐减小指令，当偏差到最大值时，PID根据偏差逐渐降低到最低值，当偏差由最大值逐步返回时，PID根据偏差逐渐增加，被调量必然要经过设定值后降低至某一值，导致自动控制系统需几个过渡过程才能稳定下来，这对工业生产的控制是不利的。即使自动控制参数整定合适，到下一个波形必然会波动，曲线如图1。 图1 自动调整曲线 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 手动控制：控制思路同自动调节不尽相同，有经验的运行人员会根据被调量的变化趋势进行调整。如运行人员手动调节，被调量增大时，运行人员减小输出值，当发现被调量已经到最大并开始回头时，及时预返回一个值不动，可以看出被调量在这个波结束时比较接近设定值且波动很小曲线,如图2： 图2 手动调整曲线 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 如何设计一个控制逻辑，既能用常规自动PID控制，又能包含手动控制的控制策略？ 如图3，把一个被调量变化波形分为四个部分，分析上述自动控制同手动控制的区别，就可以认为第二区是多余的。如果自动控制时能判断被调量已经回头进入第二区时就加一个前馈，来抵消第二区的PID输出作用，那么当曲线到第三区时，最低值就很接近平衡点。斩波技术就是如何判断被调量回头，以及如何设计一个合适的前馈去抵消第二区的PID输出作用。 图3 被调量变化曲线 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 判断被调量进入第二区： 图4 判断被调量进入第二区逻辑 图4逻辑中用到的LEADLAG函数，是个非线性的超前/滞后函数，其功能符号： OUT= (K1 X IN1)+ (K2 X OLDIN1) +(K3X OLDOUT) 该模块有两个参数LEAD和LAG，当LEAD=0时，LAG＞0时，该模块即为纯滞后模块，在本逻辑中使用其滞后功能。 该滞后模块对于阶跃响应相当于平滑后再变化，对于正玄波的响应相当于把曲线滞后某一时刻，但波形与原波形是完全一致的。 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 图4被调量进入第二区的判断逻辑输出，可通过图5有波形来说明。 图5 判断被调量进入第二区的曲线 图5中，当被调量同前一刻的滞后值相减，形成a曲线，如果又把a曲线同前一刻的滞后值再相减形成b曲线，从图5中就会发现当被调量进入第二区时，a曲线同b曲线均为负值，而其它情况均不会同时为负值，因此判断a0并且b0时，就可以判读出 被调量已经在第二区。 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目原理 实际应用 创新难点 推广应用 结束语 当判断被调量进入第二区时，逻辑如下图，切换到Y路输出，通过函数转换，该前馈输出同PID的输出叠加，综合作用后输出到执行机构。 图6 斩波前馈逻辑 01 02 03 04 05 06 成果背景 项目