第5章 汽包锅炉给水自动控制系统精选.doc

第五章 汽包锅炉给水自动控制系统 5-1 前馈--反馈调节系统 一.前馈--反馈调节原理 反馈调节系统特点：事后控制，反馈校正。调节过程中被调量的动态偏差较大,且调节过程也较长。 前馈调节系统特点：直接根据扰动进行调节,减小动态偏差。 定义 直接根据造成被调量偏差的原因进行调节的系统,称为前馈调节系统。 前馈的类型及整定 前馈调节的类型：很多,因而的规律不同。 不变性原理：设计前馈补偿器,使被调量y与扰动无关。 (a)扰动有单独通道 (b) 扰动作用在对象之前 补偿作用在调节器之前。例如:喷水压力改变时对温度的影响。 (c) 扰动有单独通道,补偿作用在调节器之后 (d) 扰动有单独通道,补偿在调节之前 前馈一般不能做到完全补偿。常用静态前馈或者一些特定形式的动态前馈。 静态前馈 即根据不变性原理求出,用其静态放大系数作为补偿装置,它是一个比例环节: 动态前馈 直接根据不变性原理求得。在热工过程控制中常用: -----超前—滞后环节 当时 ,超前补偿(PD作用) 当时,滞后补偿(PI作用) 存在缺点: 只能针对一种或者几种典型扰动设计,然而生产过程中扰动因素很多,因而调节效果受到限制. 对不可测量的扰动,无法实现补偿. 不能做到完全补偿,实现复杂,采用或者近似补偿. 前馈—反馈调节系统：必须将前馈和反馈结合起来进行调节,利用前馈来减小扰动对被调量的影响,而反馈作用保障被调量等于给定值. 二.前馈—反馈调节系统. 1.概念 前馈控制:作用是有效抑制主要扰动,开环控制。 反馈控制:保证系统稳定 ,即最终消除扰动,使。 2.前馈—反馈复合控制系统的特点（见书P110-112） 1）引入反馈后，前馈控制的完全补偿条件不变； 2）前馈控制规律还与反馈调节器位置有关； 3）复合控制时，扰动对输出的影响比纯前馈控制时小得多； 4）前馈对系统稳定性无影响。 3.系统整定 在整定反馈回路是,只考虑是反馈形成的闭合回路,具有适当的稳定性裕度,而不要考虑前馈部分. 在整定前馈装置时,不考虑反馈的调节所引起的稳定性问题,直接用不变性原理整定. 工程整定(只介绍前馈调节整定) 静态前馈系统的的整定 开环整定法 使闭环系统稳定； 断开反馈回路，加扰动x； 由小到大,使y不变，记下. (b)闭环整定法 开环整定法的主要缺点是容易造成被调量失控的事故,故工程上常用闭环整定法： 断开，使反馈系统稳定； 加扰动，待再次稳定后记下； 前馈—反馈复合整定 这是一种试探式的方法： 前馈和反馈都投入在相同的扰动下, 由小变大观察被调量的响应曲线取过程最佳时的. 动态前馈模型的参数整定原则 可在的条件下按前述方法确定. 若有条件可先通过仿真实验确定和,然后再到现场修正. 例题或习题 1. 说明环节k的作用,并按静态整定k值 . 若环节改为 (值为上述整定值),则在反馈断开时,扰动x的单位、阶跃变化能否使y做到静态不变？为什么？若y改变，则y稳态变化量为多少？ 解： （1），静态时，。 （2）不能。由于当x阶跃扰动达到静态时，实际微分环节输出为0，对y无前馈补偿作用。 2.图示系统： 问： 1.这是什么系统？ 2.说明调节器的作用。 3.当的惯性的惯性时,说明的整定方法(画出相应的方框图) 4.系统在运行过程中与y是否同方向变化? 5.系统运行过程中,若突然断开,则系统仍能稳定运行么?为什么? 答: 前馈—串级调节系统. 2. --前馈调节器. --副调节器. --主调节器. 副回路 主回路: 前馈: 不一定. 能.因为是前馈调节器,不在闭合回路内,不能影响系统的稳定性. 5—2 给水调节的任务和调节对象的动态特性 一.任务 给水量适应锅炉的蒸发量,并且保持汽包水位在一定范围内。 汽包水位：1.过高:出口蒸汽带水,含盐浓度增加,损坏过热器. 2.过低:破坏水循环,损坏水冷壁. 二.动态特性 锅炉给水调节对象的结构: 因为要求汽机功率经常变化,所以D是经常性的扰动. 主要是给水压力和给水调节开度的变化. B主要影响蒸发量(如果蒸发量大于给水量,则H下降;如果蒸发量小于给水量,则H升高.) 反映汽水系统内蒸发与凝结的强度,是中间参数. 在这四个因素中,尤以D,W,B为重要. W扰动系H变化的动态特性. 对于等截面的容器,当W变大时,水位按斜线上升。对汽包,当水位变化较小时,近似看成等截面,如果不考虑水面下汽包体积变化,则水位按斜线变化. 另一方面,汽包内工质处于饱和状态,水面下是汽水混合物.由于给水的温度较低,进入汽包的给水在包内需要吸收热量,当W上升时,吸收热量上升,使得水面下汽水混合物中汽的容