热工自动控制系统2.ppt

二 单回路控制系统 任务一 汽包水位单回路控制 系统的结构 任务一 汽包水位单回路控制系统的结构 一、汽包水位单回路控制系统原理结构示意图 二、汽包水位单回路控制系统原理方框图 三、单回路控制系统的基本概念 四、单回路控制系统的构成分析 五、汽包水位单回路控制系统的结构的分析 一、汽包水位单回路控制系统原理结构示意图 二、汽包水位单回路控制系统原理方框图 三、单回路控制系统的基本概念 1.基本概念 只对被控参数进行测量并反馈到控制器的输入端，仅构成一个反馈回路的控制系统，称为单回路控制系统。 2.概念的理解 1）只对被控参数进行测量与反馈； 2）只含有一个反馈系统； 3）只含有一个调节器； 4）只含有一个被控对象且只有一个被控参数。 四、单回路控制系统的构成分析 1、测量变送器：其性能直接决定测量信号的准确性。 2、调节器：控制系统的核心部件，承担逻辑思维运算的功能。 3、执行器：执行调节器的控制信号，操作调节机构。 4、调节机构：主要有调节阀门和挡板，由执行器改变自身开度以改变调节量达到调节被调量的目的。 5、被控对象：被控制的热工生产过程或设备。 五、汽包水位单回路控制系统的结构的分析 火电厂中锅炉汽包水位控制系统的主要任务就是保证汽包水位稳定在一定的数值，即H=H0或在允许的范围内变化，锅炉汽包水位控制示意图和方框图可知，该控制系统是一个单回路控制系统。被控制变量为汽包水位H，水位测量仪表对水位测量并经差压变送器转换后送到调节器的输入端，调节器的输出指令信号送给执行器——控制电机，控制电机操纵给水调节阀门，改变其开度大小，调节进入汽包的给水量，进而对汽包水位进行调节。 显然，系统的组成元件：执行器——控制电动机；调节机构——给水调节阀门；测量变送器——水位测量仪表及减压变送器；被控对象——汽包、给水管道、省煤器、下降管、水冷壁等。调节器——常规调节器 任务二 汽包水位单回路控制系统的工作原理 一、自动控制系统的基本作用 一、自动控制系统的基本作用 一个完整的控制系统主要有两种工作状态：稳态和动态。因而其相应的控制作用也表现在这两个方面：系统处于稳态时的保持作用和系统处于动态时的调节作用。 1.稳态：也称平衡状态，指控制系统的被控量稳定在某一确定的数值或在一定的范围内波动。 特点：1）调节器的输出为常数，不随时间发生变化。 2）调节机构（调节阀门或挡板）保持一定的开度不发生变化。 3）被控量稳定在某一确定的数值上。 系统在稳态时我们关注的有性能指标有：稳态误差。 2.动态：被控量随时间而变化的不平衡状态称为系统动态。其实质是一个过渡过程，即从一个平衡状态到另一个平衡状态的过渡过程。 特点:1）调节器输出的控制信号随时间发生变化； 2）调节机构在执行器的操纵下开度变化，去改变调节量的大小，对被调量进行调节。 3）被控量随时间波动，变化，无法稳定在某一个确定的数值上。 动态过程时我们关注的性能指标有：调节时间、上升时间、最大超调量、衰减率等。 3.过渡过程曲线：被控量随时间的变化特性曲线。（见下图） 衰减振荡：被调参数经过一段时间的振荡后，能趋向一个新的平衡状态。 非周期过程：被调参数没有振荡，单调地趋向于一个新的平衡状态。 发散振荡：被调参数的变化越来越大，直到超出限制。（不稳定的过程） 等幅振荡：被调参数的数值以及执行机构的位置都做等幅振荡。 4.控制过程的品质指标 1）稳定性－控制系统最基本的要求，不稳定的系统无法工作。衡量指 标：衰减率； 2）准确性－指被调量偏差的大小。衡量指标：动态偏差、静态偏差； 3）快速性－指调节过程持续时间的长短。衡量指标：调节时间。 1）稳定性：若调节系统受到扰动后，经过自动调节能达到新的稳定数值，称为稳定的调节，否则称为不稳定的调节。 自然角频率：（1）ψ=1，过渡过程为不振荡的过程。 （2）ψ=0，过渡过程为等幅振荡过程。 （3）0﹤ψ﹤1，过渡过程为衰减振荡过程。 （4）ψ﹤0，过渡过程为发散振荡过程 多数热工生产过程要求衰减率：0.75～0.9。 2）准确性：指被调量偏差的大小。 动态偏差：调节过程中被调量偏离给定值的最大偏差。 静态偏差：指调节过程结束后被调量的残余偏差。 一般，应使最大动态偏差不超过生产过程所允许的变动范围， 希望静态偏差越小越好。 3）快速性：指调节过程持续时间的长短。 三者之间关系： 稳定性最重要，基本要求。首先保证其稳定性好，同时兼顾调节