热工控制系统课程设计汇总

1、热工控制系统课程设计题目燃烧控制系统第一部分多容对象动态特性的求取.1.1.1、 导前区.仁1.2、 惰性区.2.第二部分 单回路系统参数整定 .32.1、 确定主调节器参数并利用 matlab 仿真分析 .32.2、 分析不同主调节器参数对调节过程的影响 .5第三部分串级控制系统参数整定.93.1、 主蒸汽压力串级控制系统参数整定 .93.2、 分析不同负荷变化对控制系统控制品质的影响 .12第四部分 四川万盛电厂燃烧控制系统 SAM/图分析.1 34.1、 送风控制系统 SAMA 图简化 . 1.34.2、 燃料控制系统SAMA 图简化 .144.3、 引风控制系统SAMA 图简化 .15

2、第五部分设计总结. 161第一部分多容对象动态特性的求取某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下：导前区：-0.815324S236S 1惰性区：1.27638806720S612654365S51719343S4124590S35078S2110S 1对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，可以用两再利用Matlab求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象传递函 数。1.1导前区利用MATLAB搭建对象传递函数模型如图所示:|_|宜Transfer FonScope点法求上述主汽温对象的传递函数,传递函数形式为w(s)二K(TS 1)n，2曲线放大系数K=0.815y(t

3、1)=0.4*0.815=0.326;t仁25.885;y(t2)=0.8*0.815=0.652;t2=55.000;小1.075t12t1+t2则：n=(+0.5)2=2.11922 T=18.723 t2-t12.16n则有：W(S)08152(18.723s+1)21.2惰性区曲线放大系数K=1.276利用MATLAB搭建对象传递函数模型如图所示:StepTransfer FenScope3y(t1)=0.4*1.276=0.51；t仁94.66;y(t2)=0.8*1.276=1.02;t2=146.10;4则：门巩；71+0.5)2=6.11-6 T= 218.4则有：W(s)(1

4、8.4s 1)62.1、确定主调节器参数并利用matlab仿真分析nT(mctg _)1nK(m)si n cos)nn n采用等幅振荡法确定调节器参数时相当于m=0其中In 1Ou1模块如下图:In11.27Transfef FenTransfEf Fcn12、单回路系统参数整定根据(1)W(s)=肿7为对象进行参数整定kp= 1.8561.5(cosg6在matlab中进行仿真分析，过程如下:y(t2)=0.8*1.276=1.02;t2=146.10;51141r13.* 1Transf&r Fai2Transf&rTranstef Fcn Transfef FcnBiO

5、ut!Time offset: 0仿真后系统输出为:根据等幅振荡是比例增益(Kpk=1.856)和系统输出输出曲线确定的 等幅振荡周期(Tk=200)，可以查表确定当系统衰减率 =0.75时调节器参数Kp=1.1114KI=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1.41210.80.6a200400E008001000Time offset: 02.2分析不同主调节器参数对调节过程的影响(1)增大比例增益Kp为原参数二倍1、增大和减少Kp对调节过程的影响Kp增大时，当Kp=1.444时，系统阶跃相应曲线如下图:0

6、40 2002004006008001000Time offset 0Kp减小时，当Kp=0.8时，系统阶跃相应曲线如下图:JScopel-回S1=1A IS 141210,91.20.80.60.40.20-0.20200400 SOO SOO 1000Time offset: 062、增大和减少KI对调节过程的影响KI增大时，当KI=0.0122时，系统阶跃相应曲线如下图:KI减小时，当KI=0.01时，系统阶跃相应曲线如下图:_Scope丨1=11回71,210.B0.E0.40200200400600600100083、增大和减少KD对调节过程的影响KD增大时，当KD=30时，系统阶跃

7、相应曲线如下图:KD减小时，当KD=25时，系统阶跃相应曲线如下图:94、同时改变KpKiKd对调节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出如下：如Kp=1.2 KI=0.02 KD=30时:ffl Scope1匸i回SHiB A通过改变 心， ,KD的大小，观察阶跃响应曲线，可知比例作用可使 调节过程趋于稳定，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，会使调节过程变成振荡 甚至不稳定；微分作用能有效地减少动态偏差，但不能单独使用。103 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软件的Simulink工具箱中，打开一个Simu

8、link控制系统仿真界面，根据图示的过热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图 如下，其中主汽温对象选取100%负荷下的导前区和惰性区对象传递 函数。1、 首先整定内回路， 即副调节器参数的整定将中主回路反馈系数ri设为0,同时令主调节器的比例系数Kpi=1,积分系数Kii=0，微分系数Kdi=0。将阶跃信号输出模块(Step) 的终值(Fin al value)设为过热蒸汽温度的稳态值535C，仿真时 间设为1000s,逐渐增加副调节器的比例系数Kp2,在响应曲线显示 器Scope1中观察温度七2的变化，使温度t2尽快达到稳定，并尽量接 近稳态值419.28oc，此时的比例系数Kp2即为副调节

9、器的比例系数。调节完成后得：Kp2=4.5,仿真运行效果如下图：其中In 1Ou1模块为:15119 981+1TFenT Fa nsfer Fea? 119a9Bs*11919 9-Bs+l19SB5+1TrarsferFcn2Trsnsfer Fen 3TTarsfer Fqn土111鲁自0Kpik800600I400L200k2002008X6004002、整定外回路，即主调节器参数的整定图中主回路反馈系数ri改为1,副调节器的比例系数Kp2保持上一步的整定参数不变，仿真时间设1000s，逐渐增加主调节器的比例系数Kpi，在响应曲线显示器Scope中观察温度t1的变化，直至响应曲线可以确

10、定振荡周期Tk，查表即可确定调节器参数值调节完成后由图得：Kp1=2.02Tk=220其仿真运行图如下:线出现等幅振荡，记下此时的比例系数Kp1同时通过响应曲Time offset: 0罔自口）妙龙盹ISIS曰痛60050040012查表确定参数为:= 1.20971.67k1.67 0.49510.01101.67 0.495 0.5 220整定结果t1的变化如图所示:昌圏A H B 1$3、完成参数整定后，在500s时加入减温水扰动，即将阶跃信号输出 模块(Step1)的相应时间(Step time)设为500,终值(Fianl value) 设为1000，仿真后在相应曲线显示器上观察减温

11、水增加后对过热气 温t1的影响。相应曲线为：计算主调节器的各参数：=0.495Kp1 2.02Kp11Ki1=1.67十0.5TkKd10.25 0.5Tk1.67、k0.25 0.5 2201.67 0.495= 33.267133.2、分析不同负荷变化对控制系统控制品质的影响将过热汽温串级控制系统仿真组态图中导前区传递函数和惰性区传递函数改为75%负荷下主汽温的函数(可求得导前区函数为数不变，tl仿真曲线为：曇自也於Q|雄圍語日垢1000300&00400200士巳一2，惰性区函数为(20.25s 1)7)并保持主、副调节器参(27.05s 1)140050010001500200

12、025003000iifie of 1 set: 0所以可以看出当负荷升高为100%是时，系统的动态偏差变小，并且 达到平衡的时间变短了。15第四部分 四川万盛电厂热工系统 SAMA 图分析燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界负荷 的需要，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通过调节送风机的动叶位置，控制送风量。两侧风量分别经温度修正，与磨煤机、排粉风机热风、排粉机冷风之和作 为总风量；调节器总风量设定值由空气-燃料指令回路产生。送风调节器接受风量指令信号，与总送风量信号进行比较，调节器对其偏

13、差 进行比例积分运算，输出送往送风机A,B控制回路，调节送风机挡板 的开度。风量16指令经函数f(x)后作为前馈信号。174.2、燃料控制系统总燃料量信号由投入运行的给粉机转速之和和燃油流量相加产生， 根 据设计煤种的低位发热量和燃油的发热量换算出油煤折算系数。 锅炉 主控输出与修正后的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保证煤能够充分燃烧。燃烧调节器接受燃 料指令信号，并将其与实际燃料量信号比较，然后对二者的偏差进行 比例积分运算，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，调节各层给粉机转速。Kd dTA B184.3、引风量控制引风控制系统可通

14、过调节引风机的静叶位置。 选三个炉膛压力测 量信号中的中间值作为炉膛压力信号， 与给定值进行比较，其偏差经 引风调节器进行比例积分运算后，输出送至各引风机控制回路去调节 引风机挡板的开度。由于炉膛压力测量信号波动大，为防止执行器不 必要的频繁动作，在调节器中引入非滤波作用。送风指令经滞后环节 作为前馈信号，以保证负荷变化时，引风与送风协调动作。炉膛压力O-PI PI PIKJldt引风机 A 静叶调节SP19第五部分设计总结接近两周的热工控制课程设计终于做完了，感觉受益匪浅。虽然中途遇到了很多困难以及迷惑，但是通过查看书籍以及向同学求教最 终能够把课程设计完成。同时也掌握了MATLAB件的用法，最后一 部分也巩固了之前单元机组运行原理课程设计学习的软件VISIO的用法。课程设计是将在课堂上学习的理论知识灵活运用