鍋爐汽包水位控制系統(tǒng).doc

學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古科技大學(xué) MATLABMATLAB 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 20122012 題題 目 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)目 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名 林三彪學(xué)生姓名 林三彪 學(xué)學(xué) 號(hào) 號(hào) 09671121270967112127 專專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班班 級(jí) 級(jí) 2009 12009 1 指導(dǎo)教師 梁指導(dǎo)教師 梁 麗麗 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 摘摘 要要 鍋爐是化工 煉油 發(fā)電 造紙和制糖等工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的重要 動(dòng)力設(shè)備 鍋爐往往成了不少工廠不可缺少的一部分 因而 對(duì)鍋爐設(shè)備中的 自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究是必要的 鍋爐是全廠重要的動(dòng)力設(shè)備 其要求是供給合格蒸汽 使鍋爐蒸汽量適應(yīng) 負(fù)荷的需要 為此 生產(chǎn)過程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制 鍋爐水位控 制系統(tǒng)是過路生產(chǎn)控制系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié) 鍋爐是一種特種設(shè)備 是工業(yè)生 產(chǎn)中的常用設(shè)備 對(duì)鍋爐生產(chǎn)操作如果不合理 管理不善 處理不當(dāng) 往往會(huì) 引起事故 這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的 可見鍋爐汽 包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性 而對(duì)水位的控制不當(dāng) 往往是汽 包受到蒸汽負(fù)荷干擾后 產(chǎn)生虛假水位 使控制器反向動(dòng)作 本文在分析了鍋爐汽包水位特性的基礎(chǔ)上 梳理了控制系統(tǒng)的幾種方案 對(duì)其中的第三種方案進(jìn)行了 Matlab 仿真 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 鍋爐 汽包水位控制 仿真 控制策略 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 目目 錄錄 緒 論 1 0 1 鍋爐的簡(jiǎn)介 1 0 2 虛假水位的形成及對(duì)策 2 第一章 鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 3 1 1 給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 3 2 2 蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 3 第二章 汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 2 1 概述 5 2 2 單沖量控制系統(tǒng) 5 2 3 雙沖量控制系統(tǒng) 6 2 4 三沖量控制系統(tǒng) 7 第三章 鍋爐汽包水位的 MATLAB 仿真 8 3 1 仿真軟件功能概述 8 3 2 汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的仿真 8 3 2 1 參數(shù)設(shè)定 9 3 2 2 仿真結(jié)果 10 3 2 3 仿真結(jié)果分析 10 總 結(jié) 11 參考文獻(xiàn) 12 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 緒緒 論論 0 1 鍋爐的簡(jiǎn)介鍋爐的簡(jiǎn)介 21 世紀(jì)自動(dòng)控制技術(shù)在工程和科學(xué)發(fā)展中起著極為重要的作用 熱力發(fā)電 廠的生產(chǎn)過程中也毫無(wú)例外的采用了自動(dòng)控制技術(shù) 在熱力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程 中采用的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng) 是伴隨著社會(huì)對(duì)電能需求的日益增加 單機(jī)容量 的日益擴(kuò)大和自動(dòng)控制技術(shù)在熱力發(fā)電廠中應(yīng)用的深度與廣度與日俱增而逐步 發(fā)展起來(lái)的 鍋爐是一種既受壓又直接受火的特種設(shè)備 是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備 對(duì) 過濾生產(chǎn)如果操作不合理 管理不善 處理不當(dāng) 往往會(huì)引起事故 因此 鍋 爐的安全問題是一項(xiàng)非常重要的問題 必須引起高度重視 工業(yè)鍋爐中常見的事故有 鍋爐缺水 鍋爐超壓 鍋爐滿水 汽水共騰 爐管爆破 爐膛爆破 二次燃燒 鍋爐滅火等 其中以鍋爐缺水事故比例最高 這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的 可見鍋爐汽包水位控制 在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性 汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù) 同時(shí)鍋爐汽包水位高度關(guān)系著 汽水分離的速度和生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 現(xiàn)代鍋爐要向 蒸發(fā)量大 汽包容積相對(duì)減小的方向發(fā)展 這樣 要使鍋爐的蒸發(fā)量隨時(shí)適應(yīng) 負(fù)載設(shè)備的需要量 汽包水位的變化速度必然很快 稍不注意就容易造成汽包 滿水 或者燒成干鍋 在現(xiàn)代鍋爐操作中 即使是缺水事故 也是非常危險(xiǎn)的 這是因?yàn)樗贿^低 就會(huì)影響自然循環(huán)的正常進(jìn)行 嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別上水管形 成自由水面 產(chǎn)生流動(dòng)停滯 致使金屬管壁局部過熱而爆管 無(wú)論滿水或缺水 都會(huì)造成事故 因此 必須對(duì)汽包水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié) 將水位嚴(yán)格控制在規(guī)定 的范圍之內(nèi) 維持鍋爐水位在一定的范圍內(nèi)變化 是汽機(jī)和鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條 件 若水位過高 會(huì)影響汽包的汽水分離裝置的正常工作 導(dǎo)致鍋爐出口蒸汽 帶水和含鹽量過大 使過熱器受熱面結(jié)垢甚至破壞 影響機(jī)組的正常運(yùn)行和經(jīng) 濟(jì)性指標(biāo) 若汽包水位過低 會(huì)使鍋爐水循環(huán)工況破壞 造成水冷壁供水不足 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 而燒壞 隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的擴(kuò)大 對(duì)給水控制提出了更高的要求 隨著 鍋爐容量的增大 鍋爐負(fù)荷變化對(duì)水位的影響加劇了 另外 鍋爐工作壓力的 提高 使給水調(diào)節(jié)閥和給水管道系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜 調(diào)節(jié)閥的流量特性更不易滿足 控制系統(tǒng)的要求 因此 隨著汽包鍋爐朝著大容量 高參數(shù)的發(fā)展 給水系統(tǒng)采用自動(dòng)控制 是必不可少的 它可以保證水位控制的準(zhǔn)確性 保證鍋爐運(yùn)行的安全可靠 而 且大大減輕運(yùn)行工作人員的工作強(qiáng)度 減少人為因素的影響 0 2 虛假水位的形成及對(duì)策虛假水位的形成及對(duì)策 虛假水位是鍋爐運(yùn)行時(shí)不真實(shí)的水位 虛假水位的產(chǎn)生是由于當(dāng)汽包壓力 突降時(shí) 爐水飽和溫度下降到壓力較低時(shí)的飽和溫度 使?fàn)t水大量放出熱量來(lái) 進(jìn)行蒸發(fā) 于是爐水內(nèi)的汽泡增加 汽水混合物體積膨脹 使水位不是下降而 是很快上升 形成虛假水位 當(dāng)汽包壓力突升時(shí) 則相應(yīng)的飽和溫度提高一部 分熱量被用于加熱爐水 而用來(lái)蒸發(fā)爐水的熱量則減少 爐水中汽泡量減少 使汽水混合物的體積收縮 使水位不是上升而是很快下降 形成虛假水位 此外當(dāng)鍋爐內(nèi)熱負(fù)荷增加或驟減時(shí) 水的比容將增大或減小 也會(huì)形成虛 假水位 鍋爐負(fù)荷突變 滅火 安全門動(dòng)作 燃燒不穩(wěn)時(shí) 都會(huì)產(chǎn)生虛假水位 在負(fù)荷突然變化時(shí) 汽壓也相應(yīng)變化 這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)虛假水位 負(fù)荷變化速度 越快 虛假水位越明顯 如遇汽輪機(jī)甩負(fù)荷 汽壓突然升高 水位將瞬時(shí)下降 運(yùn)行中燃燒突然增強(qiáng)或減弱 引起汽泡量突然增大或減少 使水位瞬時(shí)升高或 下降 安全閥起座時(shí) 由于壓力突然下降 水位瞬時(shí)明顯升高 鍋爐滅火時(shí) 由于燃燒突然停止 鍋水中汽泡產(chǎn)量迅速減少 水位也將瞬時(shí)下降 在輸入端引入蒸汽流量信號(hào) 設(shè)置水位系統(tǒng)的前饋調(diào)節(jié) 于是當(dāng)蒸汽流量 增大時(shí) 給水量隨之增大 給水量增多 水溫又較低 有利于克服 虛假水位 的影響 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 第一章第一章 鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)特性鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 1 1 給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 根據(jù)物料不平衡和熱平衡的關(guān)系 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性方程 經(jīng)推導(dǎo) 可簡(jiǎn)化成 2 DD D DWW W W UK dt dU TUK dt dU T dt dh T dt hd TT 1 2 2 21 1 式中 h 為汽包水位的高度 為給水流量項(xiàng)的時(shí)間常數(shù) W T 為蒸汽流量項(xiàng)的時(shí)間常數(shù) D T 為蒸汽流量項(xiàng)的放大倍數(shù) D K 為時(shí)間常數(shù) 1 T 2 T 同時(shí) 的式子如下 2 2 D U W U MAXD DDU MAXW DWU 式中 D 為鍋爐蒸汽流量 W 為鍋爐給水流量 可見 引起汽包水位變化的擾動(dòng)主要是蒸汽流量 稱為外擾動(dòng) 和給水流量 稱為外擾動(dòng) 因此 在給水流量作用下的汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方程式可 表示為 WW W W UK dt dU T dt dh T dt hd TT 1 2 2 21 2 3 兩邊取拉氏變換 結(jié)合工程實(shí)際忽略較小的 并考慮到汽包水位在較長(zhǎng)一 段時(shí)間里不隨給水量的增加而增加 因此 可得到鍋爐汽包水位在給水流量作 用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型如下 STS K SU SH SG aW W 1 1 2 4 通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的分析處理 最終 可得到鍋爐汽包水位在給 水流量作用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為 2 SSSTS K SU SH SG aW W 151 05 0 1 1 5 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 2 2 蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 同理 可得到在外擾動(dòng)下 汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性方程為 2 DD D D UK dt dU T dt dh T dt hd TT 1 2 2 21 6 對(duì)上式方程進(jìn)行拉氏變換 并令 得到鍋爐汽包水位 12 TTTKK DD D KTT 1 在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型如下 2 TSST K SU SH SG D D 1 1 2 7 經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析和處理 最終可得到鍋爐汽包水位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模 型為 SSTSST K SU SH SG D D 05 0 115 51 1 2 2 8 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 第二章第二章 汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 1 概述概述 汽包水位的控制問題伴隨著鍋爐的出現(xiàn)而出現(xiàn) 長(zhǎng)久以來(lái)一直是控制領(lǐng)域 的一個(gè)典型的難問題 隨著控制理論 控制技術(shù)和現(xiàn)代控制方法的發(fā)展 鍋爐 自動(dòng)化控制的水平也在逐漸提高 其間主要經(jīng)歷了上世紀(jì)三四十年代單參數(shù)儀 表控制 四五十年代單元組合儀表綜合參數(shù)儀表控制 以及六十年代興起的計(jì) 算機(jī)控制等幾個(gè)階段 通常有如下幾種方案 1 單沖量控制系統(tǒng) 即汽包水位的單回路水位控制系統(tǒng) 2 雙沖量控制系統(tǒng) 即在單沖量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入了蒸汽流量信號(hào) 3 三沖量控制系統(tǒng) 是在雙沖量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再引入給水流量信號(hào)而構(gòu)成 2 2 單沖量控制系統(tǒng)單沖量控制系統(tǒng) 單沖量水位控制系統(tǒng)以汽包水位作為唯一的控制信號(hào) 沖量即變量 水位 測(cè)量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器 調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測(cè)量值 H 與給定值 H0 的偏差 通過執(zhí)行器去控制給水調(diào)節(jié)閥以改變給水量 保持汽包水位在允許的 范圍內(nèi) 系統(tǒng)框圖為圖 2 1 所示 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 圖 2 1 單沖量控制系統(tǒng)框圖 這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 是典型的單回路定制控制系統(tǒng) 對(duì)于水在汽包內(nèi) 的停留時(shí)間較長(zhǎng) 且負(fù)荷又比較穩(wěn)定 虛假水位 現(xiàn)象不嚴(yán)重的情況下 采用 單沖量控制系統(tǒng) 進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)一般就能滿足生產(chǎn)要求 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 在汽包容量比較大 水位 在受到擾動(dòng)后的反應(yīng)速度比較慢 虛假水位 現(xiàn)象不很嚴(yán)重的場(chǎng)合 采用單沖 量水位調(diào)節(jié)時(shí)能夠滿足生產(chǎn)要求 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)存在著一些缺點(diǎn) 主要有 1 單沖量控制方案只根據(jù)水位信號(hào)控制給水量 在鍋爐負(fù)荷變化大 即 階躍擾動(dòng)很大時(shí) 由于鍋爐的 虛假水位 現(xiàn)象 例如負(fù)荷蒸汽增加時(shí) 水位 一開始先上升 調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位作為控制信號(hào) 就去關(guān)小閥門減少給水量 這個(gè)動(dòng)作對(duì)鍋爐流量平衡是錯(cuò)誤的 從而在過程一開始就擴(kuò)大蒸汽流量和給水 流量的波動(dòng)幅度 擴(kuò)大了進(jìn)出流量的不平衡 2 從給水?dāng)_動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性可以看出 由于給水壓力變化等原 因造成給水量變化時(shí) 調(diào)節(jié)器要等到水位變化后才開始動(dòng)作 而在調(diào)節(jié)器動(dòng)作 后又要經(jīng)過一段滯后時(shí)間 才能對(duì)汽包水位發(fā)生影響 因此必將導(dǎo)致汽包水位波 動(dòng)幅度大 過程時(shí)間長(zhǎng) 2 3 雙沖量控制系統(tǒng)雙沖量控制系統(tǒng) 在汽包的水位控制中 最主要的擾動(dòng)是負(fù)荷的變化 雙沖量控制系統(tǒng)是以 鍋爐汽包水位測(cè)量信號(hào)作為主控信號(hào) 以蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)構(gòu)成的 前饋 反饋 控制系統(tǒng) 系統(tǒng)框圖為圖 2 2 所示 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 圖 2 2 雙沖量控制系統(tǒng)框圖 雙沖量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 引入蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除 虛假水位 所引起的不良影響 當(dāng)蒸汽量變化時(shí) 就有一個(gè)給水量與蒸汽量同方向變化的 信號(hào) 可以減少或抵消由于 虛假水位 現(xiàn)象引起的假水位 引入蒸汽流量前 饋信號(hào) 能夠改善控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性 提高控制質(zhì)量 雙沖量控制系統(tǒng)存在 的問題是 對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)不能直接補(bǔ)償 當(dāng)給水量發(fā)生擾動(dòng)時(shí) 要等到 汽包水位信號(hào)變化時(shí)才能通過調(diào)節(jié)器操作執(zhí)行調(diào)節(jié) 滯后時(shí)間長(zhǎng) 水位波動(dòng)大 2 4 三沖量控制系統(tǒng)三沖量控制系統(tǒng) 三沖量鍋爐汽包給水自動(dòng)控制系統(tǒng) 是以汽包水位 H 為主控制信號(hào) 蒸汽 流量 D 為前饋控制信號(hào) 給水流量 W 為反饋控制信號(hào)組成的控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng)采用蒸汽量進(jìn)行前饋控制 當(dāng)負(fù)荷 蒸汽流量 突然發(fā)生 變化 蒸汽流量信號(hào)能使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正方向移動(dòng) 即當(dāng)蒸汽流量增 加時(shí) 給水調(diào)節(jié)閥開大 抵消了由于 虛假水位 引起的方向誤動(dòng)作 如給水 流量減少 調(diào)節(jié)器立即根據(jù)給水流量減少的信號(hào) 開大給水閥 從而使給水量 保持不變 另外 給水流量信號(hào)也是調(diào)節(jié)器動(dòng)作后的反饋信號(hào) 能使調(diào)節(jié)器及 早知道控制的效果 所以使用三沖量控制系統(tǒng) 能使調(diào)節(jié)器動(dòng)作加快 還可以 避免調(diào)解過量 減少水位波動(dòng) 防止失控 系統(tǒng)框圖為圖 2 3 所示 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 圖 2 3 單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)框圖 從系統(tǒng)框圖可以看出 單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路 一個(gè)是由給 水流量 W 給水變送器 調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥組成的內(nèi)回路 另一個(gè)是由汽包水位 對(duì)象和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路 蒸汽流量 D 及其蒸汽變送器未包含在這兩個(gè)閉合 回路之內(nèi) 但它的引入可以改善控制質(zhì)量 且不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性 所以三沖量控制的實(shí)質(zhì)是前饋加反饋的控制系統(tǒng) 單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn) 相對(duì)單沖量和雙沖量控制系統(tǒng) 其控制品質(zhì)最好 能有效地滿足系統(tǒng)對(duì)快速性 穩(wěn)定性 準(zhǔn)確性的要求 能有效地避免 虛假水位 現(xiàn)象 與單沖量和雙沖量相比 最大的不足是 系統(tǒng)成本高 系統(tǒng)復(fù)雜 不容易整定 第三章第三章 鍋爐汽包水位的鍋爐汽包水位的 Matlab 仿真仿真 3 1 仿真軟件功能概述仿真軟件功能概述 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一 它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模 仿真和 綜合分析的集成環(huán)境 在該環(huán)境中 無(wú)需大量書寫程序 而只需要通過簡(jiǎn)單直 觀的鼠標(biāo)操作 就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng) Simulink 具有適應(yīng)面廣 結(jié)構(gòu)和流程 清晰及仿真精細(xì) 貼近實(shí)際 效率高 靈活等優(yōu)點(diǎn) 并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì) 同時(shí)有大量的第 三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具 是一種基于 MATLAB 的框圖 設(shè)計(jì)環(huán)境 是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模 仿真和分析的一個(gè)軟件包 被廣泛應(yīng)用于線 性系統(tǒng) 非線性系統(tǒng) 數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中 Simulink 可 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 以用連續(xù)采樣時(shí)間 離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模 它也支持 多速率系統(tǒng) 也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率 為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系 統(tǒng)模型 Simulink 提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口 GUI 這個(gè)創(chuàng) 建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成 它提供了一種更快捷 直接明了的 方式 而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果 Simulink 是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工 具 對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng) 包括通訊 控制 信號(hào)處理 視頻處理和圖像處理系統(tǒng) Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì) 仿真 執(zhí) 行和測(cè)試 構(gòu)架在 Simulink 基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了 Simulink 多領(lǐng)域建模功能 也提供了用于設(shè)計(jì) 執(zhí)行 驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具 Simulink 與 MATLAB 緊密集成 可以直接訪問 MATLAB 大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā) 仿真的分析和可 視化 批處理腳本的創(chuàng)建 建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義 3 2 汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的仿真汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的仿真 仿真分析涉及到高次微分方程的求解 因此系統(tǒng)的仿真必須選用一個(gè)好的 軟件 MATLAB 具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力和完美的圖形可視化功能 成為國(guó)內(nèi)外 控制界首選的計(jì)算機(jī)工具 其控制系統(tǒng)工具箱 Control system Toolbox 可 進(jìn)行鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)仿真 因此 本課題在建模后選擇使用 MATLAB 軟件 進(jìn)行仿真 MATLAB 的構(gòu)件 Simulink 直接對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型仿真 其圖形化設(shè)計(jì) 界面使得建立系統(tǒng)模型的工作更直觀和方便 它是一個(gè)用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模 仿 真和分析的軟件包 它可以完成連續(xù) 離散和混合的線性或非線性系統(tǒng)的仿真 也能完成多種采樣數(shù)率的系統(tǒng)仿真 Simulink 為用戶提供了用方塊圖進(jìn)行建模 的圖形接口 與傳統(tǒng)仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比 具有更大的 優(yōu)勢(shì) 它不但可以用于系統(tǒng)仿真 分析和設(shè)計(jì) 也實(shí)現(xiàn)了與 MATLAB C 或者 Fortran 甚至硬件之間的數(shù)據(jù)傳遞 大大地?cái)U(kuò)展了其功能 在數(shù)字仿真方面 Simulink 給出了多種仿真算法 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 3 2 1 參數(shù)設(shè)定 仿真模型采用蒸發(fā)量為 670t h 的鍋爐汽包對(duì)象 給水流量 W 與水位 L 的傳遞函數(shù)為 15 8 0529 0 sssW sL 蒸汽流量 D 與水位 L 的傳遞函數(shù)為 sssD sL0747 0 17 6 613 2 2 執(zhí)行器傳遞函數(shù)為 13895 0 5 4 s sG 給水流量變送器傳遞函數(shù)為 13 0 05 0 s sGW 汽包水位變送器傳遞函數(shù)為 136 0 05 1 s sGl 動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償器傳遞函數(shù)為 136 0 05 0 s sDf 給定水位為 0 3 米 3 2 2 仿真結(jié)果 針對(duì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的汽包水位的輸出進(jìn)行仿真分析 所建立的系統(tǒng) Simulink 仿真框圖如圖 3 1 所示 圖 3 1 系統(tǒng) Simulink 仿真框圖 學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò) 僅供參考 學(xué)習(xí)資料 所建立的系統(tǒng) Simulink 仿真曲線如圖 3 1 所示 圖 3 2 系統(tǒng) Simulink 仿真曲線 3 2 3 仿真結(jié)果分析 從響應(yīng)曲線可以看出 單沖量控制系統(tǒng)超調(diào)大 響應(yīng)較慢 快速性差 抗 干擾能力較差 控制性能遠(yuǎn)不及三沖量控制系統(tǒng) 而串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)在快 速性 抗干擾性上也較單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)更加優(yōu)越 響應(yīng)曲線更加平穩(wěn) 對(duì) 蒸汽流量擾動(dòng)的抑制也更強(qiáng) 總總 結(jié)結(jié) 通過這一學(xué)期對(duì)這門課的不斷學(xué)習(xí)和深入了解 使我真正的明白這門課對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的重要性 如果經(jīng)過模擬仿真實(shí)驗(yàn)就進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn) 不但提高系統(tǒng)的研發(fā)效率 減少系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中的調(diào)試