換熱器變比值串級(jí)控制系統(tǒng)_完整版

1、學(xué) 號(hào)： 0121111360407課 程 設(shè) 計(jì)題 目換熱器變比值串級(jí)控制系統(tǒng)學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)自動(dòng)化ZY1102姓 名郝文漢指導(dǎo)教師劉紅麗2015年1月8日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 郝文漢 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化ZY1102班 指導(dǎo)教師： 劉紅麗 工作單位：武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 題 目: 換熱器變比值串級(jí)控制系統(tǒng)初始條件：換熱器出水溫度保持穩(wěn)定，波動(dòng)小。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）1）分析被控對(duì)象特性，設(shè)一計(jì)種加熱器出口水溫控制系統(tǒng)，引入工藝介質(zhì)流量作為前饋信息，一方面減少生產(chǎn)負(fù)荷變化對(duì)出口溫度控制質(zhì)量的影響，另一方面克服

2、控制通道增益隨負(fù)荷變化所造成的非線性。2）繪制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖和原理方框圖，說(shuō)明其工作原理和工藝流程。3）系統(tǒng)各組成部分的選型與正反作用方式的確定。4）系統(tǒng)硬件電路與軟件設(shè)計(jì).5）控制器控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)以及參數(shù)整定.6）論文用WORD打印，方框圖，流程圖，電路圖等均用protel、autocad，visio等軟件繪制。時(shí)間安排：2014年12月29日至2015年1月8日，具體進(jìn)度安排見(jiàn)下表具體時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容12月29日指導(dǎo)老師就課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求、進(jìn)度安排、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等做具體介紹。學(xué)生確定選題，明確設(shè)計(jì)要求12月31日,1月4日，5日開(kāi)始查閱資料，完成方案的初步設(shè)計(jì)1月6日，7日由指導(dǎo)老師指導(dǎo)完

3、成課設(shè)情況。學(xué)生修改、完善1月8日撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，并進(jìn)行答辯指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日武漢理工大學(xué)儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄目錄11緒論11.1概述11.2換熱器變比值串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求12 系統(tǒng)對(duì)象特性設(shè)計(jì)分析23 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇23.1方案論證23.2 設(shè)計(jì)方案的選擇24 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24.1控制器正反作用的確定24.2 主控制器的選型24.3 主回路檢測(cè)變送元件的選型24.4 副回路檢測(cè)變送元件的選型24.5 執(zhí)行器的選型25 控制器控制規(guī)律的選擇以及參數(shù)整定25.1 串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)的選擇25.2 變比值控制的參數(shù)選

4、擇2小結(jié)分析2參考文獻(xiàn)2附錄 控制器電路圖2171緒論1.1概述加熱器出口水溫度是換熱器的重要質(zhì)量指標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的安全與系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。生活中要求使用一定溫度的水，設(shè)計(jì)一個(gè)水溫控制系統(tǒng)，能更好的控制水溫到合適的溫度，防止溫度過(guò)高帶來(lái)不利影響，并有效節(jié)約能源。不過(guò)出口溫度控制有一定困難，波動(dòng)幅度很大，控制不理想的原因在于被控對(duì)象十分復(fù)雜：(1) 加熱器口溫度抗干擾能力差，在水溫平穩(wěn)時(shí)，出口溫度也發(fā)生明顯變化；(2) 進(jìn)出水口水的流入流出也造成出口溫度的波動(dòng)；(3) 加熱爐的溫度存在較大的時(shí)滯。一般的加熱器在運(yùn)行中都具有以上所述的特點(diǎn)。所以可以說(shuō)加熱器系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變、大時(shí)滯、多干擾的復(fù)雜系統(tǒng)

5、。為了對(duì)加熱器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，必須尋求出一種能對(duì)時(shí)變、大時(shí)滯、多干擾的復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的方法。為此引入工藝介質(zhì)流量作為前饋信息，一方面減少生產(chǎn)負(fù)荷變化對(duì)出口溫度控制質(zhì)量的影響，另一方面克服控制通道增益隨負(fù)荷變化所造成的非線性。1.2換熱器變比值串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求換熱器出水溫度保持穩(wěn)定，波動(dòng)小。(1) 分析被控對(duì)象特性，設(shè)計(jì)一種加熱器出口水溫控制系統(tǒng)，引入工藝介質(zhì)流量作為前饋信息，一方面減少生產(chǎn)負(fù)荷變化對(duì)出口溫度控制質(zhì)量的影響，另一方面克服控制通道增益隨負(fù)荷變化所造成的非線性。(2) 繪制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖和原理方框圖，說(shuō)明其工作原理和工藝流程。(3) 系統(tǒng)各組成部分的選型與正反作

6、用方式的確定。(4) 系統(tǒng)硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。(5) 控制器控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)以及參數(shù)整定。2 系統(tǒng)對(duì)象特性設(shè)計(jì)分析在過(guò)程控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，過(guò)程的數(shù)學(xué)模型是極其重要的基礎(chǔ)資料。被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是指過(guò)程在各輸入量(包括控制量和擾動(dòng)量)作用下，其相應(yīng)輸出量(被控量)變化函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。所以為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變熱器溫度的控制，先要對(duì)其被控過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。變熱器為一個(gè)溫度過(guò)程，如圖2.1所示。它有電爐、加熱容器、回路組成。容器內(nèi)盛水，由于加熱容器有保溫材料構(gòu)成，內(nèi)部溫度變化甚是微小，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)閥門TI處加熱器出水口處水的溫度不變?yōu)門1，進(jìn)入的冷卻水溫度為T2，回饋的熱水溫度為T3。生產(chǎn)過(guò)程要

7、求流出熱水溫度T1保持不變，所以T1是被控量，即溫度過(guò)程的輸出量。而溫度過(guò)程的輸入量是電爐給水的供熱量Q1、冷卻水輸入量H1和熱水的回饋量H2，這個(gè)過(guò)程中流出熱水由溫度T1降到回饋熱水的溫度T2。圖2.1加熱器溫度對(duì)象將流入冷水和回饋熱水有各自溫度升到T1熱量設(shè)為Q2，則當(dāng)Q1=Q2時(shí)，則水從電爐得到的熱量和水流失的熱量相等，出水口水溫T1保持不變。如果在某瞬間突然加大電爐電流使Q1增大了，這時(shí)水溫就慢慢升高了。為了保持水溫T1，需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥TV-1，加大冷水進(jìn)入量，與此同時(shí)由于加熱容器容量是一定的需要增大閥門TI使熱水加速流出，再通過(guò)調(diào)節(jié)閥門TV-2和TV-3最終影響調(diào)節(jié)閥TV-1的冷水流

8、入量，使Q1=Q2，熱量的輸入輸出的平衡關(guān)系又重新建立起來(lái)，溫度T1也就保持不變了。根據(jù)能量平衡關(guān)系，可以建立加熱器的微分方程，即在單位時(shí)間內(nèi)的能量變化關(guān)系式。于是可得式中：G加熱器內(nèi)水的總重量；cp水的比熱，在常壓下cp=1；C熱容。它等于水升高1C所需儲(chǔ)蓄的熱量，C=Gcp?；仞仧崴ㄟ^(guò)回路向四周空氣發(fā)散熱量這個(gè)熱量可以表示為Q3=H2cp(T1-T3)冷端補(bǔ)償所需熱量可以表示為Q4=H1cp(T1-T2)+H2cp(T1-T2)而 Q2=Q3+Q4由于電爐加熱使溫度升高與冷水流入熱水的流出與補(bǔ)償是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，整個(gè)加熱器由多個(gè)控制閥調(diào)節(jié)流入流出水量，因而系統(tǒng)過(guò)程有很大的慣性與滯后性，過(guò)

9、程容量滯后和純時(shí)延都較大，而且外部溫度的不確定使得擾動(dòng)變化劇烈而且幅度較大，同時(shí)四個(gè)控制閥同時(shí)作用使得各個(gè)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，控制過(guò)程的過(guò)程特性都具有明顯的非線性。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇3.1方案論證由于變熱器是由多變量、多控制閥控制的系統(tǒng)，顯然單回路的控制系統(tǒng)難以滿足要求，需要選用復(fù)雜控制系統(tǒng)。通常復(fù)雜控制系統(tǒng)是多變量的，具有兩個(gè)以上變送器、兩個(gè)以上控制器或兩個(gè)以上控制閥所組成的多個(gè)回路的控制系統(tǒng)，所以又稱為多回路控制系統(tǒng)。常見(jiàn)的復(fù)雜控制系統(tǒng)有均勻控制、前饋控制、串級(jí)控制、比值控制等系統(tǒng)。方案一：串級(jí)控制串聯(lián)控制系統(tǒng)是在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在系統(tǒng)特性上，串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入

10、，改善了對(duì)象特征，使控制過(guò)程加快，具有超前控制的作用。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，有兩個(gè)控制器。圖3.1串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)主要有幾種結(jié)構(gòu)組成：主被控變量（Yl)：是工藝控制指標(biāo)或與工藝控制指標(biāo)有直接關(guān)系，在串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。副被控變量（Y2）：大多為影響主被控變量的重要參數(shù)。主控制器：在系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，按主被控變量和其設(shè)定值之差進(jìn)行控制運(yùn)算，并將其輸出作為副控制器給定值。副控制器：在系統(tǒng)中起輔助作用，按所測(cè)得的副被控變量和主控輸出之差來(lái)進(jìn)行控制運(yùn)算，其輸出直接作用于控制閥的控制器，簡(jiǎn)稱為“副控”。主變送器：測(cè)量并轉(zhuǎn)換主被控變量的變送器。副變送器：測(cè)量并轉(zhuǎn)

11、換副被控變量的變送器。主對(duì)象：大多為工業(yè)過(guò)程中所要控制的、由主被控 變量表征其主要特性的生產(chǎn)設(shè)備或過(guò)程。副對(duì)象：大多為工業(yè)過(guò)程中影響主被控變量的、由副被控變量表征其特性的輔助生產(chǎn)設(shè)備或輔助過(guò)程。副回路:由副變送器、副控制器、控制閥和副對(duì)象所構(gòu)成的閉環(huán)回路 , 又稱為“副環(huán)” 或“內(nèi)環(huán)”。主回路：由主變送器、主控制器、副回路等效環(huán)節(jié)、主對(duì)象所構(gòu)成的閉環(huán)回路，又稱為“主環(huán)”或“外環(huán)”。串級(jí)控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾具有較強(qiáng)的抗干擾能力。并改善了對(duì)象特性，使控制過(guò)程加快，提高了控制質(zhì)量，而且串級(jí)控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制

12、系統(tǒng)。通常為流量比值控制系統(tǒng)，用來(lái)保持兩種物料的流量保持一定的比值關(guān)系。方案二：變比值控制變比值控制是相對(duì)于定比值控制而言的。當(dāng)要求兩種物料的比值大小能靈活地隨第三變量的需要而加以調(diào)整時(shí)，就要求設(shè)計(jì)比值不是恒定值的比值控制系統(tǒng)，稱為變比值控制系統(tǒng)。K= F2/F1式中K為從動(dòng)流量與主動(dòng)流量的工藝流量比值。F1-主動(dòng)流量(其物料處于主導(dǎo)地位既主物料 )，F(xiàn)2-從動(dòng)流量(其物料在控制過(guò)程中隨主物料而變化)圖3.2 變比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)兩種物料流量的比值能靈活地隨第三變量的需要而變化。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需一臺(tái)純比例控制器，其比例度可以根據(jù)比值要求來(lái)設(shè)定。缺點(diǎn)是如主物料Fl穩(wěn)定

13、不變，從物料的流量F2將受控制閥前后壓差變化影響而改變。方案三：變比值串級(jí)控制該方案綜合變比值控制和串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)，雖然使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但是可以達(dá)到更好的控制效果。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：圖3.3比值控制器方框圖3.2 設(shè)計(jì)方案的選擇換熱器出口溫度的反饋控制中，控制信號(hào)總是要在干擾已經(jīng)造成影響后，被控變量偏離給定值以后才能產(chǎn)生，控制作用總是不及時(shí)的。眾所周知，串級(jí)控制對(duì)克服被控系統(tǒng)的時(shí)滯能收到好的效果。這是因?yàn)楫?dāng)用兩個(gè)控制器進(jìn)行串級(jí)控制時(shí)，每個(gè)控制器克服時(shí)滯的負(fù)擔(dān)相對(duì)減小，這就使得整個(gè)控制系統(tǒng)克服時(shí)滯的能力得到加強(qiáng)。由于整個(gè)加熱器的控制通道中，換熱器具有明顯的非線性，所以使整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程特性隨著

14、電流的變化而變化，具有較大非線性。為了保持系統(tǒng)原有的衰減率不變，則必須不斷相應(yīng)地改變調(diào)節(jié)器比例放大系數(shù)，流出熱水量與流入冷水量同時(shí)受到回饋熱水量的影響，為了滿足上述工藝要求，可以應(yīng)用變比值控制系統(tǒng)。變比值控制系統(tǒng)以第三參數(shù)和以兩個(gè)流量比為副參數(shù)所組成的串級(jí)控制系統(tǒng)，由一個(gè)除法器連接。當(dāng)Q1、Q2出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，通過(guò)比值控制回路，保證比值不變，從而不影響(擾動(dòng)幅值不大時(shí))主參數(shù)，或大大減小擾動(dòng)對(duì)主參數(shù)的影響。由以上對(duì)各種控制方法的論證，適宜采用變比值串級(jí)控制（方案三）方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1控制器正反作用的確定換熱器串級(jí)控制系統(tǒng)中主變量為出水口水溫T1，副變量為流入冷卻水溫度T2和

15、回饋熱水T3。主調(diào)節(jié)器作用方向的選擇可按下述方法進(jìn)行：當(dāng)主、副變量增加（或減小）時(shí)，如果要求調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向是一致的，則主調(diào)節(jié)器應(yīng)選“反”作用的；反之，則應(yīng)選“正”作用的。如果將整個(gè)副回路看做是構(gòu)成主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，其方塊圖可以簡(jiǎn)化為圖4.1所示。圖4.1簡(jiǎn)化方框圖在主回路中，副回路這個(gè)環(huán)節(jié)的特性總是“正”作用方向的。由圖可見(jiàn)，在主回路中，由于副回路、主測(cè)量變送這兩個(gè)環(huán)節(jié)的特性始終為“正”，所以為了使整個(gè)主回路構(gòu)成負(fù)反饋，主調(diào)節(jié)器的作用方向僅取決于主對(duì)象的特性。主對(duì)象具有“正”作用特性（即副變量增加時(shí)，主變量亦增加）時(shí)，主調(diào)節(jié)器應(yīng)選“反”作用方向；反之，當(dāng)主對(duì)象具有“反”作用特性時(shí)，主調(diào)節(jié)器

16、應(yīng)選“正”作用方向。4.2 主控制器的選型此部分是電路的核心部分，單片機(jī)接受A/D 轉(zhuǎn)換電路輸入的數(shù)字信號(hào)，并將輸入的信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，以控制控制電流或者控制電壓的形式輸出給被控制的電路，完成控電磁閥的任務(wù)。系統(tǒng)的控制采用了單片機(jī)89C52。單片機(jī)89C52內(nèi)部有8KB單元的程序儲(chǔ)存器及256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如圖4.2為主機(jī)控制部分電路圖。圖4.2 主機(jī)控制電路4.3 主回路檢測(cè)變送元件的選型系統(tǒng)的信號(hào)采集電路主要有溫度傳感器（AD590）、基準(zhǔn)電壓（7812）及A/D轉(zhuǎn)換電路組成。溫度采樣電路的基本原理是采用電流溫度傳感器AD590將溫度的變化量轉(zhuǎn)化成電流量，再將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量通過(guò)A

17、/D轉(zhuǎn)換器ADC0804將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值量交由單片機(jī)處理。基本結(jié)構(gòu)電路如圖4.3所示。圖4.3信號(hào)采樣電路傳感器選用AD590,測(cè)量范圍為-50OC+150OC,滿刻度范圍誤差為0.3OC，當(dāng)電源電壓在510V之間，穩(wěn)定度為1%時(shí)，誤差只有0.01OC。其管腳圖如圖4.3所示。A/D轉(zhuǎn)換電路采用ADC0804轉(zhuǎn)換器。將采集來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換完成的信號(hào)EOC經(jīng)反相器接單片機(jī)的P3.2口，A/D轉(zhuǎn)換電路如圖4.4所示。圖4.4 A/D轉(zhuǎn)換電路4.4 副回路檢測(cè)變送元件的選型副控回路檢測(cè)元件選擇電磁式流量傳感器。導(dǎo)電性的液體在流動(dòng)時(shí)切割磁力線，也會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。因此可應(yīng)用電磁感應(yīng)定律

18、來(lái)測(cè)定流速，電磁流量傳感器就是根據(jù)這一原理制成的。由于電極的距離正好為導(dǎo)管的內(nèi)徑，因此沒(méi)有妨礙流體流動(dòng)的障礙，壓力損失極小。能夠得到與容積流量成正比的輸出信號(hào)。由于電動(dòng)勢(shì)是在包含電極的導(dǎo)管的斷面處作為平均流速測(cè)得的，因此受流速分布影響較小，測(cè)量范圍寬，測(cè)量精度高。4.5 執(zhí)行器的選型執(zhí)行器選擇動(dòng)型電磁閥，通過(guò)控制閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。氣開(kāi)型是當(dāng)膜頭上水壓力增加時(shí)，閥門向增加開(kāi)度方向動(dòng)作，當(dāng)達(dá)到輸入壓強(qiáng)上限時(shí)，閥門處于全開(kāi)狀態(tài)。反過(guò)來(lái)，當(dāng)壓力減小時(shí)，閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作，在沒(méi)有輸入時(shí)，閥門全閉。氣關(guān)型動(dòng)作方向正好與氣開(kāi)型相反。通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)或氣

19、關(guān)。由于調(diào)節(jié)器是電動(dòng)的，執(zhí)行器(調(diào)節(jié)閥)是氣動(dòng)的，所以還需要?dú)鈩?dòng)單元組合儀器的一個(gè)電氣轉(zhuǎn)換器。5 控制器控制規(guī)律的選擇以及參數(shù)整定在變熱器控制系統(tǒng)中，主回路控制溫度，進(jìn)行細(xì)調(diào)。副回路控制冷水流量進(jìn)行粗調(diào)。由于主變量（溫度）是重要指標(biāo)，對(duì)其要求很高，所以主控制器采用常規(guī) PID 控制。而對(duì)副變量（冷水流量）的要求不高，允許有余差，所以副控制器采用 P 控制。用溫度控制器的輸出信號(hào)作為冷水流量控制器的設(shè)定植，而冷水流量控制器的輸出信號(hào)去控制冷水閥，達(dá)到控制溫度的目的。本次設(shè)計(jì)采用增量式PID控制算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。增量式PID控制算法公式如下：調(diào)節(jié)器參數(shù)整定采用先副后主方式。因?yàn)楦被芈氛ǖ囊?/p>

20、較低，一般可參照單回路的方法來(lái)設(shè)置。有時(shí)為更好發(fā)揮副回路的快速作用，控制作用可調(diào)的強(qiáng)一些（相應(yīng)的衰減比可略小于41）?，F(xiàn)在采用衰減曲線法進(jìn)行參數(shù)整定如下：1 先置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間，微分時(shí)間，比例度置于較大數(shù)值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。 2 等系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)設(shè)定值做階躍變化，然后觀察系統(tǒng)的響應(yīng)。若響應(yīng)振蕩衰減太快，擇減小比例度。反之亦然。如此反復(fù)，直到衰減比為4：1的過(guò)程，記下此時(shí)的以及值，按照表1所給的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、。表1 衰減曲線法整定表調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)參數(shù)比例度積分時(shí)間微分時(shí)間PPI1.20.5PID0.20.30.15.1 串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)的選擇變熱器要求水溫穩(wěn)定，波動(dòng)小。出水口溫度作為主變量，系

21、統(tǒng)對(duì)主變量要求較高，不允許有余差，所以主調(diào)節(jié)器采用PID控制規(guī)律。串級(jí)控制系統(tǒng)中對(duì)副變量的要求不嚴(yán)。在控制過(guò)程中，副變量是不斷跟隨主調(diào)節(jié)器的輸出變化而變化的，所以副調(diào)節(jié)器采用比例控制規(guī)律。流出熱水量與流入冷水量同時(shí)受到回饋熱水量的影響，即主副變量間有一定內(nèi)在聯(lián)系，系統(tǒng)的主要干擾應(yīng)包圍在副回路中，副變量的選擇應(yīng)考慮主副對(duì)象時(shí)間常數(shù)的匹配，防止共振的發(fā)生，由于前饋熱水具有較大的純滯后，選擇副變量時(shí)應(yīng)使副環(huán)盡量不包含純滯后。Gv(s)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù) Go1(s) Go2(s)分別為主副控制對(duì)象的傳遞函數(shù) Gm1(s) Gm2(s)分別為主副變送器的傳遞函數(shù) N1(s) N2(s)分別為一次干擾

22、和二次干擾的傳遞函數(shù)。假設(shè)副回路中各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)分別為Go2(s) =Ko2/(1+TO2S)Gc2(s) = Kc2Gv(s) = KvGm2(s) = Km2將圖2中副回路反饋信號(hào)相加點(diǎn)由副調(diào)節(jié)器前向后移至副對(duì)象之前，經(jīng)簡(jiǎn)化可得出其等效副對(duì)象為：GC2(s)=式中因此 在此控制系統(tǒng)中，等效副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)和放大倍數(shù)都縮小了，而且隨著副控放大倍數(shù)Kc2整定得越大，等效副對(duì)象的放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)縮小得越顯著，這相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加了一個(gè)起超前作用的微分環(huán)節(jié)，這會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，控制更為及時(shí)，有利于提高控制品質(zhì)和系統(tǒng)可控性。 5.2 變比值控制的參數(shù)選擇在換熱器變比值控制系統(tǒng)中，流量變比值只

23、是一種控制手段，第三參數(shù)出水口水溫T1才是系統(tǒng)控制效果的指標(biāo)。系統(tǒng)工作時(shí)，按原始給定冷水與回饋熱水比例控制供水，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，比例控制器的輸出將修改比例系數(shù)K，從而修改了給水閉環(huán)系統(tǒng)給定值，給水閉環(huán)系統(tǒng)及時(shí)調(diào)節(jié)給水比例，保證溫度T1相對(duì)穩(wěn)定。電加熱器的發(fā)熱量Q1與外加電流的平方成正比，故Q1與電流變化成非線性變化，而電氣轉(zhuǎn)化器使流量變化與電流變化相聯(lián)系，故測(cè)量流量值與輸出信號(hào)成非線性關(guān)系。當(dāng)流量從0變化時(shí)，則任一中間流量H1所對(duì)應(yīng)的流量變送器輸出信號(hào)為從以上兩式可得比例系數(shù)K為動(dòng)態(tài)參數(shù)的整定時(shí)，主調(diào)節(jié)器可按串級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行整定。小結(jié)分析這次課程設(shè)計(jì)的幾天里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多

24、很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我感受頗多，在正式進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我參考了一些網(wǎng)上的資料，通過(guò)對(duì)這些設(shè)計(jì)方案來(lái)開(kāi)拓自己的思路。但是最終仍然有很多沒(méi)能完全弄懂的東西，不能不說(shuō)是一個(gè)遺憾，在以后的的學(xué)習(xí)中再深化吧。課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐課的一種，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)手與動(dòng)腦，理論與實(shí)際的相互結(jié)合，既是對(duì)工業(yè)環(huán)境的一個(gè)簡(jiǎn)單縮影，又是對(duì)理論知識(shí)的一種檢驗(yàn)，很好地實(shí)現(xiàn)了從書本到實(shí)際操作的一個(gè)過(guò)渡。以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 本次設(shè)計(jì)的變