熱工控制系統(tǒng)課堂_第五章串級(jí)控制系統(tǒng)

1、第五章串級(jí)控制系統(tǒng)第五章串級(jí)控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)-各種復(fù)雜控制系統(tǒng)基礎(chǔ)，并被廣泛應(yīng)用各種復(fù)雜控制系統(tǒng)基礎(chǔ)，并被廣泛應(yīng)用; ; 但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷更新，生產(chǎn)不斷強(qiáng)化，工業(yè)生產(chǎn)過程但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷更新，生產(chǎn)不斷強(qiáng)化，工業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)工業(yè)參數(shù)提出越來越嚴(yán)格要求；對(duì)工業(yè)參數(shù)提出越來越嚴(yán)格要求； 而且生產(chǎn)過程中各參數(shù)間的關(guān)系復(fù)雜化及控制對(duì)象遲延和慣而且生產(chǎn)過程中各參數(shù)間的關(guān)系復(fù)雜化及控制對(duì)象遲延和慣性增大，使得單回路控制顯得無能為力，因而產(chǎn)生許多新的、復(fù)性增大，使得單回路控制顯得無能為力，因而產(chǎn)生許多新的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)：雜的控制系統(tǒng)：串級(jí)控制串級(jí)控制、導(dǎo)前微分控制、導(dǎo)前微分控制、復(fù)

2、合控制復(fù)合控制、分段控制分段控制、多變量控制多變量控制第一節(jié)第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)的組成串級(jí)控制系統(tǒng)的組成第二節(jié)第二節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和主副調(diào)節(jié)器選擇串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和主副調(diào)節(jié)器選擇第四節(jié)第四節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)例分析過熱蒸汽溫度串級(jí)控制串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)例分析過熱蒸汽溫度串級(jí)控制本章章節(jié)本章章節(jié)第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)的組成第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)的組成 下面舉兩例說明串級(jí)控制系統(tǒng)的組成：下面舉兩例說明串級(jí)控制系統(tǒng)的組成： 例一例一 電廠汽包鍋爐蒸汽壓力和燃料控制系統(tǒng)電廠汽包鍋爐蒸汽壓力和燃料控制系統(tǒng) 控制過程為：燃料輸送器控制過程為：燃料輸送器閥門開

3、度變化將使風(fēng)和煤粉按閥門開度變化將使風(fēng)和煤粉按一定的比例進(jìn)入爐膛。如果一定的比例進(jìn)入爐膛。如果 開大開大, ,則則QrQr、以及、以及P PM M 都隨之都隨之,因此把母管的壓力作為一個(gè)因此把母管的壓力作為一個(gè)主信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器主信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器T T1 1, , 這時(shí)這時(shí)T T1 1 可直接去控制閥門使可直接去控制閥門使 ,與與P PM M 也隨之也隨之,最后可使最后可使P PM M 維持在一個(gè)希望值上。維持在一個(gè)希望值上。 為了提高控制質(zhì)量為了提高控制質(zhì)量, ,往往再取一個(gè)對(duì)燃燒率變化反映快的信號(hào)往往再取一個(gè)對(duì)燃燒率變化反映快的信號(hào), ,比如熱量信號(hào)比如熱量信號(hào)Q Qr r 作為反饋信號(hào)作

4、為反饋信號(hào), ,相應(yīng)地再增加一個(gè)調(diào)節(jié)器相應(yīng)地再增加一個(gè)調(diào)節(jié)器T T2 2 , ,這樣這樣就組成了一個(gè)新的控制系統(tǒng)。就組成了一個(gè)新的控制系統(tǒng)。 圖圖5-1 5-1 壓力燃料控制系統(tǒng)原理框圖壓力燃料控制系統(tǒng)原理框圖 壓力調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器器燃料調(diào)燃料調(diào)節(jié)器節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門閥門爐膛爐膛汽壓汽壓對(duì)象對(duì)象測(cè)量變送器測(cè)量變送器壓力變送器壓力變送器壓力壓力定值定值內(nèi)擾內(nèi)擾外擾外擾QrQr- - -PMPM 但由于燃燒率的變化反映到但由于燃燒率的變化反映到P PM M 的變化過程速度很慢的變化過程速度很慢, ,遲延時(shí)間遲延時(shí)間大大, ,因而這樣組成的單回路控制系統(tǒng)必會(huì)使動(dòng)態(tài)偏差很大因而這樣組成的單回路控制

5、系統(tǒng)必會(huì)使動(dòng)態(tài)偏差很大, ,控制品控制品質(zhì)下降。質(zhì)下降。 這個(gè)控制系統(tǒng)由兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接在一起工作這個(gè)控制系統(tǒng)由兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接在一起工作, ,因此稱為串級(jí)控因此稱為串級(jí)控制系統(tǒng)制系統(tǒng), ,其原理方框圖如圖其原理方框圖如圖5-15-1所示。所示。 例二、汽包鍋爐過熱蒸汽的溫度控制系統(tǒng)例二、汽包鍋爐過熱蒸汽的溫度控制系統(tǒng) 汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 若采用單回路調(diào)節(jié)，只取若采用單回路調(diào)節(jié)，只取 1 1一個(gè)溫度信號(hào)到調(diào)節(jié)器去控制減溫一個(gè)溫度信號(hào)到調(diào)節(jié)器去控制減溫水閥門開度水閥門開度 ，由于汽溫對(duì)象的大滯后和大慣性，無法得到令人滿，由于汽溫對(duì)象的大滯

6、后和大慣性，無法得到令人滿意的控制品質(zhì)。為此再取一個(gè)控制中間溫度信號(hào)意的控制品質(zhì)。為此再取一個(gè)控制中間溫度信號(hào) 2 2，增加一個(gè)調(diào)節(jié)，增加一個(gè)調(diào)節(jié)器，組成串級(jí)控制系統(tǒng)如圖器，組成串級(jí)控制系統(tǒng)如圖5-25-2所示：所示： 溫度調(diào)溫度調(diào)節(jié)器節(jié)器溫度調(diào)溫度調(diào)節(jié)器節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門閥門減減溫溫器器過熱過熱器器溫度變送器溫度變送器溫度變送器溫度變送器溫度溫度定值定值- - - 2 2內(nèi)擾內(nèi)擾 圖圖5-2 5-2 過熱蒸汽溫度控制原理方框圖過熱蒸汽溫度控制原理方框圖 主參數(shù)主參數(shù)( (主變量主變量) )：串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的那個(gè)被調(diào)節(jié)參串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的那個(gè)被調(diào)節(jié)參數(shù)稱為主參數(shù)。例一中

7、是母管蒸汽壓力數(shù)稱為主參數(shù)。例一中是母管蒸汽壓力P PM M，例二中是過熱蒸汽溫度，例二中是過熱蒸汽溫度( (高溫段高溫段)1 1。( (返回例一返回例一, ,返回例二返回例二) ) 串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，它們的作用是完全不同的。為了串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，它們的作用是完全不同的。為了說明這個(gè)問題，下面介紹串級(jí)控制系統(tǒng)的說明這個(gè)問題，下面介紹串級(jí)控制系統(tǒng)的有關(guān)概念有關(guān)概念： 副參數(shù)副參數(shù)( (副變量副變量) )：其給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變化，能提前其給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變化，能提前反映主信號(hào)數(shù)值變化的中間參數(shù)稱為副參數(shù)。這是一個(gè)為了提高控反映主信號(hào)數(shù)值變化的中間參數(shù)稱為副參數(shù)。這是

8、一個(gè)為了提高控制質(zhì)量而引進(jìn)的輔助參數(shù)。例一中為鍋爐熱量制質(zhì)量而引進(jìn)的輔助參數(shù)。例一中為鍋爐熱量Q Qr r ，例二中為蒸汽，例二中為蒸汽溫度（低溫段）溫度（低溫段） 2 2。 主調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器( (主控制器主控制器) )：根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動(dòng)作根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動(dòng)作, ,其其輸出作為調(diào)節(jié)器的給定值的那個(gè)調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器輸出作為調(diào)節(jié)器的給定值的那個(gè)調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器, ,如壓力調(diào)節(jié)如壓力調(diào)節(jié)器器, ,溫度調(diào)節(jié)器。溫度調(diào)節(jié)器。 主回路主回路( (外回路外回路) )：斷開副調(diào)節(jié)器的反饋回路后的整個(gè)外回路斷開副調(diào)節(jié)器的反饋回路后的整個(gè)外回路稱為主回路。稱為主回路。 副調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器(

9、 (副控制器副控制器) )：其給定值由主調(diào)節(jié)器的輸出決定其給定值由主調(diào)節(jié)器的輸出決定, ,并根并根據(jù)副參數(shù)對(duì)給定值據(jù)副參數(shù)對(duì)給定值( (即主調(diào)節(jié)器輸出即主調(diào)節(jié)器輸出) )的偏差動(dòng)作的那個(gè)調(diào)節(jié)器稱為的偏差動(dòng)作的那個(gè)調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器, ,如燃料調(diào)節(jié)器如燃料調(diào)節(jié)器, ,溫度調(diào)節(jié)器。溫度調(diào)節(jié)器。 副對(duì)象副對(duì)象( (導(dǎo)前區(qū)導(dǎo)前區(qū)) )：副參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備副參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備, ,它的輸入它的輸入信號(hào)為主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)信號(hào)為主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào), ,其輸出信號(hào)為副參數(shù)（副變量）。其輸出信號(hào)為副參數(shù)（副變量）。 主對(duì)象主對(duì)象( (惰性區(qū)惰性區(qū)) )：主參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備主參數(shù)

10、所處的那一部分工藝設(shè)備, ,它的輸入它的輸入信號(hào)為副變量信號(hào)為副變量, ,輸出信號(hào)為主參數(shù)（主變量）。輸出信號(hào)為主參數(shù)（主變量）。 副回路副回路( (內(nèi)回路內(nèi)回路) )：由副參數(shù)、副調(diào)節(jié)器及其所包括的一部分對(duì)由副參數(shù)、副調(diào)節(jié)器及其所包括的一部分對(duì)象等環(huán)節(jié)所組成的閉合回路稱作副回路，副回路有時(shí)還稱隨動(dòng)回路。象等環(huán)節(jié)所組成的閉合回路稱作副回路，副回路有時(shí)還稱隨動(dòng)回路。第二節(jié)第二節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 總體上看總體上看, ,串級(jí)控制系統(tǒng)仍然是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)仍然是一個(gè)定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng), ,主參數(shù)在干主參數(shù)在干擾作用下的控制過程與單回路控制系統(tǒng)的過程具有相同的指標(biāo)和形擾作用下

11、的控制過程與單回路控制系統(tǒng)的過程具有相同的指標(biāo)和形式式, ,但與單回路控制系統(tǒng)比較但與單回路控制系統(tǒng)比較, ,串級(jí)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：串級(jí)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 一、串級(jí)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力一、串級(jí)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力把串級(jí)控制系統(tǒng)用方框圖表示成一般形式把串級(jí)控制系統(tǒng)用方框圖表示成一般形式, ,如圖如圖5-35-3所示。所示。 WT1(S)WT2(S)WZ(S)Wf(S)WD2(S)WD1(S)Wm1(S)Wm2(S)-X1X2Z2Y2Y1 圖圖5-3 5-3 串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖 圖中圖中Z Z2 2是進(jìn)入副環(huán)的擾動(dòng)，從副回路看，傳遞函數(shù)為：是進(jìn)入副

12、環(huán)的擾動(dòng)，從副回路看，傳遞函數(shù)為： 這里要注意的是擾動(dòng)這里要注意的是擾動(dòng)Z Z2 2 除了能直接影響副參數(shù)以外，又通過除了能直接影響副參數(shù)以外，又通過W WD1D1影響主參數(shù)。影響主參數(shù)。 SWSWSWSWSWSWSWSzSySWZmDfTDfD22222221(5-1)WT1(S)WT2(S)WZ(S)Wf(S)WD2(S)WD1(S)Wm1(S)Wm2(S)-X1X2Z2Y2Y1 圖圖5-3 5-3 串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖輸出對(duì)于擾動(dòng)輸出對(duì)于擾動(dòng)Z Z2 2的傳遞函數(shù)：的傳遞函數(shù)： 輸出對(duì)輸入輸出對(duì)輸入x x1 1的傳遞函數(shù)：的傳遞函數(shù)： WSy Sz SWS WSW

13、S WS WS WS WS W SZDDTTDDmZ21212121211(5-2)WSySxSWS WS WS WSWS WS WS WS WS WSXTTDDTTDDmZ1111212121211(5-3)WT1(S)WT2(S)WZ(S)Wf(S)WD2(S)WD1(S)Wm1(S)Wm2(S)-X1X2Z2Y2Y1 圖圖5-3 5-3 串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖 對(duì)于一個(gè)定值系統(tǒng)，擾動(dòng)造成的影響應(yīng)該越小越好對(duì)于一個(gè)定值系統(tǒng)，擾動(dòng)造成的影響應(yīng)該越小越好, ,而定值部而定值部分應(yīng)盡量保持恒定，因此，式分應(yīng)盡量保持恒定，因此，式5-25-2越接近于越接近于0 0，式，式5-

14、35-3越接近于越接近于1 1（令（令WmWm1 1 1 1），則控制系統(tǒng)性能越好。），則控制系統(tǒng)性能越好。現(xiàn)有現(xiàn)有 即為兩個(gè)調(diào)節(jié)器的乘積。即為兩個(gè)調(diào)節(jié)器的乘積。 W SW SW SW SXZTT1212 WSWSy Sx Sy SzSXZ121112 也即用以表征克服干擾能力的式子：也即用以表征克服干擾能力的式子： 的值越的值越大越好。大越好。 W SK W SKTTTT1122,則：則： 212111TTKKSzSySxSy如果如果一般有：一般有：121TTTKKK 所以可得出如下結(jié)論：所以可得出如下結(jié)論：系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)越大，穩(wěn)態(tài)誤差越系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，克服干擾的能

15、力也就越強(qiáng)，副調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)整定的越大，小，克服干擾的能力也就越強(qiáng)，副調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)整定的越大，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)越顯著。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)越顯著。 若采用單回路控制系統(tǒng)則其表征克服干擾能力的式子：若采用單回路控制系統(tǒng)則其表征克服干擾能力的式子： ySxSySzSWKTT111211 二、串級(jí)控制系統(tǒng)可以減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)二、串級(jí)控制系統(tǒng)可以減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率象動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率 設(shè)對(duì)象是慣性環(huán)節(jié)設(shè)對(duì)象是慣性環(huán)節(jié), ,其它均為比例環(huán)節(jié)其它均為比例環(huán)節(jié), , 即：即：WSKT SWSKT SWSKWSKWSKWSKzWKWKDDTTTTffzmmmm2

16、221111122112211（5-4）由圖由圖5-35-3得：得： W Sy Sx SW S W S WS W SW S W S WSWS W SbTfDzTfDmz222222221（5-5）則有：則有： WSK KK KKK K KKTKK K KKSbzTfTfmzTfmz2222222222111令：令：KK K K KK K K KKTTK K K KKbzTfTfmzbTfmz2222222222211,則：則： WSKTSbbb2221 由此看出，由此看出，T Tb2b2T T2 2，也即內(nèi)回路閉環(huán)傳遞函數(shù)的時(shí)間常數(shù)小于，也即內(nèi)回路閉環(huán)傳遞函數(shù)的時(shí)間常數(shù)小于不加控制前的傳遞函數(shù)

17、中的時(shí)間常數(shù)。從而改善了動(dòng)態(tài)特性。原因不加控制前的傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)。從而改善了動(dòng)態(tài)特性。原因在于原來的被控對(duì)象是在于原來的被控對(duì)象是W WD2D2與與W WD1D1串聯(lián)，加上副調(diào)節(jié)器后變成串聯(lián)，加上副調(diào)節(jié)器后變成W Wb2b2與與W Wb1b1串聯(lián)，總的慣性時(shí)間減小了。串聯(lián)，總的慣性時(shí)間減小了。 由于系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)變小了，它的工作頻率將有所提高，證明由于系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)變小了，它的工作頻率將有所提高，證明如下：如下： WT1(S)WT2(S)WZ(S)Wf(S)WD2(S)WD1(S)Wm1(S)-X1Z2Y2Y2圖圖5-4 5-4 串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖從圖從圖5-4

18、5-4簡(jiǎn)化的方框圖可得系統(tǒng)特征方程式：簡(jiǎn)化的方框圖可得系統(tǒng)特征方程式： 1012211WS WS W S WS WS WSTTzDDm(5-6)將式將式5-1(W5-1(WD2D2(S)(S)代入式代入式5-65-6并化簡(jiǎn)得：并化簡(jiǎn)得： 0111221222SWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWmDDfzTTmDfzT將式將式5-45-4代入上式并化簡(jiǎn)得：代入上式并化簡(jiǎn)得： T T STTKK K KK T SKK K KKKKK K KK KTzfmTzfmTTzfm1221222212221211210(5-7)化成二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形：化成二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形： SS200220211

19、22221021TTTKKKKKTTmfzT串串由式由式5-75-7可得：可得：則：則：串串串串串211121122221202TTTKKKKKTTmfzT同法求得單回路控制系統(tǒng)的工作頻率同法求得單回路控制系統(tǒng)的工作頻率 ：?jiǎn)螁螁?1221212TTT T2112222122221211222211111TTTKKKKKTTKKKKKTTTTTKKKKKTTmfzTmfzTmfzT單串假定串級(jí)、單回路控制以同樣衰減率工作，即令：假定串級(jí)、單回路控制以同樣衰減率工作，即令： 串單顯然：顯然： 由此可見，串級(jí)控制系統(tǒng)由于改善了對(duì)象的特征，從而使整個(gè)由此可見，串級(jí)控制系統(tǒng)由于改善了對(duì)象的特征，從而使

20、整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率比單回路系統(tǒng)的工作頻率有所提高，且副控制器的系統(tǒng)的工作頻率比單回路系統(tǒng)的工作頻率有所提高，且副控制器的放大倍數(shù)放大倍數(shù)K KT T2 2越大，工作頻率越高。越大，工作頻率越高。單串單串 , 1（5-8） 這一特點(diǎn)還說明即使在外擾作用下這一特點(diǎn)還說明即使在外擾作用下, ,由于副回路減小了對(duì)象的由于副回路減小了對(duì)象的時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù), ,使整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率得以提高，因此仍能改善整個(gè)系使整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率得以提高，因此仍能改善整個(gè)系統(tǒng)過度過程的品質(zhì)。統(tǒng)過度過程的品質(zhì)。 三、串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力三、串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力 串級(jí)控制系統(tǒng)主回路是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)主

21、回路是一個(gè)定值系統(tǒng)定值系統(tǒng)，其副回路是一個(gè)，其副回路是一個(gè)隨動(dòng)系隨動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)，它的定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，是一個(gè)變化量，主調(diào)節(jié)器按照被，它的定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，是一個(gè)變化量，主調(diào)節(jié)器按照被控對(duì)象的特性和擾動(dòng)變化的情況，不斷地糾正著副調(diào)節(jié)器的給定值，控對(duì)象的特性和擾動(dòng)變化的情況，不斷地糾正著副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)縮短，能很快克服擾動(dòng)，改善動(dòng)態(tài)特性，副調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)縮短，能很快克服擾動(dòng)，改善動(dòng)態(tài)特性，這就是一種自適應(yīng)能力。這就是一種自適應(yīng)能力。 而采用單回路控制系統(tǒng)就沒有這種隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用。這而采用單回路控制系統(tǒng)就沒有這種隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用。這種自適應(yīng)能力可以從系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

22、偏差上看出來。種自適應(yīng)能力可以從系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差上看出來。 圖圖5-55-5為一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)，主、副調(diào)節(jié)器若都用為一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)，主、副調(diào)節(jié)器若都用P P 調(diào)節(jié)，由調(diào)節(jié)，由控制理論，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)偏差計(jì)算如下：控制理論，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)偏差計(jì)算如下：KT2WD2(S)WD1(S)KT1Y2Y1Z2X1- 圖圖5-5 5-5 串級(jí)控制的特殊形式串級(jí)控制的特殊形式 把副回路看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的輸出為：把副回路看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的輸出為： 222222222211xSWKSWKzSWKSWyDTDTDTD令令: : WSKWSKWSbTDTD222221則有：則有： 1212

23、222121( )1( )11DDzTDTbDWSWSy SWSz SKWSKWSWS 假定假定Z2 Z2 是一個(gè)單位階躍擾動(dòng)，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)值大小就能是一個(gè)單位階躍擾動(dòng)，系統(tǒng)輸出量的穩(wěn)態(tài)值大小就能體現(xiàn)出穩(wěn)差偏差的大小。為便于計(jì)算，設(shè)體現(xiàn)出穩(wěn)差偏差的大小。為便于計(jì)算，設(shè) 均是比例增均是比例增益為益為1 1的慣性環(huán)節(jié)，有：的慣性環(huán)節(jié)，有： WS WSDD12, SWSWKSzSSWKSWSWSSzSWSSyDbTDTDDz1212222122111,0lim0lim代入各環(huán)節(jié)的值，最后結(jié)果為：代入各環(huán)節(jié)的值，最后結(jié)果為： 212111TTTKKKy 若采用單回路控制，在同樣條件下采用同樣的方法

24、，可以得到若采用單回路控制，在同樣條件下采用同樣的方法，可以得到它的穩(wěn)態(tài)輸出為：它的穩(wěn)態(tài)輸出為： yKT1111 因此，因此，y1() y1() y1()y1()，也就是說，串級(jí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差，也就是說，串級(jí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差比單回路系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差要小得多，其原因在于前者具有一定的自比單回路系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差要小得多，其原因在于前者具有一定的自適應(yīng)能力。適應(yīng)能力。 第三節(jié)第三節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和主副調(diào)節(jié)器選擇主副調(diào)節(jié)器選擇 一、主副回路的選擇原則一、主副回路的選擇原則 、副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變、副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變化

25、幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，以充分發(fā)揮化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定；副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定； 、主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配。串級(jí)系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)、主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配。串級(jí)系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)相比，其工作頻率提高了，但這與主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)選擇是有關(guān)相比，其工作頻率提高了，但這與主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)選擇是有關(guān)的，原則是兩者相差大一些，效果好一些。的，原則是兩者相差大一些，效果好一些。 、選擇副回路時(shí)，應(yīng)力求把盡量多的干擾包括進(jìn)去，以盡量、選擇副回路時(shí)，應(yīng)力求把盡量多的干擾包

26、括進(jìn)去，以盡量減少他們對(duì)主參數(shù)的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力；減少他們對(duì)主參數(shù)的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力； 由式由式5-85-8可知，在一定的系統(tǒng)中，若可知，在一定的系統(tǒng)中，若 確確定，可作出函數(shù)：定，可作出函數(shù)： 1222K K K K KTzfmfTTKK K KKT TT TTzfm122221212111 串單由上式關(guān)系可作出函數(shù)曲線圖如圖由上式關(guān)系可作出函數(shù)曲線圖如圖5-65-6所示：所示：T1/T2單串061022610圖圖5-6 5-6 串串/ /單與單與T T1 1/T/T2 2 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 同時(shí)，同時(shí)，T T2 2過小，將導(dǎo)致副環(huán)過于敏感而不穩(wěn)定。在選擇副回路過小，將導(dǎo)

27、致副環(huán)過于敏感而不穩(wěn)定。在選擇副回路時(shí)，一般取時(shí)，一般取T T1 1/ /T T2 22 2 6 6（或（或3 3 1010）較合適。）較合適。 T1/T2單串061022610圖圖5-6 5-6 串串/ /單與單與T T1 1/T/T2 2 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 從圖從圖5-65-6可見，串級(jí)控制系統(tǒng)頻率增長(zhǎng)的速度，在主、副對(duì)象可見，串級(jí)控制系統(tǒng)頻率增長(zhǎng)的速度，在主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)的比值比值T T1 1/T/T2 2較小時(shí)最為顯著較小時(shí)最為顯著；一方面我們希望一方面我們希望T T2 2小一點(diǎn)可以使副回路靈敏些；小一點(diǎn)可以使副回路靈敏些； 另一方面，另一方面，T T2 2過小，必然使

28、比值過小，必然使比值T T1 1/ /T T2 2加大，此時(shí)對(duì)提高系統(tǒng)加大，此時(shí)對(duì)提高系統(tǒng)的工作頻率意義不大；的工作頻率意義不大； 1 1、當(dāng)、當(dāng)T T1 1/ /T T2 2 1010時(shí)，表明時(shí)，表明T T2 2很小，副回路包括的干擾因素越來很小，副回路包括的干擾因素越來越少，副回路克服干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)未能充分利用。越少，副回路克服干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)未能充分利用。 2 2、當(dāng)、當(dāng)T T1 1/ /T T2 2 3 3時(shí)，表明時(shí)，表明T T2 2過大，副回路包括的干擾多，控制作過大，副回路包括的干擾多，控制作用不及時(shí)。用不及時(shí)。 3 3、當(dāng)、當(dāng)T T1 1/ /T T2 2 1 1時(shí)，主副對(duì)象之

29、間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系十分緊密，如果時(shí)，主副對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系十分緊密，如果在干擾作用下在干擾作用下 主、副參數(shù)任一個(gè)先振蕩，必將引起另一個(gè)也振蕩，主、副參數(shù)任一個(gè)先振蕩，必將引起另一個(gè)也振蕩，這樣，兩個(gè)參數(shù)互相促進(jìn)，振蕩更加劇烈，這就是所謂的這樣，兩個(gè)參數(shù)互相促進(jìn)，振蕩更加劇烈，這就是所謂的“共振共振效應(yīng)效應(yīng)”，顯然應(yīng)力求避免。，顯然應(yīng)力求避免。二、主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則二、主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則 、主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)副參數(shù)的要求也、主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)副參數(shù)的要求也不高時(shí)，為使兩者兼顧而采用串級(jí)控制方式時(shí)，主、副調(diào)節(jié)器均不高時(shí)，為使兩者兼顧而

30、采用串級(jí)控制方式時(shí)，主、副調(diào)節(jié)器均可采用比例控制?？刹捎帽壤刂啤?、主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定要求，這時(shí)主、副調(diào)節(jié)、主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定要求，這時(shí)主、副調(diào)節(jié)器采用比例積分形式。器采用比例積分形式。 、要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差（穩(wěn)態(tài)誤差），、要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差（穩(wěn)態(tài)誤差），此時(shí)副調(diào)節(jié)器可采用比例形式，主調(diào)節(jié)器采用比例積分形式。此時(shí)副調(diào)節(jié)器可采用比例形式，主調(diào)節(jié)器采用比例積分形式。第四節(jié)第四節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)例分析串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)例分析過熱蒸汽溫度串級(jí)控制過熱蒸汽溫度串級(jí)控制一、過熱蒸汽溫度控制的任務(wù)一、過熱蒸汽溫度控制的任務(wù) 過熱蒸汽溫度控制的任務(wù)過熱

31、蒸汽溫度控制的任務(wù): :維持過熱器出口蒸汽溫度在允維持過熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。作溫度。 過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，一般規(guī)過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，一般規(guī)定過熱蒸汽的溫度上限不能高于其額定值定過熱蒸汽的溫度上限不能高于其額定值+5+5。 如果過熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低電廠的工作效率，據(jù)如果過熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低電廠的工作效率，據(jù)估計(jì)，汽溫估計(jì)，汽溫每降低每降低55，熱經(jīng)濟(jì)性將下降約，熱經(jīng)濟(jì)性將下降約1%1%； 且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度升高，

32、甚至使之帶水，嚴(yán)且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度升高，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。 一般規(guī)定過熱汽溫下限不低于其額定值一般規(guī)定過熱汽溫下限不低于其額定值1010。通常，高參數(shù)。通常，高參數(shù)電廠都要求保持過熱汽溫在電廠都要求保持過熱汽溫在530530545 545 的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。二、過熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征性二、過熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征性 影響汽溫變化的擾動(dòng)因素很多，例如蒸汽負(fù)荷，煙氣溫度和流影響汽溫變化的擾動(dòng)因素很多，例如蒸汽負(fù)荷，煙氣溫度和流速，給水溫度，爐膛熱負(fù)荷，送風(fēng)量，給水母管壓力和減溫水量。速，給水溫度，爐膛熱負(fù)荷，送風(fēng)量，給水母

33、管壓力和減溫水量。 蒸汽從汽包出來以后通過過熱器的低溫段，至減溫器，然后蒸汽從汽包出來以后通過過熱器的低溫段，至減溫器，然后再到過熱器的高溫段，最后至汽輪機(jī)。再到過熱器的高溫段，最后至汽輪機(jī)。 歸納歸納: 蒸汽流量蒸汽流量，煙氣傳熱量煙氣傳熱量和和減溫水減溫水三個(gè)方面的擾動(dòng)。三個(gè)方面的擾動(dòng)。、蒸汽擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性、蒸汽擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 引起蒸汽流量擾動(dòng)的原因有兩個(gè)引起蒸汽流量擾動(dòng)的原因有兩個(gè): : 結(jié)構(gòu)不同的過熱器，在相同蒸汽流量擾動(dòng)下，汽溫變化的動(dòng)結(jié)構(gòu)不同的過熱器，在相同蒸汽流量擾動(dòng)下，汽溫變化的動(dòng)態(tài)特性是不同的。態(tài)特性是不同的。一是蒸汽母管壓力變化；一是蒸汽母管壓力變化；二是汽輪機(jī)

34、調(diào)速汽門的開度變化。二是汽輪機(jī)調(diào)速汽門的開度變化。 對(duì)于對(duì)流式過熱器的出口溫度對(duì)于對(duì)流式過熱器的出口溫度, ,隨著蒸汽流量隨著蒸汽流量的增加的增加, ,通過通過過熱器的煙氣量也增加過熱器的煙氣量也增加, ,此時(shí)汽溫升高此時(shí)汽溫升高; ; 對(duì)于輻射式過熱器對(duì)于輻射式過熱器, ,蒸汽流量蒸汽流量增加時(shí)增加時(shí), ,爐膛溫度升高較少爐膛溫度升高較少, ,爐爐膛輻射給過熱器受熱面的熱量比蒸汽流量的增加所需的熱量要少膛輻射給過熱器受熱面的熱量比蒸汽流量的增加所需的熱量要少, ,因此輻射式過熱器的出口汽溫反而會(huì)下降。因此輻射式過熱器的出口汽溫反而會(huì)下降。其靜特性如圖其靜特性如圖5-75-7所示：所示：D D

35、（t/h)t/h)（）100%100%0 0350350500500550550對(duì)流式對(duì)流式輻射式輻射式 圖圖5-7 5-7 對(duì)流與輻射過熱器出口汽溫變化靜特性對(duì)流與輻射過熱器出口汽溫變化靜特性 實(shí)際生產(chǎn)中，通常把兩種過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)實(shí)際生產(chǎn)中，通常把兩種過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)“屏式過熱屏式過熱器器”，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量要多，因，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量要多，因此綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量的增加而升高的。此綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量的增加而升高的。對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)是對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)是有延遲有延遲，有慣性有慣性且有且有自平衡能力

36、自平衡能力。、煙氣擾動(dòng)下過熱器溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性、煙氣擾動(dòng)下過熱器溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 煙氣傳熱量擾動(dòng)引起的原因很多：煙氣傳熱量擾動(dòng)引起的原因很多：t()圖圖5-85-8煙氣流量變化對(duì)過熱汽溫的影響煙氣流量變化對(duì)過熱汽溫的影響 盡管引起煙氣傳熱量擾動(dòng)的原因很多，但對(duì)象特征總的特點(diǎn)盡管引起煙氣傳熱量擾動(dòng)的原因很多，但對(duì)象特征總的特點(diǎn)是：是：有延遲有延遲、有慣性有慣性、有自平衡能力有自平衡能力。其特性曲線如下圖其特性曲線如下圖5-85-8所示：所示： 給粉機(jī)給粉不均勻給粉機(jī)給粉不均勻；煤中水分改變煤中水分改變；蒸發(fā)受熱面結(jié)渣蒸發(fā)受熱面結(jié)渣；過剩；過?？諝庀禂?shù)改變；空氣系數(shù)改變；汽包給水溫度變化汽包給水溫

37、度變化；燃燒火焰中心位置的改變等；燃燒火焰中心位置的改變等. 煙氣側(cè)來的擾動(dòng)量使沿整個(gè)長(zhǎng)度的過熱器的傳熱量發(fā)生變煙氣側(cè)來的擾動(dòng)量使沿整個(gè)長(zhǎng)度的過熱器的傳熱量發(fā)生變化，所以汽溫變化反映較快，延遲時(shí)間只有化，所以汽溫變化反映較快，延遲時(shí)間只有10102020秒。秒。煙氣傳煙氣傳熱量擾動(dòng)熱量擾動(dòng)可以用來作為調(diào)節(jié)量信號(hào)。可以用來作為調(diào)節(jié)量信號(hào)。、減溫水量擾動(dòng)下過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性、減溫水量擾動(dòng)下過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 常用減溫方法常用減溫方法: :噴水式減溫噴水式減溫和和表面式減溫表面式減溫; ;前者效果比后前者效果比后者好。者好。安裝安裝: :末級(jí)過熱器高溫段前面末級(jí)過熱器高溫段前面; ;作用作用

38、: :保護(hù)過熱器高溫段保護(hù)過熱器高溫段; ;改善了調(diào)節(jié)性能改善了調(diào)節(jié)性能; ; 過熱器的這種安裝方法與在飽和側(cè)裝設(shè)表面式減溫器相過熱器的這種安裝方法與在飽和側(cè)裝設(shè)表面式減溫器相比比, ,延遲時(shí)間能減小延遲時(shí)間能減小1/41/4。 減溫水量擾動(dòng)下的對(duì)象特征曲線見圖減溫水量擾動(dòng)下的對(duì)象特征曲線見圖5-95-9。其特點(diǎn)是。其特點(diǎn)是有延有延遲遲，有慣性有慣性和有和有自平衡能力自平衡能力。延遲時(shí)間約為。延遲時(shí)間約為30306060秒。秒。t()圖圖5-9 5-9 減溫水量變化對(duì)過熱汽溫的影響減溫水量變化對(duì)過熱汽溫的影響 就就/ /T TC C 值而言，減溫水量擾動(dòng)時(shí)其值最大，煙氣擾動(dòng)下值而言，減溫水量擾

39、動(dòng)時(shí)其值最大，煙氣擾動(dòng)下次之，蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)為最小。次之，蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)為最小。 減溫水量是經(jīng)常使用的調(diào)節(jié)量。減溫水量是經(jīng)常使用的調(diào)節(jié)量。 綜上綜上, ,汽溫對(duì)象在各種擾動(dòng)下都有延遲汽溫對(duì)象在各種擾動(dòng)下都有延遲, ,有慣性有慣性, ,有自平衡有自平衡能力。能力。三、汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三、汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 過熱蒸汽溫度采用過熱蒸汽溫度采用直接噴水式直接噴水式控制控制, ,即即通過改變減溫水閥門開度通過改變減溫水閥門開度來改變減溫水量來改變減溫水量, ,控制蒸汽溫度?？刂普羝麥囟?。為了防止減溫水噴水閥漏流的影響為了防止減溫水噴水閥漏流的影響, ,專門設(shè)置了專門設(shè)置了降溫閉鎖閥降溫閉鎖閥。

40、 采用串級(jí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中有主副兩個(gè)調(diào)節(jié)器，過熱器出口溫采用串級(jí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中有主副兩個(gè)調(diào)節(jié)器，過熱器出口溫度測(cè)量值作為主信號(hào)。度測(cè)量值作為主信號(hào)。 減溫器出口信號(hào)是導(dǎo)前信號(hào)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器減溫器出口信號(hào)是導(dǎo)前信號(hào)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的定值。的定值。實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)正確接線實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)正確接線, ,使主調(diào)節(jié)器正反作用與實(shí)際要求相符。使主調(diào)節(jié)器正反作用與實(shí)際要求相符。WT1(S)WT2(S)KZKfWD1(S)WD2(S)Km1Km2f(x)V2-VT1+-+V1VT2Gj12V2圖圖5-10 5-10 串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖 汽機(jī)第一級(jí)壓力經(jīng)函數(shù)組件汽機(jī)第一

41、級(jí)壓力經(jīng)函數(shù)組件f(x) f(x) 修正后作為主調(diào)節(jié)器的定值，修正后作為主調(diào)節(jié)器的定值，可以保證在不同工況下起動(dòng)時(shí)，升溫速度有所不同，從而保證機(jī)組可以保證在不同工況下起動(dòng)時(shí)，升溫速度有所不同，從而保證機(jī)組安全運(yùn)行。安全運(yùn)行。其原理方框圖如圖其原理方框圖如圖5-105-10所示：所示： 斷開主調(diào)節(jié)器，按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器。斷開主回路的原斷開主調(diào)節(jié)器，按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器。斷開主回路的原理框圖如圖理框圖如圖5-115-11所示：所示： WT2（S）WD2（S）KfKZKm22I2IT1IT2- 圖圖5-11 5-11 汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)副回路汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)副回路 把閥門和減溫器看作一體為廣

42、義對(duì)象，其它部分均視作等效調(diào)把閥門和減溫器看作一體為廣義對(duì)象，其它部分均視作等效調(diào)節(jié)器。則廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)為：節(jié)器。則廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)為：WSKWSDfD22*等效調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：等效調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：WSSSKKWSTmzT2222*四、系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定步驟四、系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定步驟若若W WT2T2（S S）采用比例調(diào)節(jié)器且比例帶為）采用比例調(diào)節(jié)器且比例帶為2 2，比例系數(shù)為，比例系數(shù)為K KT2T2 則：則： W SKK W SK KTmzTmz2222221*222*KKmz 對(duì)于主汽溫被控對(duì)象對(duì)于主汽溫被控對(duì)象, ,特點(diǎn)為有自平衡。據(jù)第四章特點(diǎn)為有自平衡。據(jù)第四章

43、, ,只要求出、只要求出、T TC C的值即可：的值即可： 等效調(diào)節(jié)比例帶等效調(diào)節(jié)比例帶 用動(dòng)態(tài)參數(shù)法用動(dòng)態(tài)參數(shù)法, , 由廣義對(duì)象特性由廣義對(duì)象特性 值求出。值求出。 *2*2*2,2* 2222222202*.,TTCC時(shí)2KKTzmC2222*22222*2220.082.60.21.5,0.7CCCTTT時(shí)2KKTTzmCC2222222 60 080 7.*1522222.,*TC時(shí)2KKzm2221* 以上解法基于溫度以上解法基于溫度()()和閥門開度和閥門開度()()特性曲線求得的。如果特性曲線求得的。如果測(cè)出的特性曲線是給水量測(cè)出的特性曲線是給水量( (減溫水量減溫水量) )與

44、與 2 2之間的關(guān)系，則應(yīng)將閥門之間的關(guān)系，則應(yīng)將閥門包括到等效調(diào)節(jié)器中。包括到等效調(diào)節(jié)器中。 求出副調(diào)節(jié)器求出副調(diào)節(jié)器W WT2T2（S S）值后，副回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)即可求出：）值后，副回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)即可求出： 22222222222211mzDfTTzDfbmzDfTzDfTbKKSWKKKKSWKSWKKSWKSWKSWKSWSW 據(jù)上式可以用各種方法整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。下面介紹一種近似據(jù)上式可以用各種方法整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。下面介紹一種近似簡(jiǎn)便方法。簡(jiǎn)便方法。 對(duì)象導(dǎo)前區(qū)的特性參數(shù)越小，則副調(diào)節(jié)器的比例帶對(duì)象導(dǎo)前區(qū)的特性參數(shù)越小，則副調(diào)節(jié)器的比例帶2 2整定的整定的也越小，即副環(huán)正向

45、環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)就越大，那么副環(huán)就越接近于也越小，即副環(huán)正向環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)就越大，那么副環(huán)就越接近于快速隨動(dòng)系統(tǒng)，即可以認(rèn)為快速隨動(dòng)系統(tǒng)，即可以認(rèn)為 ： WS KWSKTfDz221此時(shí)有此時(shí)有: : 22222222222211TfDzbTfDzmTfDzTfDzmmWS KWSKWSKKWSKKWS KWSKWS KWSK KK 從前幾節(jié)對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)的分析中可以得知，在設(shè)計(jì)串級(jí)控從前幾節(jié)對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)的分析中可以得知，在設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量保證副回路是一個(gè)快速隨動(dòng)系統(tǒng)，以便于提高制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量保證副回路是一個(gè)快速隨動(dòng)系統(tǒng)，以便于提高控制系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。 若將副回

46、路看作一個(gè)比例環(huán)節(jié)，則主回路的等效框圖如圖若將副回路看作一個(gè)比例環(huán)節(jié)，則主回路的等效框圖如圖5-125-12所示：所示： WT1（S）WB2（S）WD1（S）KM11 圖圖5-12 5-12 汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)主回路汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)主回路 假定主調(diào)節(jié)使用假定主調(diào)節(jié)使用PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律，等效調(diào)節(jié)器如圖中虛線框所示，調(diào)節(jié)規(guī)律，等效調(diào)節(jié)器如圖中虛線框所示，有：有： WSKKWSKKT ST STmmTmmid1121121111111*設(shè)設(shè)111121*KKmm則：則： WST ST STid1111111* , 或 TTC11111*,TTid 式中式中 是等效調(diào)節(jié)的參數(shù)，如果能得出是等效調(diào)節(jié)的

47、參數(shù)，如果能得出W WD1D1（S S）的階）的階躍響應(yīng)曲線，即可求得其動(dòng)態(tài)參數(shù)躍響應(yīng)曲線，即可求得其動(dòng)態(tài)參數(shù) ，也就可求，也就可求得得 ，繼而求得：，繼而求得： 111*,TTid112111KKTTmmii* 實(shí)際中實(shí)際中, ,能求得減溫水能求得減溫水G Gj j或閥門開度或閥門開度與主汽溫與主汽溫 , ,導(dǎo)前汽溫導(dǎo)前汽溫 2 2之之間的特性關(guān)系曲線間的特性關(guān)系曲線, ,但卻很難求取但卻很難求取 2 2與與 之間的特性曲線。也就是說之間的特性曲線。也就是說在在W WD D(S)=W(S)=WD1D1(S)W(S)WD2D2(S)(S)中，能夠求得中，能夠求得W WD D(S)(S)和和W WD2D2(S)(S)特性。當(dāng)然，我們特性。當(dāng)然，我們可以用級(jí)數(shù)展開形式求得所需可以用級(jí)數(shù)展開形式求得所需W WD1D1（S S）。）。 串級(jí)控制系統(tǒng)中的副對(duì)象的延遲和慣性通常都很小串級(jí)控制系統(tǒng)中的副對(duì)象的延遲和慣性通常都很小, , 可近似成可近似成一比例環(huán)節(jié)。一比例環(huán)節(jié)。 2221 KSWD所以有：所以有：