導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)

第四章導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.實(shí)例2.結(jié)構(gòu)根據(jù)上圖畫出原理圖系統(tǒng)也有兩個(gè)回路組成微分器WD(S)取實(shí)際微分調(diào)節(jié)器Wa(S)取PIorPID問題：系統(tǒng)調(diào)節(jié)結(jié)束能否保證y=r?為什么？4-2系統(tǒng)分析系統(tǒng)重要特點(diǎn)：引入導(dǎo)前微分信號(hào)縮短了遲延時(shí)間，等效地改善了控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。不采用導(dǎo)前微分回路：調(diào)節(jié)對(duì)象為y（I1）；采用導(dǎo)前微分回路：調(diào)節(jié)對(duì)象為y（I1）+I2的微分信號(hào)；2）引入導(dǎo)前微分信號(hào)能減少動(dòng)態(tài)偏差，改善控制品質(zhì)；能有效克制內(nèi)擾（噴水?dāng)_動(dòng)）；3）導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的抗干擾的能力。導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)是串級(jí)系統(tǒng)的變形，因此它也具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力。等效成串級(jí)系統(tǒng)為：主調(diào)節(jié)器：等效副調(diào)節(jié)器：不同于一般工業(yè)調(diào)節(jié)器，而具有積分—微分特點(diǎn)：若TD＞Ti，則具有比例+積分特點(diǎn)（慣性）若TD＜Ti，則具有比例+微分特點(diǎn)。若TD=Ti，則=具有比例作用。4-3導(dǎo)前微分系統(tǒng)的整定等效為串級(jí)系統(tǒng)，且主副調(diào)節(jié)器可分別獨(dú)立整定注意：這里先整定主調(diào)節(jié)器主回路為：副回路快速隨動(dòng)，等效為。運(yùn)用單回路整定方法，可擬定KD、TD。整定副調(diào)節(jié)器：副回路為：簡化方法：副回路的響應(yīng)頻率較高時(shí)，WD(S)可近似為比例環(huán)節(jié)。所以求出Ti，由于KD已求得，故δ也可求得。用“補(bǔ)償法”整定將圖轉(zhuǎn)化為：關(guān)于等效對(duì)象W0e(S)如何選取。設(shè)W0（S）=W01（S）W02（S）=W01（S）=W02（S）=惰性區(qū)導(dǎo)前區(qū)希望：W0e(S)靜態(tài)時(shí)具有W0(S)的特性，動(dòng)態(tài)時(shí)具有W02（S）的特性。即W0e(S)=，2）WD（S）的整定W0e(S)=W02（S）[W01（S）+WH2（S）WD（S）WD（S）=K1[1-KD、ＴD是根據(jù)對(duì)象的惰性區(qū)動(dòng)態(tài)特性選擇的。若惰性區(qū)為一階環(huán)節(jié)，即n1＝１，則可實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償比較系數(shù)后得：TD=T1;KD=K1若惰性區(qū)為二階以上，即n1≥2，等式兩邊完全相等不也許，只能做到近似補(bǔ)償。在S=0處泰勒展開：比較系數(shù)得：，3）Wa（S）整定思考題：對(duì)于采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)能否保證被調(diào)量等于給定值？為什么？采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路系統(tǒng)有哪幾種整定方法？補(bǔ)償法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)環(huán)節(jié)是什么？等效對(duì)象是如何選取的？圖示說明導(dǎo)前微分系統(tǒng)為什么相稱于改善了對(duì)象動(dòng)態(tài)特性圖示說明導(dǎo)前微分系統(tǒng)為什么可以減小動(dòng)態(tài)偏差，改善控制品質(zhì)。習(xí)題：東北電院：P29第2、5、6陳書P378第一題系統(tǒng)如下圖所示已知系統(tǒng)滿足兩回路獨(dú)立整定條件，且按一定Ψ，整定了δ、Ti、KD和TD現(xiàn)由于某種因素要提高主回路的穩(wěn)定性，而保持副回路Ψ不變，問δ、KD應(yīng)如何變？為什么？注：將系統(tǒng)等效成串級(jí)系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器——P2調(diào)節(jié)器，要提高穩(wěn)定性，減小比例作用，須增大KD，要保持副回路Ψ不變，應(yīng)使δ用KD的比例增大，副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)不變。（見下頁）4-4采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路汽溫控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其分析、整定其中，列出幾個(gè)該掌握的問題：該系統(tǒng)有哪幾種整定方法？整定環(huán)節(jié)。如何將該系統(tǒng)等效為串級(jí)系統(tǒng)框圖？如何等效為補(bǔ)償法整定主框圖。KD、TD、Ti對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程的影響KD、TD、Ti對(duì)系統(tǒng)的方法整定系統(tǒng)時(shí)，可知：主調(diào)節(jié)器：副調(diào)節(jié)器：Wa2(S)=WD(S)Wa(S)=副調(diào)節(jié)器簡化：主回路：KD增長，Ψ1增大，調(diào)節(jié)過程動(dòng)作速度減小，θ動(dòng)態(tài)偏差增大，θ調(diào)節(jié)時(shí)間增大；副回路：KD增長，Ψ2減小，θa校正動(dòng)作增大。主回路規(guī)定變KD時(shí)，為保證副回路Ψ2不變，應(yīng)使不變。Ti增大，Ψ2增大（不明顯），θa調(diào)節(jié)時(shí)間增大。KD同時(shí)影響兩個(gè)回路且方向相反。KD、TD的實(shí)驗(yàn)擬定方法補(bǔ)償法整定：KD、TD的整定原則是以構(gòu)造一個(gè)動(dòng)態(tài)特性較好的廣義被控對(duì)象，即：KD、TD還可以通過實(shí)驗(yàn)的方法來擬定：將與斷開，并取：，那么，調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)就是等效對(duì)象的輸出信號(hào)；將不同的，在運(yùn)營穩(wěn)定期，作減溫水階躍擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，記錄一組等效對(duì)象的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線如下：的考慮：起始階段重要考慮；衰減速度重要考慮。三、兩種汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定方法的比較導(dǎo)前微分信號(hào)的系統(tǒng)：時(shí)，=1\*GB3①相稱于串級(jí)：主：副：=2\*GB3②補(bǔ)償法整定一般使主回路的穩(wěn)定裕量增大(KD較大)，調(diào)節(jié)質(zhì)量不如串級(jí)法，特別當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)象惰性區(qū)的遲延和慣性比較大時(shí)更明顯。4-5再熱汽溫控制系統(tǒng)再熱汽溫隨負(fù)荷變化較大：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷減少30%，再熱汽溫如不加控制，將減少28~35℃。采用煙氣控制為主：比采用噴水控制有較高的熱經(jīng)濟(jì)性。重要方法：1.變化煙氣擋板位置。2.采用煙氣再循環(huán)3.擺動(dòng)噴燃器角度4.采用多層布置的圓形燃燒器5．汽—汽熱互換采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖，把尾部煙道提成兩個(gè)并列煙道。通過調(diào)節(jié)主煙道擋板，可以改變流過再熱器的煙氣量，從而調(diào)節(jié)再熱溫度。有兩個(gè)擋板，主、旁路煙道，擋板開度變化是相反的（即一開一關(guān)），改變擋板可改變60%的煙氣流量；再熱器出口溫度可變化50℃左右。3）再熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：主煙道擋板開度變化→再熱器出口汽溫變化的動(dòng)態(tài)特性。測試表白，對(duì)象為多容慣性環(huán)節(jié)，即例如：某125MW機(jī)組：K:μ—0%↗100%Δθ=52℃K=0.522.控制系統(tǒng)三個(gè)組成部分：1）再熱汽溫給定值計(jì)算2）再熱汽溫主調(diào)節(jié)器回路（調(diào)主煙道擋板開度）3）再熱汽溫事故調(diào)節(jié)（調(diào)噴水）（1）給定值計(jì)算一般規(guī)定：當(dāng)負(fù)荷高于75%時(shí)，再熱汽溫給定值恒定（540℃）。當(dāng)負(fù)荷低于75%時(shí)，再熱汽溫給定值應(yīng)小于（540℃），并隨負(fù)荷下降而下降。不能低于某一選定的最低溫度。圖中：:測量元件（蒸汽流量）:小選器:大選器:給定器（540℃）θZr—再熱汽溫給定值f1(x)—函數(shù)發(fā)生器其中f1(x)：將蒸汽流量轉(zhuǎn)換為再熱汽溫給定值。f1(x)的輸出：（1）當(dāng)負(fù)荷高于75%時(shí)，輸出大于540（2）當(dāng)負(fù)荷低于75%時(shí)，輸出小于540（2）再熱汽溫主調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)任務(wù)：根據(jù)實(shí)測再熱汽溫θ2與給定值θZr之間的偏差來調(diào)節(jié)擋板開度。如下圖：f4(x):將主蒸汽流量→該負(fù)荷下需求的煙氣擋板開度信號(hào)，該路信號(hào)重要起前饋?zhàn)饔?。注意?上是“—”號(hào)：D↑→流過再熱器的煙溫和煙量↑，所以前饋為負(fù)的。將上面系統(tǒng)圖畫成原理圖為：（涉及前面的高值計(jì)算）(3)再熱汽溫的事故調(diào)節(jié)（噴水）當(dāng)鍋爐異常時(shí)，再熱汽溫出現(xiàn)超溫；此時(shí)必須噴入冷水進(jìn)行強(qiáng)制降溫。當(dāng)再熱汽溫恢復(fù)正常時(shí)，必須停止噴水。實(shí)現(xiàn)：θZ超溫→PI2輸出增大→通過偏差報(bào)警裝置：（1）報(bào)警（2）打開電磁閥→調(diào)節(jié)減溫水θZ正?！P(guān)閉電磁閥→停止噴水。采用煙氣再循環(huán)控制再熱汽溫的自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理：運(yùn)用再循環(huán)風(fēng)機(jī)，從煙道尾部抽取低溫?zé)煔獠⑺腿霠t膛。這改變了爐膛溫度和煙溫、煙量，使輻射受熱面吸熱量下降，對(duì)流受熱面吸熱量上升，達(dá)成了調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。缺陷：（1）對(duì)過熱汽溫、主汽壓和蒸汽流量會(huì)產(chǎn)生較大擾動(dòng)。煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)葉片容易被磨損和腐蝕。2、控制系統(tǒng)負(fù)荷（或送風(fēng)量）----前饋為什么環(huán)節(jié)出來是“-”：由于負(fù)荷（orV）增大→煙氣量增大→對(duì)流受熱面吸熱量增大→θZ增大，應(yīng)及時(shí)換小擋板。這部分的調(diào)節(jié)原理圖為：（1）正常情況下的調(diào)節(jié)回路當(dāng)θZ下降（低于給定值時(shí)）→ΔθZ上升→（PI1）擋板上升→VG上升→ΔθZ上升VG經(jīng)煙溫修正后作為PI1的反饋信號(hào)，形成內(nèi)回路，及時(shí)消除煙氣側(cè)的擾動(dòng)，指再循環(huán)煙氣流量和煙溫的自發(fā)性擾動(dòng)。（2）非正常情況下的動(dòng)作回路當(dāng)θZ＞θZr→通過調(diào)節(jié)，使擋板↓，VG↓→若擋板已關(guān)死，但θZ＞θZr則：1）不再進(jìn)行煙氣再循環(huán)2）經(jīng)偏差報(bào)警裝置，報(bào)警（-P2，ΔG/ΔD），啟動(dòng)熱風(fēng)門，封鎖再循環(huán)煙道，防止高溫路煙倒流。3）事故噴水（-P1，±PI3）進(jìn)行強(qiáng)制減少。∣ΔθZ∣＞Δ時(shí)，才干進(jìn)行噴水。比例偏置器±Δ表達(dá)，只能當(dāng)θZ高出θZr一定數(shù)值后，PI3才干動(dòng)作，啟動(dòng)噴水調(diào)節(jié)閥，這樣做的目的是允許再熱汽溫存在少量偏差，以防止噴水調(diào)節(jié)閥過于頻繁動(dòng)作。采用汽—汽熱互換的再熱汽溫控制用一次蒸汽加熱再熱蒸汽，并運(yùn)用三通閥改變流經(jīng)熱互換器的再熱蒸汽流量來控制再熱汽溫。由于汽—汽熱互換器的調(diào)整范圍很小，還必須輔以噴水。汽溫控制系統(tǒng)小結(jié)氣溫調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性重要影響因素：（1）減溫水量DPS（=30~40S，TC=40~100S）（2）蒸氣量D（=10~20S，TC=40~100S）（3）煙氣側(cè)擾動(dòng)（=10~20S，TC=40~100S）特點(diǎn)：這些因素對(duì)過熱汽溫的階躍響應(yīng)曲線都有遲延，有慣性；有自平衡的曲線，其中，遲延和慣性見上。過熱汽溫的調(diào)節(jié)量是噴水；再熱汽溫調(diào)節(jié)量是煙氣量（煙溫）,蒸汽量由外界擬定，不能作為調(diào)節(jié)量。串級(jí)汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（1）內(nèi)回路：及時(shí)消除溫水的自發(fā)擾動(dòng)。（2）外回路：消除一切引起汽溫變化的擾動(dòng)，使汽溫等于設(shè)定值。整定:(1)內(nèi)外回路工作頻率相差很大(,or)分別整定,一般,(2)內(nèi)外回路工作頻率相接近,等效為可改善對(duì)象惰性區(qū)的單回路反饋系統(tǒng),各用補(bǔ)償整定.整定原則:①一方面按希望的等效對(duì)象擬定主調(diào)節(jié)器的②根據(jù)等效對(duì)象特性,按一般單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定付環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)器(三)采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)導(dǎo)前氣溫輸入實(shí)際的微分環(huán)節(jié),起加強(qiáng)和超前作用.整定:等效為串級(jí)系統(tǒng);可獨(dú)立整定按補(bǔ)償法,等效為改善對(duì)象特性的單回路系統(tǒng)進(jìn)行整定.整定原則:①按希望的等效對(duì)象,擬定實(shí)際的微分環(huán)節(jié)。對(duì)象如何選擇?