燃烧过程控制系统(2)

图 4 系统临界振荡仿真框图

图 5系统临界振荡响应

记录此时的振荡周期Tcr?11s,比例参数Kcr?0.38,则Kp?Ki?Kp0.85Tcr?0.18

Kcr?1.73，2.2在Kp?1.73, Ki?0.18的基础上，对PI参数进一步整定，燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真框图如下所示，其中PI模块的结构如图4.2(a)所示。调节

Kp?1.1，Ki?0.1，系统响应如图6所示，可见系统有约10%的超调量。

图 6 燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真响应

(2)蒸汽压力控制系统

在燃料流量控制系统整定的基础上，采用试误法整定压力控制系统参数。系统整定仿真框图如图所示。当Ki=0，Kp=1时(此时相当于无调节器，因此系统

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最简单)，阶跃输出的仿真结果如图7所示

图 7 蒸汽压力控制系统参数整定仿真结果

由仿真结果可以看出，系统响应超调量约为25%。此时系统调节器最简单，工程上系统响应速度和稳定程度都较好。

(3) 空气流量控制系统

空气流量控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似，当

Ki=0.05和Kp=0.08时，系统阶跃响应如图8所示，其中上图为阶跃响应，下图为阶跃输入。可见系统响应超调量约为25%。

图 8 整定后空气流量控制系统阶跃响应

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图 9 整定后空气流量控制系统阶跃输入

(4) 负压控制系统

负压控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似。当Ki=0.05，

Kp=0.03时，系统阶跃响应如图10所示，可见系统响应超调量为25%。

图 10 整定后负压控制系统阶跃响应

(5)负压控制系统前馈补偿整定

采用动态前馈整定，其前馈补偿函数为：

7s?1 G(s)?

15s?5八 、控制系统SIMULINK仿真

利用各整定参数对控制系统进行仿真，框图如11所示。设定蒸汽压力值为10，炉膛负压值为5。仿真结果如图12所示，由上至下依次为蒸汽压力设定值波形，实际蒸汽压力与空气流量波形，负压变化波形和负压设定波形。

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图 11

图12 实际蒸汽压力与空气流量波形(红色为实际蒸汽压

力波形，黄色为空气流量波形)

九、课程设计总结

这次过程控制系统课程设计是对大四上期所学专业课《过程控制与集散系统》知识的回顾和检验，而本次实践是针对给定控制方式下进行系统的设计和相关参数的整定。

在《过程控制与集散系统》的学习中，我们已经了解到对系统控制性能改进的诸多方法，如引入前馈控制、串级控制、Smith 预估控制等，除此之外还可通过改变 PID 参数在一定的范围内进行控制性能的改进。

通过此次课程设计，让我对过程控制理论知识在实际应用中有了比较深刻的认识，提高了理论知识的学习，也检查了自己存在的不足之处。本次设计虽然设

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计思路大体上是正确的，但在细节处理方面多多少少存在一些问题，希望老师能够指教。

十、参考文献

1 方康玲《过程控制系统》，武汉理工大学出版社 2007年

2 郭阳宽 王正林 《过程控制工程及仿真》 电子工业出版社 2009年4月

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