斩波技术在自动控制系统中的应用及自动控制的几点思考.ppt

斩波技术在自动控制 系统中的应用及自动控制的几点思考,刘永红 大唐韩城第二发电有限公司 2012/11,积分作用的理解（一方面消差，另一方面数值增长）,正弦波的积分输出,如何计算PID的输出中P和I的数值,对于扰动幅度很大的波形，可近似等效为正弦波， 用时刻第点PIDout3减去第点的PIDout1，即为此上半波PID的I作用最大值。 即：I作用=out3-out1 在第时刻，为E偏差的最大值，亦即为比例作用最大值。 P作用=E*kp 即为P的作用大小 用P作用：I作用 看比值大小如何，来确定他们的作用是否合适，一般认为比值为7:3到4:1之间是比较合理的 。,主汽压力微小变化时积分作用,协调炉主控逻辑,实际微分应用,自动调整曲线图（斩波部分）,对于自动调节系统，当受到某一扰动时，被调量偏离设定值，PID自动产生一个变化量。本文假定该PID当被调量大于设定值时，PID输出减小，曲线如图1： .,运行人员手动控制曲线图,对于手动调节，控制思路同自动调节不尽相同，有经验的运行人员会根据被调量的变化进行调整，则不同于自动调整曲线的变化趋势。如运行人员手动调节，被调量增大时，运行人员减小输出值，当发现被调量已经到最大并开始回头时，及时预返回一个值不动，然后在下一个波再根据被调量的变化进行干预。曲线如图2：,手动预估一个适当值辅助调整，就是当被调量回头时及时预返回一个合适的值，使这一波最高值下来后，当被调量到最低值时就很接近平衡点，对于被控对象来说就可以很快达到稳态值。但是手动调整需要常期经验的积累，预估值的大小决定了系统到达稳定值的时间，因此如能将这种控制策略通过自动控制来实现,则将有效地提高自动的调节品质，本文对此进行深入分析并通过实际试验说明其有效性。,如何设计一个控制逻辑，既能用常规自动PID控制，又能包含手动控制的控制策略，本文把此种控制策略称为斩波技术,依图分析如何设计判断控制回路逻辑,把一个被调量变化波形分为四个部分，分析上述自动控制同手动控制的区别，就可以认为第二区是多余的。如果自动控制时能判断被调量已经回头进入第二区时就加一个前馈，来抵消第二区的PID输出作用，那么当曲线到第三区时，最低值就很接近平衡点。斩波技术就是如何判断被调量回头，以及如何设计一个合适的前馈去抵消第二区的PID输出作用。,判断被调量进入第二区的逻辑,被调量进入第二区的判断逻辑输出，可通过以下有波形来说明,当被调量同前一刻的滞后值相减，形成a曲线，如果又把a曲线同前一刻的滞后值再相减形成b曲线，从图5中就会发现当被调量进入第二区时，a曲线同b曲线均为负值，而其它情况均不会同时为负值，因此判断a0并且b0时，就可以判读出被调量已经在第二区。,斩波的前馈逻辑,该逻辑控制策略在生产现场中的应用,该控制策略的优点,应用该控制策略很好地解决了韩城第二发电厂机组协调控制中出现的压力不稳定，进而导致负荷大幅度波动，燃烧恶化情况。目前煤种越来越复杂，原先的控制逻辑，即使参数整定得很好，但在同一负荷不同时间段内，自动调节品质也相差很大。如使用各类优化软件，不但投资大且效果也不一定理想。使用该控制策略后，压力控制很的稳定时间大大缩短，自动调节品质达到了规程的优良指标，使用斩波控制策略前后的控制变化是： 原自动控制逻辑，对于一个较大扰动，即使参数合适，必然经过几个逐渐收敛的波动才能达到稳定值，且自动调节的被调量经常是一个接近于正弦波的波形。 使用斩波控制策略时，当一个较大扰动发生后快进入第二区时，由于斩波产生的前馈作用，使得第二区的输出迅速被预置到一个较合理的稳态值，当被调量到第三区时，最低点不会是普通的自动控制系统的最低点，因为由于第二区已经把PID的输出叠加了预置值，由于无后劲作用，被调量到最低点时已经向稳定点回归，如果参数调整合适，被调量到第三区时就已经接近稳态值，而且通过试验可以明显看出，而采用斩波技术后，被调量波形基本无规律而且波动很小。,采用斩波前馈逻辑前的主汽压力记录曲线,采用斩波前馈逻辑后的主汽压力记录曲线,应用前景,如果把这个控制策略推广到其它自动控制系统中，对控制逻辑进行优化，能有效地提高自动调节品质，特别是对于火力发电厂最重要的协调控制系统，采用这种控制策略后，即使PID参数不合适，如果斩波前馈调整合适，也可以达到很好的调节品质，能很好地解决煤质变化对自动调节品质稳定的影响。 目前有些电厂的协调控制系统投入采用斯密斯预估、状态观测器等先进算法，但由于理论太深，参数太多，有的还是黑匣