热工控制系统小抄.doc

第二章1、动态特性定义：所谓对象的动态特性，就是对象的某一输入量变化时，其被控参数随时间而变化的趋势2、单多容对象：为了便于描述热工过程中的受控对象，对稍微简单的对象近似看作由一个集中容积和阻力组成，称为单容对象；而较复杂的对象则近似看作由多个容积和阻力组成，称为多容对象。3、无自平衡能力：无自平衡能力对象在受到扰动后，其被控量不能依靠对象自身能力使之趋于某一稳定值，而不管对象的容积多少及容量系数的大小。 4、被控制对象的两种重要动态特性：自平衡性：阀门1开度变化后，不需要外来调节作用，水位h依靠自身变化可以自动稳定在新的平衡位置。惯性：阀门1开度变化后，水槽的水位h要经过一段时间后才能稳定到新的平衡位置。5、放大系数：对于控制通道放大系数K，一般要求适当大一些，以提高控制系统的灵敏度和精度；对于干扰通道放大系数K，一般要求尽量小，以减少干扰作用对被控量的影响。6、自平衡率：自平衡率的物理意义是被控量每变化1个单位所能克服的干扰量，因此可以表示被控对象的自平衡能力。7、飞升速度：飞升速度是指在单位阶跃扰动作用下，被控对象输出被控量的最大变化速度8、容量系数对被控对象时间常数的影响9、当被控对象输入端受到阶跃扰动后，输出端被控量达到和输入端阶跃扰动相同数值0 时所需的时间即为飞升时间Ta。因此飞升时间越大，被控量的变化速度和系统的反应时间越慢。10、水槽的截面积F 越大，在同样扰动量作用下水位h变化的速度越慢，即被控对象的飞升时间Ta越大或飞升速度越小11、阀门阻力对被控时间常数的影响12、13、热工对象动态特性一般具有以下特点：被控量的变化是不振荡的被控量在干扰发生的开始阶段有迟延和惯性在阶跃响应的最后阶段，被控对象的被控量可以达到新的平衡（有自平衡能力），也可能不能平衡而不断变化（无自平衡能力）描述被控对象动态特性的特征参数有放大系数、时间常数（无自平衡能力对象用飞升时间）、迟延时间或另一组特征参数飞升速度、自平衡率和迟延时间。14、火电厂自动化的范围：自动检测自动调节远方控制及程序控制自动保护15、16、第三章1、SPEC-200型组装仪表：设计特点：SPEC 200型组装仪表将各种功能组件根据工程要求组成从常规到特殊，从简单到复杂的过程控制系统，内部采用统一的010V直流电压信号，具有信号传输精度高、负载能力强、调整灵活、可靠性高、读数直观等优点结构特点：SPEC 200型组装仪表在系统结构上可分为两大部分，即架装仪表部分和盘装仪表部分应用特点：在过程控制中应用SPEC 200型组装仪表时，用户只需提供控制系统的SAMA图，从而减轻了用户的设计、安装工作，缩短了开机投运时间主要功能：求测量值与给定值的偏差、对偏差进行比例积分运算、手，自动切换功能、输出信号限幅功能2、SAMA图 第四章1、调节器的正反作用2、广义频率特性法第五章1、什么是串级控制系统: 改善控制过程品质极为有效的方法2、串级控制系统的特点：由于副回路具有快速作用，因此，串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力由于副回路的存在，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率由于副回路的存在，使串级系统有一定的自适应能力3、主、副回路的设计原则：参数的选择应使副回路的时间常数小， 控制通道短，反应灵敏副回路应包含被控对象所受到的主要干扰主、副回路工作频率应适当匹配 4、副调节器的选型：副调节器的任务是要快速动作以迅速消除进入副回路内的扰动、而且副参数并不要求无差，所以一般都选P调节器，也可采用PD调节器，但这增加了系统的复杂性。在一般情况下，采用P调节器就足够了，如果主、副回路频率相差很大，也可考虑采用PI调节器。5、主调节器的选型：主调节器的任务是准确保持被调量符合生产要求。凡是需采用串级控制的生产过程，对控制品质的要求总是很高的，不允许被调量存在静差。因此主调节器必须具有积分作用，一般都采用PI调节器，如果控制对象惰性区的容积数目较多，同时有主要扰动落在副回路以外的话，就可以考虑采用PID调节器。 6、两步整定法：先整定副调节器：副回路的方框图如58（a）所示。按单回路系统的方法整定副调节器参数即可整定主调节器：在主回路中副回路可看作一个比例环节，如图58（b）所示。可按单回路系统的整定方法整定主调节器的参数。 第六章1、前馈控制系统的特点：前馈控制系统是直接根据扰动进行控制，因此前馈控制系统的调节过程时间ts也较小前馈控制系统为开环控制系统，不存在系统的稳定性问题前馈控制系统只能用来克服生产过程中主要的、可测的扰动前馈控制系统一般只能实现局部补偿而不能保证被调量的完全不变2、前馈反馈控制系统的整定：前馈调节器的整定：前馈调节器的动态特性只需采用与（65）式求出的 粗略地近似的形式，一般只用比例环节或一阶（微分或惯性）环节，既便于实现又能显著地减少被调量的动态偏差。反馈调节器的整定：在整定复合控制系统中的反馈回路时，就是对由 、 组成的闭合回路，按单回路系统的整定方法求出调节器 的整定参数，以使闭合回路有适当的稳定性裕量，而不必考虑前馈部分。 3、选用前馈反馈控制的原则：若控制系统中控制通道的惯性和迟延较大，反馈控制达不到良好的控制效果时，可引入前馈控制如果系统中存在着经常变动、可测而不可控的扰动时，反馈控制难以克服扰动对被调量的影响，这时可引入前馈控制以改善控制品质。例如，在锅炉汽包水位控制系统中，引入了蒸汽流量前馈信号，蒸汽流量对被控水位来说就是一个可测而不可控的扰动信号。第七章1、比值控制系统：使两个或两个以上参数维持一定比值关系的控制系统。2、比值控制系统的分类：定比值控制系统、变比值控制系统3、有逻辑规律的比值控制系统 ：在某些比值控制系统中，不仅要求两个物料流量保持一定的比例，而且要求物料流量的变动有一定的先后次序，称为有逻辑规律的比值控制系统。该系统是蒸汽出口压力对燃料流量的串级控制和燃料流量与空气流量的比值控制。 第八章1、Smith预估补偿的原理 2、Smith预估补偿方案主体思想就是消去分母中的 项，实现的方法是把对象的数学模型引入到控制回路之内，设法取得更为及时的反馈信息，以改进控制品质。原理图如图所示。第九章1、解耦控制法：串联解耦控制反馈解耦控制前补偿法2、串联解耦控制：串联解耦控制系统的副回路可以抑制对象控制侧的扰动，使扰动不要对其它各被控制量影响。只要能使W(s) D(s)相乘后成为对角阵，这样就解除了系统间的耦合，使两个控制回路不再关联。 对角矩阵法： 三角矩阵法3、反馈解耦控制对角矩阵法三角矩阵法4、前补偿法对角矩阵法三角矩阵法第十章1、过热汽温调节对象的动态特性汽包锅炉过热汽温调节对象的动态特性是指各种引起过热汽温变化的原因与过热汽温变化之间的动态关系。下面重点分析蒸汽流量D、烟气热量Qy和减温水量WB三种扰动下过热汽温 变化的动态特性：（1） 蒸汽流量D扰动下过热汽温的动态特性（2）烟气热量Qy扰动下过热汽温的动态特性减温水量WB扰动下过热汽温的动态特性2、串级过热汽温自动控制系统的分析整定3、采用导前汽温微分信号的过热汽温自动控制系统系统的特点：加入微分信号，改善了被控对象的动态特性采用导前微分信号相当于串级调节系统的变形4、按温差控制的分段控制系统原理：两段均采用了串级控制方案，与第一种方案的差别在于，这里以级减温器前后的温差（3-2）作为第一段控制系统的被调量信号送入主调节器PI1 防止负荷增加时级喷水量减少，达到级喷水量和级喷水量相差不大的目的。将蒸汽负荷信号作为前馈信号分别送到PI2和PI4的入口，以消除烟气侧扰动下过热器喷水过程的滞后和惯性。 第十一章1、 给水调节对象的动态特性第十二章1、 炉跟机控制方式特点：汽轮机调负荷、锅炉调汽压2、 炉跟机控制方式的优缺点：优点：充分利用锅炉蓄热来迅速适应负荷的变化，对机组调峰调频有利缺点：主汽压力波动大，对机组安全经济运行不利3、 机跟炉控制方式特点：锅炉调负荷、汽轮机调汽压4、 机跟炉控制方式优缺点：优点：是在运行中主蒸汽压力相当稳定(汽压变化很小)，有利于机组的安全经济运行缺点：由于没有利用锅炉的蓄热，适应负荷变化能力较差，不利于机组带变动负荷和参加电网调频。 5、 燃烧过程自动控制的任务采用炉跟机运行方式的机组，锅炉燃烧过程自动控制的任务为：维持机前压力PT（过热器出口汽压）机前压力应保持在给定值02Mpa范围。 维持炉内过剩空气稳定，以保证燃烧经济性，控制系统应能保持炉内氧量在给定值05%范围内。要求控制系统应能保持炉膛压力在给定值30pa范围内。 维持炉膛负压要求控制系统应能保持炉膛压力在给定值30pa范围内。汽机前汽压由汽轮机阀门来调节，而锅炉燃烧过程自动控制的任务包括： 维持单元机组的负荷； 维持炉内过剩空气稳定，以保证燃烧经济性； 维持炉膛负压，控制系统应能保持炉膛压力在给定值30pa范围内 。67、 锅炉燃烧控制过程中个调节变量和被调量之间的关系8、 采用热量信号的燃烧控制系统 第十三章1、 负荷控制对象的动态特性特点：当汽轮机调门开度动作时，被控量NE和PT的响应都很快即热惯性小；当锅炉燃烧率改变时，NE和PT的响应都很慢即热惯性大，一快一慢就是机炉对象动态特性方面存在的较大差异。 2、以炉跟机为基础的协调控制 锅炉跟随控制方式的特点是机组能比较快地适应电网负荷的要求。但汽压波洞大，为了限制汽压变化，增加了非线性元件。如果负荷要求增长的速率和幅度较大，可能引起汽压PT的变化幅值过大。当汽压偏差P0 PT死区组件的时，死区组件将发出限制汽机调节汽阀继续开大或回关的信号，以保证汽压PT 在允许的范围内变化。当汽压偏差不太大时，不去限制调节阀门开度mT的变化，以使NE 尽快响应N0。从以上分析可以看出，机组在共同保持汽压的过程中采用了炉跟机协调的控制动作，故称为炉跟机为基础协调控制。设“负荷要求” N0增大，功率偏差信号N0NE 并行地送入汽机控制器和锅炉控制器，汽机控制器迅速开大汽机调节汽阀，机前压力PT降低，锅炉放出蓄热，蒸汽流量增大，以暂时适应负荷要求增大的需要。由于锅炉对负荷变化的响应