第09讲单回路控制系统结构分析析

1、一 单回路控制系统的基本概念1基本概念单回路控制系统,是指控制系统中只对被控参数进行测量并反馈到控制器的输入端,从 而只构成一个反馈回路的控制系统,称为单回路控制系统。2概念的理解(1 单回路控制系统只对被控参数进行测量反馈在单回路控制系统中,只对被控参数进行测量,并将测量信号反馈到控制器的输入 端。而对系统中其它的信号(例如:影响被控参数发生变化的各种扰动信号没有 进行测量和直接处理。这是理解单回路控制系统概念的最为关键的地方;(2 单回路控制系统只含有一个反馈回路单回路控制系统包含并且只包含一个唯一的闭合反馈回路,这是单回路控制系统与 多回路控制系统的区别之处。单回路控制系统的名字就是由此

2、而来。(3 单回路控制系统只含有一个调节器单回路控制系统包含并且只包含一个调节器,接收被控参数的测量反馈信号与定值 信号,从而完成调节任务;(4 单回路控制系统只含有一个被控对象并且被控参数只有一个;二 单回路控制系统的构成分析根据单回路控制系统的概念,可以知道一个单回路控制系统主要由调节器(控制器 、被 控对象、测量变送器、执行器和调节机构组成。单回路控制系统的组成原理方框图如图 2-1所示。 1 调节器调节器是构成单回路控制系统的核心元件,是控制系统的“神经中枢” 。承担着对测量信 号逻辑思维运算的功能。2 执行器执行调节器的输出指令信号, 对调节机构的开度进行调节。 (例如汽包水位控制系

3、统中用 来调节给水流量的给水调节阀门3 调节结构电厂中用到的调节结构主要有调节阀门和调节挡板,它们通过机械的联接手段(例如铰 链、连杆等与执行器连接。在执行器的操纵下改变自身的开度以改变调节量的大小, 从而实现对被调量的调节。4 对象对象是我们设计控制系统进行控制的对象, 可以是电厂中的某一个具体设备 (例如汽包、 过热器等 ,也可以是某一热力生产过程(例如燃烧过程 。对象的动态特性对调节系统 的控制质量会产生非常大的影响(对象的动态特性及其对控制过程的影响我们在第一章 已经分析过了 ,但是,对象的动态特性在一般情况下不能人为的加以改变,只能通过选 择合适的调节规律及优化调节器参数来改善控制系

4、统的品质。5 测量变送器测量变送器的性能直接决定测量信号的准确性,进而对控制系统的调节品质产生非常大 的影响。通过以上讲解,我们对单回路控制系统的结构有了一定的认识。为了更加深入的掌握单 回路控制系统的构成,下面结合火电厂中的锅炉汽包水位控制系统单回路汽包水位控制 系统为例进行分析。三 实例分析单回路汽包水位控制系统结构分析火电厂中锅炉汽包水位控制系统的主要任务就是保证汽包水位稳定在一定的数值即 H = H 0或在允许的范围内变化,为分析方便,我们给出了锅炉汽包水位控制示意图和原理方框图 分别如图 2-2和图 2-3所示。 可见,控制系统是一个单回路控制系统。被调量为汽包水位 H ,液位测量仪表对水位测 量并经差压变送器转换后送到调节器的输入端;调节器的输出指令信号送给执行器控制 电机,控制电机操纵给水调节阀门,改变其开度大小,调节进入汽包的给水量进而对汽包水 位进行调节。很