热工控制系统课堂ppt_第七章_前馈--反馈复合控制系统.ppt

7-1 （一）系统结构 前馈－－反馈三冲量给水控制系统的原理框图如图7-6所示，因为系统中只用了一个调节器，而调节器的输入有三个，因此称之为单级三冲量给水控制系统。 这种系统与双冲量系统相比，多了一个流量反馈信号，给水量G发生变化时，流量信号自然要比水位信号快得多。 H WT(S) WDZ(S) WD1(S) KZ Kf nD nG ?G ?H ?D VH -H nGVG - + Vg - + △T VT G + + H1 H2 VD D nDVD VG Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图7-6　单级三冲量给水控制系统原理框图 图中标出的Ⅰ为内回路，II为主回路（外回路），III为前馈通路。 （二）调节器正反作用开关及入口信号接线极性 图7-6中各信号接入调节器的极性： 水位H上升时（VH下降）调节器应关小阀门，是负反馈，所以信号VH 的极性为“正接”； H WT(S) WDZ(S) WD1(S) KZ Kf nD nG ?G ?H ?D VH -H nGVG - + Vg - + △T VT G + + H1 H2 VD D nDVD VG Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图7-6　单级三冲量给水控制系统原理框图 图中标出的Ⅰ为内回路，II为主回路（外回路），III为前馈通路。 当蒸汽量D 增大时(VD 也增大)nDVD也增大，调节器应开大阀门，所以nDVD 的极性应是“正接”； 当给水流量Ｇ增大时（VG也增大） nGVG 也增大，调节器应关小阀门，是负反馈，所以nGVG的极性应是“反接”。 内部给定信号Vg 与水位信号VH 相平衡，VH 极性为“正”，则Vg的 极性为“负”。 H WT(S) WDZ(S) WD1(S) KZ Kf nD nG ?G ?H ?D VH -H nGVG - + Vg - + △T VT G + + H1 H2 VD D nDVD VG Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图7-6　单级三冲量给水控制系统原理框图 图中标出的Ⅰ为内回路，II为主回路（外回路），III为前馈通路。 （三）控制系统的静态特性 参照图7-6，设调节器采用PI 调节规律，静态时,输入增量为0,输出为定值，即有如下关系： 上式可变为： －Kg 为将给定值电压Vg转化成给定水位HG的转换系数； IH = -γH H －γH为水位测量变送器传递系数，负号表示Ｈ与VH变化方向相反； Ig = KgHg IG =γGG γG —— 为给水流量测量变送器的传递系数； 所以上式可变为： γHH－KgHg＝nDγDD －nGγGG ID =γDD γD —— 为蒸汽流量测量变送器的传递系数； 若忽略排污则有G＝D，上式变为： 当D=D0，H=Hg 时可得： gH Hg－Kg Hg ＝(nDgD －nGgG )D0 （7-2） （7-1） γHH－KgHg＝（nDγD－nGγG）D 式7-1与式7-2相减得： 依据上式可有以下三个结论： (1) 时,H＝Hg，为无差调节。 (2) 时,Ｄ越大,H与Hg负差值越大。这是一根向下特性曲线。 (3) 时,D越大,H与Hg正差值越大。这是一根向上的特性曲线。 （四）控制系统的参数整定： 　　以给定值－Vg为基值，考虑增量情况，△V=VH+VD ，这时可把它当作一单回路来分析。如果把调节器分压系数以外的环节看作是调节对象,那么广义调节对象： 内回路等效图如下: 是一个近似的比例环节，因此调节器的比例带和积分时间都可以取得很小，具体值可以通过试探法来决定，以保证内回路不振荡为目的。 一般取积分时间Ti=10s,试探过程中可任意设定nG值,得到一满意比例带δ,再次改变nG值,改变时必须保持nG/δ保持不变,即保证内回路的开环放大系数不变。 在试探时可将外回路开路,切除水位信号,使VH=0,设置Ti和δ/nG值,手动操作给水阀门,使给水量产生一个阶跃变化后立即投入自动,观察给水量过渡过程曲线形状,能快速稳定即可。 主回路中 为快速副回路的等效环节，把WD1(S)和 ?H看作一个等效调节器所控制的对象，则： 主回路方框图如下所示: 从内、外回路的比例带来看，给水流量的分流系数nG对内外回路的影响正好是相反的，nG若增大，主回路稳定性增强，副回路则减弱，反之则情况相反。 另外，WD1(S)的对象特性可用试验方法测得，它实际上就是水位在G 扰动下，IH 的变化曲线，从曲线上可求出飞升速度ε，迟延τ ，则： 而 则是一个常数,这是一个等效比例调节器，比例带： 前馈部分对系统稳定性没有影响，因此