1、 课程设计报告课程设计报告 ( 2010 2011 年度 第 2 学期) 名 称： 过 程 控 制 题 目：锅炉给水控制系统设计与仿真 院 系： 控制与计算机工程学院 班 级： 自动 0805 班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成 绩： 2011 年 06 月 25 日 过程过程控制课程设计控制课程设计 任任 务务 书书 一、一、 目的与要求目的与要求 1 目的 通过该课程设计， 使学生进一步掌握过程控制课程主要内容， 深入理解过程控制系统的 分析与综合。 2 要求 要求学生：1）了解实现给水全程控制的关键技术；2）了解单元制锅炉给水全程控制方 案；3）能够进行给水控制系统的设
2、计与仿真。 二、二、 主要内容主要内容 1 了解单元制锅炉给水全程控制方案； 2 设计单级三冲量给水控制系统，并进行仿真； 3 设计串级三冲量给水控制系统，并进行仿真。 三、三、 进度计划进度计划 序号序号 设计内容设计内容 完成时间完成时间 备注备注 1 了解实现给水全程控制的关键技术； 了解单元制锅炉给水全程控制方案； 1 天 2 设计串级三冲量给水控制系统，并进 行仿真； 1.5 天 3 设计单级三冲量给水控制系统，并进 行仿真； 1.5 天 4 整理仿真结果，写课程设计论文；准 备答辩。 1 天 四、四、 设计（实验）成果要求设计（实验）成果要求 1 过程控制课程设计任务简介。 2 单
3、级三冲量给水控制系统的设计与仿真。 2. 1 反馈控制器整定及前馈补偿器的设计过程； 22 对设计的单级三冲量给水控制系统进行仿真，分别给出汽包水位设定值扰 动、 给水流量扰动及蒸汽流量扰动下， 给水控制系统的输出 （即汽包水位） 的响应曲线。 3 串级三冲量给水控制系统的设计与仿真。 3. 1 串级系统内外回路控制器的整定及前馈补偿器的设计过程； 32 对设计的串级三冲量给水控制系统进行仿真，分别给出汽包水位设定值扰 动、给水流量扰动及蒸汽流量扰动下，给水控制系统的输出（即汽包水位）的响应 曲线。 4比较单级三冲量给水控制系统和串级三冲量给水控制系统。 5课程设计的体会 五、五、 考核方式考
4、核方式 结合学生提交的“过程控制”课程设计报告书，对学生进行口试。 2011 年 6 月 26 日 D ( ) T Ws z K H w w f K ( ) h Ws D ( ) D Ws 设计正文设计正文 某汽包锅炉，根据给水流量 W 做单位阶跃扰动时的汽包水位 H 的响应曲线可知 ( )0.037 ( ) ( )(301) h Hs Ws Wsss 根据蒸汽流量 D 做单位阶跃扰动时的汽包水位 H 的响应曲线可知 ( )0.203(0.012) ( ) ( )(0.0667) d Hss Ws D ss s 已知： 给水流量测量变送器的传递函数为0.075 w 蒸汽流量测量变送器的传递函数
5、为0.075 D 水位测量变送器的传递函数为0.075 H 执行器与阀门传递函数乘积为Kz Kf = 4.5 一、一、 设计单级三冲量给水控制系统 （其中调节器采用 PI 调节） ， 叙述控制系统整定过程； 对系统进行仿真，分别给出在蒸汽 io 流量 D、给水流量 W 和汽包水位设定值阶跃扰动下汽 包水位 H 的响应曲线； 单级三冲量给水控制系统原理图 单级三冲量 Simulink 组态图： 调节器采用 PI 控制规律，其传递函数为 11 ( )(1) T i Ws T s 控制对象的传递函数为 ( )0.037 ( ) ( )(1)(301) h Hs Ws Wsssss 2 2 ()0 .
6、 2 0 3 (0 . 0 1 2 )3 . 60 . 0 3 7 ()1(0 . 0 6 6 7 )11 5 d KHss W DsTssssss 给水流量测量变送器和蒸汽流量测量变送器的斜率为 0 . 0 7 5 / wD V th 水位测量变送器的斜率为 0 . 0 7 5 H V m m 执行器和调节阀传递函数的乘积为 4 . 5 zf K K 给水流量反馈装置和蒸汽流量前馈装置 w 、 D 均为比例环节， 整定、 i T、 w 、 D 过程如下： （1）内回路的整定 内回路方框图如下图所示： 可以把内回路作为一般的单回路系统进行分析。如果把调节器以外的环节等效地 看作被控对象，那么被控对象动态特性近似为比例环节（
