温度控制系统课程设计

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1、摘摘 要要 串级控制系统-两只调节器串联起来工作， 其中一个调节器的输出作为另一个调节器的 给定值的系统。 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节 器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制 的变量称主变量（主被控参数） ，即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和 控制的变量称副变量（副被控参数） ，是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、 调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和 主过程构成。

2、 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动： 作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 本设计通过实验对数据的分析，来建立系统被控对象模型的数学表达式，采用最小二乘 曲线拟合的方法，对实验数据进行了曲线拟合，从而得出了该生产过程的被控系统的数学模 型，即传递函数。接着对系统进行分析，采用串级控制，再根据对象模型的结构来确定温度 控制系统的控制器及控制算法，来实现发电厂汽轮发电机蒸汽温度控制系统的准确控制，从 而使各项参数都能满足各自的要求。 关键词关键词：串级控制、仿真、PID 控制、调节器、增益 1 1 概述概述 发电厂从锅炉汽鼓出来的饱和蒸汽经过两段

3、过热器继续加热，使蒸汽温度达到 460左 右，再去推动汽轮机工作。每一种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这个温度下 机组的效率最高。如果温度过高，会使汽轮机的寿命大大缩短，如果温度过底，当蒸汽带动 汽轮机作功时，会使部分蒸汽变成小水滴，冲击汽轮机叶片，造成生产事故，因此要求控制 温度的误差不得超过5。由于汽鼓至汽轮机中间有一系列的减温器、过热器与传输管道， 控制对象的容积迟后与传输滞后都很大，要达到高精度的温度控制是很困难的，为此采用分 段调节，其中最常见的是两段调节。这样，每段中的对象的容积迟后与传输滞后时间均可减 小一半。每段分别用一个温度控制系统调节各自的减温器喷雾的减温水流量，

4、来维持各段过 热器出口的温度恒定。假定两个系统温度控制方式完全一样，试设计其中一段的温度控制系 统。 （蒸汽的压力和温度另有控制系统，这里我们假定蒸汽恒温恒压，过热器的热量也是恒定 的，汽鼓的出口压力约 60 公斤/厘米 2 左右。 ） 2 课程设计任务及要求课程设计任务及要求 2 2.1 设计目的设计目的 有效控制发电厂汽轮发电机蒸汽温度，使锅炉与汽轮机组都在一个规定的运行温度，在 这个温度下机组的效率最高。在稳定温度下运行可以延长汽轮机寿命，减少生产事故。 2.1 设计任务设计任务 控制系统要求控制温度的误差不得超过5。由于汽鼓至汽轮机中间有一系列的减温 器、过热器与传输管道，控制对象的容

5、积迟后与传输滞后都很大，要达到高精度的温度控制 是很困难的，为此采用分段调节，其中最常见的是两段调节。这样，每段中的对象的容积迟 后与传输滞后时间均可减小一半。每段分别用一个温度控制系统调节各自的减温器喷雾的减 温水流量，来维持各段过热器出口的温度恒定。 系统框图 通过实验，测得对象对于输入 Q（单位输入）的响应如下（表中温度为负） ： 3 时间（S） 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 T1（） 0 0 0 0.03 0.09 0.17 0.26 0.37 0.46 0.57 0.66 0.75 0.83 0.92 1.00 T2（） 0 0 0

6、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 时间（S） 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 T1（） 1.06 1.11 1.14 1.18 1.22 1.25 1.28 1.31 1.34 1.36 1.39 1.41 1.43 1.44 1.46 T2（） 0 0 0.01 0.02 0.03 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.18 0.20 0.21 0.23 时间（S） 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 T1（） 1.48 1.49 1.50 1.52 1.53 1.54 1.55 1.55 1.56 1.57 1.58 1.58 1.59 1.59 1.60 T2（） 0.25 0.26 0.27 0.29 0.30 0.32 0.33 0.34 0.35 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41 0.42 时间（S） 91 93 95 97 99 109 133 157 181 205