锅炉控制系统的设计仿真.doc

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1、锅炉控制系统设计仿真摘要工业锅炉作为我国工业生产和集中供热的重要能源转换设备，能耗巨大，长期处在高能耗、高污染的生产状态。然而，目前我国大多数锅炉控制系统自动化不高、安全性低，效率普遍低于国家标准。锅炉作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一，提高锅炉控制水平已势在必行。本文针对锅炉系统参数时变、严重非线性、干扰因素复杂等特点，提出对汽包水位采用三冲量控制方式，对炉膛负压采用前馈PID控制，对最优风煤比采用双交叉限幅比值控制的控制策略。在MATLAB环境下对几种控制系统进行了仿真。仿真结果显示，三冲量控制、前馈PID和双交叉限幅比值控制具有良好的控制效果，减小了超调量

2、，提高了上升时间，缩短了调节时间，与传统的PID控制器相比，更适合工业锅炉这种复杂的控制对象。关键词：锅炉三冲量控制前馈PID控制双交叉限幅比值控制AbstractAscentralheatinginindustrialproductionandtheimportantenergyconversionequipmentinChina,industrialboilerconsumesenormousenergy，andstaysathighenergyconsumptionandpollutionproductionstatus.However,atpresentthem

3、ajorityofautomaticboilercontrolsystemisnothigh,thesecurityislowandtheefficiencyisgenerallylowerthanthenationalstandard.Becausetheboilerisoneoftheimportantequipmentwhichconversesprimaryenergyintosecondaryenergy,improvingthelevelofboilercontrolisimperative.Inviewofmanyfactorsoftheboilersys

4、tem,suchastime-varyingparameters,severelynonlinearandcomplexinterferencefactorsandsoon,thispaperputsforwardthreecontrolstrategies,includingusingthree-impulsecontrol,utilizingfeedforwardPIDcontroltohearthnegativepressure,andadoptingdoublecrossoverrestrictstheamplituderatiocontroltotheopti

5、malairfuelratio.SeveralcontrolsystemsaresimulatedintheMATLABenvironment.Thesimulationresultsshowsthatthree-impulsecontrol,feedforwardPIDcontrolanddoublecrossoverrestrictstheamplituderatiocontrolhavegoodcontroleffect,whichreducetheovershoot,improvetherisetimeandreduceadjustmenttime.Compar

6、edwiththetraditionalPIDcontroller,thesecontrolsystemsaremoresuitablefortheindustrialboiler,akindofcomplexcontrolobject.Keywords:TheBoiler,Three-impulseControl，FeedforwardPIDControl,DoubleCrossRestrictstheAmplitudeRatioControl目录摘要IAbstractII第1章绪论11．1选题背景及意义11.2国内外锅炉的运行水平11.3制约我国锅炉发展的因数21.

7、3.1大多数锅炉制造厂技术力量仍然薄弱21.3.2燃料的因素21.3.3工业锅炉的标准体系21.3.4市场机制的影响及科研开发投入的不足21.3本文研究的主要内容2第2章锅炉系统的控制任务32.1锅炉系统的工艺流程简介32.2锅炉自动控制系统的任务42.3PID控制规律介绍4本章小结5第3章汽包水位三冲量控制63.1汽包水位系统介绍63.2汽包水位的动态特性分析63.3锅炉汽包水位的控制方案93.3.1单冲量控制系统93.3.2双冲量控制系统93.3.3三冲量控制系统10本章小结10第4章炉膛负压控制114.1控制和监视炉膛负压的意义11