锅炉液位串级控制方案.doc

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1、过程控制系统课程设计报告姓名：班级：专业：自动化指导教师：2010年6月30口目录一、题冃要求二、系统器件选择三、总体设计方案四、硬件设计（包括电气接线）五、控制算法选择六、控制参数整定七、心得体会一、题目要求：锅炉液位串级控制方案工艺基木要求：由于用户的蒸汽用量经常变化，造成锅炉液位上下变动而导致危险，应采取措施以保证锅炉的运行安全。炉高2m,液位要求保持在炉体的屮部。炉内乐力为0.6MPao采用串级控制方案克服单I叫路锅炉控制系统因干扰而导致的控制品质下降。设计任务：1.绘制控制系统方块图2.选择串级

2、控制规律参数整定方法：可选择二步整定法或一步整定法4.通过仿真求出输出响应呈4：1衰减时的主调节器的参数;5.观察并分析副调节器的比例度人小对系统动态性能的煤响。二、总体设计方案串级控制系统性能特点：串级控制系统即在结构上多了一个副回路，形成了两个闭环——双闭环。就其主回路来看是一个定值控制框图，而副回路则为一个随动系统。副回路对液位起“粗调”的作用，主回路对液位起“细调”的任务。1）串级控制系统由于副冋路的存在，对于进入其屮的扰动具有较强的克服能力，改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率所以控制

3、质量比较高。2）对二次干扰有较强的克服能力。3）对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的适应能力。因此对于控制质量要求较高，扰动大，滞后时间长的过程当采用单回路控制系统达到质量要求吋，采用串级控制方案往往可以获得满意结果。不过串级控制比单冋路控制系统所需仪表多，系统的投运和参数整定相应地也要复杂…些。因此如果单回路控制系统能够解决的问题就尽量不采用串级控制系统方案。设定值锅炉液位串级控制系统框图锅炉液位串级控制Matlab仿真图三、系统器件选择（包括器件参数）1、执行器：采用电动调节阀（气关式）执行器正作用

4、：执行器（调节阀）是气关式，＜0执行器反作用：执行器（调节阀）是气开式，＞02、控制器：采用PID控制器正作用：控制器测量值增加（或减少），其输出量亦增加（或减少）控制器反作用：控制器测量值增加（或减少），其输出量亦减少（或增加）3、变送器：采用液注式压力检测仪表变送器的静态放大倍数通常为正，即＞04、被控对象：采用液体管道压力对象正作用：对象的输入量增加（或减少），其输出量亦增加（或减少）对彖反作用：对象的输入量增加（或减少），其输出量亦减少（或增加）四、硬件设计方案五、控制算法选择调节器的控制规律是指

5、其输出信号与输入偏差的函数关系，工业用调节器常用PID控制规律。本次控制系统屮采用算法为智能PID控制规律,智能PID具有微处理功能。智能PID调节器技术参数：全球通用的100—240VAC输入范围开关电源或24VDC电源供电，并且具备多种外形尺寸供客户选择；采用先进的AI人工智能算法，无超调，具备自整定（AT）功能；采用先进的模块化结构，提供丰富的输出规格。调节方式：位式调节方式（冋差可调），AI人工智能调节，包含模糊逻辑PID调节及参数自整定的先进控制算法。六、控制参数整定由上图可知，此矶冷，-22衰

6、减曲线法计算公式如下表数拥律8TITDP8sPI126s0.5TsPID0.88s0・3Ts0.1Ts使用PI调节：得到/=1.2心=0.024,7}=0.57；=11。故得到：1KKn=-=41.7K,=—^*0.2=0.75卩§1Tt将PID控制系参数之位Kp=4L7,Kf=0.75,得到阶跃响应曲线如下:4.当副调节器Kp=100时,Matlab仿真图如下:当副调节器Kp=5吋，Mafb仿真图如下:半系统的副调节器比例度增大时系统超调量增大，系统稳定性不变,半系统的副调节器比例度减小吋系统超调量减小

7、，系统稳定性不变。七、心得体会此次课程设计可以说是一次知识的综合应用。本设计的内容涉《过程控制》、《自动控制原理》、《计算机控制理论与应用》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》等多方面知识，通过实际运用与调试仿真，完成本次设计,收获颇多。通过计算设计系统模型及控制系统方块图，再通过Matlab仿真对系统进行输出响应呈4：1衰减时的主调节器的参数系统稳定，并利用Simlink完成了系统整个流程的仿真涉及。系统的调试也是一个很重姜的部分，调试就是不断地改变参数的过程，使系统最后工作在最佳的工作状态下。

8、当然，可能由于设计时少考虑了一些因素,使得无论怎么调试参数，都不能满足设计要求，这时，就要重新设计，再调试,直到满足所有的指标。冋顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同吋不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合