P
2δs
PI
2.26δs
Ts/1.2
PID
1.7δs
0.5Ts
0.125Ts
求出PID的Kp=1.9 Ti=102.54 Td=25.73 在系统中将配置求得参数得到阶跃响应：
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控制系统参数的整定
再次循环以上做法：副回路的p参数Kp=200，求出主回路PID的Kp=1.9 Ti=100 Td=60得到下图阶跃响应：
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控制系统参数的整定
此时副回路就作为随动作用再接着调主回路，主回路采用临界比例法求PID 参数，副回路整定不变，先调P得到等幅震荡，测得Tk=205.882
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控制系统参数的整定
根据临界比例法计算：（此时Kp=3.23、Tk=205.882）
调节器参数 调节器名称
δ（%）s
T1（S）
TD（S）
WT 2(S) 为 P 调节器，其传递函数为：WT 2(S) KP2 ； 调节阀以及温度测量变换单元的传递函数： Kf =1；Wm1(S) Wm2(S) 1; f (t)、g(t) 分别为减温水流量扰动以及蒸汽流量扰动；
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仿真分析
Simulink仿真图
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控制系统参数的整定
（1）先整定副调节器（p） 当副回路受到阶跃扰动时，在较短时间内副回路控制过程就告结束。在此
.动后的系统响应
超调量增加，但是调节时间减少
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过热器处加入阶跃扰动后的系统响应
超调量减少，调节时间也比单扰动下减少为244
在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入 负荷设备的出口温度，副对象为减温器和过热
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蒸汽锅炉工艺流程及控制要求
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蒸汽锅炉工艺流程及控制要求
锅炉是一个具有多输入、多输出且变量之间相互关联 的被控对象。 过热蒸汽温度控制系统：主要使过热器出口温度保持 在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许范围；
温度变送器 温度变送器
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传递函数的模型建立
汽温控制对象的数学模型建立，采用工程整定的方法，即给喷水阀一个阶 跃扰动信号，然后多次记录减温器出口温度 和过热蒸汽出口温度 ，得到 两条阶跃响应曲线。
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仿真分析
WT1(S ) 为 PID 调节器，其传递函数为：WT1(S) KP1 1 S TdS ; Ti
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被控对象建模
根据在减温水量扰动时，过热蒸汽温度有较大的容积迟延， 而减温器出口蒸汽温度却有明显的导前作用，完全可以构成 以减温器出口蒸汽温度为副参数，过热蒸汽温度为主参数的 串级控制系统
温度设定值
温度主调节器
副调节器
减温水流量
蒸汽流量或者烟
扰动
气热量扰动
阀 门
减温器 2
过热蒸汽温度
过热器 1
期间，主回路基本上不参加动作，可按单回路系统的整定方法整定副调节 器 采用逐次逼近法 副回路属于二阶模型采用Ziegler-Nichols，主回路采用临界比例法整定 首先对副回路：
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控制系统参数的整定
按照S曲线大致可以求出延时时间L=0.65、放 大系数K=0.53和时间常数T=51.114
调节器接受过热器出口蒸汽温度t变化后，调节器才开始动作， 去控制减温水流量W ，W的变化又要经过一段时间才能影响到 蒸汽温度t，这样既不能及早发现扰动，又不能及时反映控制的 效果，将使蒸汽温度t发生很大的动态偏差，影响锅炉生产的安 全和经济运行。
燃烧工况
温度设定值
控制信号
喷水流量
控制器
执行器
过热器
温度变送器
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控制系统参数的整定
采用Ziegler-Nichols法,根据下表得到：
控制器类型 P PI PID
比例度 T/(K*L) 0.9T/(K*L) 1.2T/(K*L)
积分时间 无穷 L/0.3 2.2L
微分时间 0 0 0.5L
求得：Kp=148.37，将副回路的p参数置为148.37，副回路就作为随动作用再接着 调主回路，主回路采用临界比例法求PID参数。下图为副回路整定（ Kp=148.37 ） 阶跃响应图
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过热蒸汽温度控制对象的动态特性
过热汽温调节对 象的扰动主要来 自三个方面：① 蒸汽流量变化 (负荷变化)；② 加热烟气的热量 变化；③减温水 流量变化(过热 器入口汽温变 化)。通过对过 热汽温调节对象
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被控对象建模
在单回路控制系统中，控制减温水流量，实际上是改变过热器 出口蒸汽的热能，也就控制了出口蒸汽温度
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蒸汽锅炉PID温度控制系统设计
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目的：
对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行分析和设计， 而对锅炉过热蒸汽的良好控制是保证系统输出 蒸汽温度稳定的前提。所以本设计采用串级控 制系统，这样可以极大地消除控制系统工作中 的各种干扰因素，使系统能在一个较为良好的 状态下工作，同时锅炉过热器出口蒸汽温度在 允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不 超过允许的工作温度。