控 制 仪 表 的 选 择
主 副 回 路 的 选 择
主 副 调 节 器 选 择
控 制 器 的 选 择
பைடு நூலகம் 控制仪表的选择
控制仪表的主要类型大致分为电动或气动，电动I 型、II型、III型，单元组合仪表或是基地是仪表等。 常用的控制仪表有电动II型、III型。在串级控制系统 中，选用的仪表不同，具体的实施方案也不同。 电动III型和电动II型仪表就其功能来说基本相同， 但是其控制信号不相同，在本设计中选用电动III型仪 表。
电厂锅炉蒸汽温度串级控制系 统设计
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一、课题研究意义
二、锅炉简介
课题研究意义
蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参 数，因此对蒸汽温度控制要求严格。过高的蒸汽温 度会造成过热器，蒸汽管道及汽轮机因过大的热应 力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降 低，影响经济运行。 本次课设设计的主要考虑部分是锅炉蒸汽温度 控制系统的设计。主要蒸汽温度与再热蒸汽温度的 稳定对机组的安全经济运行时非常重要的。过热蒸 汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的 范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超允许 的工作温度。
串级调节系统的分析
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， 主蒸汽温度为主参数的串级控制系统，系统结构如图3-4所示。 系统中以减温器的喷水为控制手段，在单回路控制主汽温 θ l(即将θ 1作为主信号反馈到调节器，由调节器直接去控制阀 门开度)的基础上增加一个对减温水流量变化反应快的中间温度 信号θ 2作为导前信号，增加一个副调节器，如图8所示的串级控 制信号系统。副调节器根据θ 2信号控制减温水阀，如果有某种 扰动，蒸汽温度θ 2比θ l提早反映，使扰动引起的θ 2波动很快 消除，从而使过热蒸汽温度基本不受影响。热蒸汽温度基本不受 影响。
锅炉简介
锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。它所产生的 蒸汽不仅可提供生产过程作为热源，而且还可以作为蒸汽 透平的动力源。在热电厂中按锅炉设备所使用的燃料的种 类、燃烧设备、锅体形式、锅炉功能和运行要求的不同， 锅炉生产有各种不同的流程。常见锅炉设备的工业流程如 下图所示：
串级控制系统的特点
1、串级控制系统具有很强的克服内扰的能力系统的开环放 大倍数越大，稳态误差越小，克服干扰的能力也就越强，副调 节器的放大倍数整定的越大，这个优点越显著。 2、串级控制系统可以减小副回路的时间常数，改善对象动 态特性，提高系统的工作频率，当主、副对象都是一阶惯性环 节，主、副调节器都采用比例作用时，串级控制系统由于改善 了对象的特性，从而使整个系统的工作频率比单回路系统的工 作频率有所提高，而且当主、副对象特性一定时，副调节器放 大倍数越大，则工频率越高。 3、串级控制系统具有一定的自适应能力，串级控制系统主 回路是一个定值系统，其副回路是一个随动系统，它的定值是 主调节器的输出，是一个随机变化的量，主调节器按照被控对 象的特性和扰动变化的情况，不断地纠正着副调节器的给定值， 副调节器使系统时间常数缩短能很快克服扰动，改善动态特性， 也就是一种自适应能力。
主、副回路调节器调节规律的选择原则
1、主参数控制质量要求不十分严格，同时在 对副参数的要求也不高的情况下，为使两者兼顾 而采用的串级控制方式时，主副调节器均可采用 比例控制。 2、要求主参数波动范围很小，且不允许有余 差（稳态误差），此时副调节器可采用比例控制， 主调节器采用比例积分控制。 3、主参数要求高，副参数亦有一定要求，这 时主副调节器均可采用比例积分控制。
主副回路的选择原则
1、副回路应该把生产过程的主要干扰包括在内， 应力求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括 在副回路内，充分发挥副回路改善系统动态特性的作 用，保证主参数的稳定。 2、选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进 去，以尽量减少它们对主参数的影响，提高系统抗干 扰能力。 3、主副对象的时间常数应适当匹配，串级控制系 统与单回路控制系统相比，其工作频率提高了，但这 与主副对象的时间常数选择是有关的。原则是两者相 差大一些。
采用串级调节系统的条件
1、控制对象可以分段。如下图所示的对象，在物理上可分为 两段，两段的传递函数分别为W0l(S)，和W02(S)，整个对象的传 递函数为W(S)=W01(S)"W02(S)。 其中W0l(S)称作对象的导前区， W02(S)称为对象惰性区。 2、中间信号可测。在下图中，中间信号θ 2必须是可以测量 的。θ l为被调量，一般为系统的给定值，火电厂过热蒸汽温度 控制系统符合这两个条件。
控制器选择
对于一个完整的串级控制系统，主、副控制器 的正。反作用的判断应该是先副后主。 副回路的正、反作用的选择：副回路的具体情 况决定论副控制器的正、反作用，而与主回路无关。 为了使副回路能构成一个稳定的系统，所以副回路 的开环放大系数符号必须是“正“。在本串级控制 系统中随着调节阀开度的增加，减温水的流量会随 之增加，副对象即减温器后端蒸汽会有一定幅度的 降低，所以调节阀对副对象的作用为负。
主汽温串级控制结构图
串级过热汽温控制系统原理方框图
串级控制系统主副回路确定
副回路应该把生产过程的主要干扰包括在内，应 力求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副 回路内，充分发挥副回路改善系统动态特性的作用保证 主参数的稳定，以尽量减少它们对主参数的影响，提高 系统的抗干扰能力；要求主参数波动范围很小，且不允 许有余差(稳态误差)，此时副调节器可采用比例控制主 调节器采用比例积分或比例积分微分控制。
一、PID控制器
二、控制系统仿真
PID控制系统
比例P r(t) 积分I + + 被控对象 c(t)
微分D
PID控制系统结构图
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输 出值c(t)构成控制偏差e(t)，即：e(t)=r(t)-c(t) 将偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量， 对过程对象进行控制，故称为PID控制器。控制规律为: