单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,工业锅炉汽包水位控制系统,班级：自动化065班,学号：060601140513,姓名：张进,1,工业锅炉汽包水位控制系统 班级：自动化065班1,第1章 概述,锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备。汽包水位是锅炉运行的主要指标，汽包水位过高过低都会影响运行的安全与经济性，必须严格加以控制。,本文主要是用Matlab对锅炉汽包水位控制系统进行仿真研究。建立了锅炉汽包水位对象的数学模型和控制系统，并用Matlab语言在计算机上编制锅炉汽包水位控制系统的仿真程序。最终了解了汽包水位对象特性、整定出了最佳PID参数、总结出了各种控制方案的特点与适用场合。,2,第1章 概述 锅炉是工业过程中不可缺少,锅炉设备的主要工艺流程图,3,锅炉设备的主要工艺流程图 3,给水流量作用下水位阶跃响应,第2章 锅炉汽包水位特性及其控制系统分析,2.1 锅炉汽包水位特性分析,2.1.1汽包水位给水量作用下的动态特性,4,给水流量作用下水位阶跃响应 第2章 锅炉汽包水位特性及其控制,蒸汽流量扰动下水位阶跃响应,H,1：考虑水面下汽泡容积变化时水位变化曲线,H,2：只考虑水面下汽泡容积变化所引起水位变化曲线,2.1.2 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性,5,蒸汽流量扰动下水位阶跃响应 2.1.2 汽包水位在蒸汽流量扰,单冲量控制系统原理图及方块图,2.2 锅炉给水控制系统分析,6,单冲量控制系统原理图及方块图 2.2 锅炉给水控制系统分析6,双冲量控制系统原理图及方块图,a）原理图,b）方块图,7,双冲量控制系统原理图及方块图 a）原理图b）方块图7,a）原理图,b）方块图,三冲量控制系统原理图及方块图,8,a）原理图 b）方块图 三冲量控制系统原理图及方块图 8,MATLAB仿真软件简介,MATLAB环境下的SIMULINK是Mathworks公司开发的一个有重要影响力的软件产品。可以方便地利用鼠标在模型窗口上画出所需系统模型图，来对系统进行建模、仿真和分析，从而使一个复杂系统模型的建立和仿真变得相当简单和直观。,在本文中的实际控制系统中，干扰信号、给定值以及测量液位仪表的输出都是电信号，其范围都转换成15V，变化范围是4V。在仿真实验中，加入25%的干扰，即干扰值为1，表示实际的1V。在本文中液位输出显示范围都统一为-22。,下面首先是对锅炉汽包水位对象的仿真研究,。,9,MATLAB仿真软件简介 9,a）控制通道仿真程序,b）干扰通道仿真程序,10,a）控制通道仿真程序b）干扰通道仿真程序10,a）给水流量干扰下水位的阶跃响应 b)蒸汽流量干扰下水位的阶跃响应,11,a）给水流量干扰下水位的阶跃响应 b)蒸汽流,a)K=100时仿真结果 b)K=50时仿真结果,C)K=5时仿真结果 d)K=1时仿真结果,分别取,K,=100，,K,=50，,K,=5和,K,=1，仿真结果左图所示。,4个图比较，可以发现,K,越大假液位现象越严重且持续时间越长。,当,K,小于1时，假液位现象基本消失。,12,a)K=100时仿真结果,a)T=150时仿真结果 b)T=100时仿真结果,c)T=1时仿真结果 d)T=0.1时仿真结果,可以看出,T,越小，假液位上升越快，假液位现象也越严重。在,T,小于100大于 1的范围内较明显。当,T,大于等于100时，虚假液位现象基本消失。当,T,小于1时，假液位对输出幅值和液位上升速度的影响没有太大区别。,13,a)T=150时仿真结果,由此可知，影响锅炉汽包液位特性的参数主要,K,和,T,和纯滞后时间。,K,对假水位现象影响最为明显,，,K,越大假液位现象越严重且持续时间越长。T对假水位幅值影响较小，而对假水位上升速度影响很大。对于滞后时间，越大，滞后时间越长，反之越短。,14,由此可知，影响锅炉汽包液位特性的参数主要K和T和纯滞后时间。,单冲量控制系统仿真程序,15,单冲量控制系统仿真程序 15,a）在25%蒸汽流量干扰下P=1，I=0，D=0时仿真结果,b)在25%蒸汽流量干扰下P=0.0165，I=0，D=0时仿真结果,c)在25%蒸汽流量干扰下P=0.0165，,I=0.00001，D=0时仿真结果,d)在25%蒸汽流量干扰下P=0.0165，,I=0.00005，D=0时仿真结果,16,a）在25%蒸汽流量干扰下P=1，I=0，D=0时仿真结果,a)在25%蒸汽流量干扰下P=0.0165，I=0.00005，D=0.6时仿真结果,b)25%给水流量干扰仿真结果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,C)25%蒸汽流量和给水流量同向共同干扰仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,d)25%蒸汽流量和给水流量反向共同干扰仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,17,a)在25%蒸汽流量干扰下P=0.0165，I=0.0000,双冲量控制系统的仿真程序,相比单冲量控制系统，将蒸汽流量信号引入，就构成双冲量控制系统,18,双冲量控制系统的仿真程序 相比单冲量控制系统，将蒸汽流量信号,a）25%蒸汽流量干扰仿真结果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%给水流量干扰仿真结果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%蒸汽流量和给水流量同向共同干扰仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,d)25%蒸汽流量和给水流量反向共同干扰仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,19,a）25%蒸汽流量干扰仿真结果P=0.0165，I=0.00,三冲量控制系统的仿真程序,相比双冲量控制系统引入了给水流量信号，构成三冲量控制系统,20,三冲量控制系统的仿真程序相比双冲量控制系统引入了给水流量信号,a)25%给水流量干扰副回路仿真结果P=1000，I=1000，D=0,b)25%给水流量干扰主回路仿真结果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%蒸汽流量干扰副回路仿真结果P=1000，I=1000，D=0,d)25%蒸汽流量干扰主回路仿真结果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,21,a)25%给水流量干扰副回路仿真结果P=1000，I=100,a)25%给水流量和蒸汽流量同向共同干扰副回路仿真结果,P=1000，I=1000，D=0,b)25%给水流量和蒸汽流量同向共同干扰主回路仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%给水流量和蒸汽流量反向共同干扰副回路仿真结果,P=1000，I=1000，D=0,d)25%给水流量和蒸汽流量反向共同干扰主回路仿真结果,P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,22,a)25%给水流量和蒸汽流量同向共同干扰副回路仿真结果b)2,由以上对单、双、三冲量控制系统的仿真研究,，,可知：,（1）单冲量控制系统不能克服给水流量和蒸汽流量的干扰。,（2）双冲量控制系统引入蒸汽流量的前馈信号，能够克服蒸汽流量的干扰，改善了系统的控制品质。,（3）三冲量控制系统克服了上述缺点，在蒸汽流量和给水流量共同影响下，能得到令人满意的控制效果。,23,由以上对单、双、三冲量控制系统的仿真研究，可知,结 论,24,结 论24,谢谢,请各位老师批评指正,25,谢谢请各位老师批评指正25,