串级控制在锅炉汽包液位控制系统中的应用（附外文翻译）.docVIP

太原科技大学 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目：串级控制在锅炉汽包液位控制系统中的应用 姓 名： 学院（系）：机电工程系 专 业： 过程装备与控制工程 年 级： 2008级 指导教师： 2012年 6月 1日太原科技大学毕业设计（论文）任务书 学院（直属系）：化学与生物工程学院 时间： 2012 年 3月 1日 学 生 姓 名 指 导 教 师 设计（论文）题目 串级控制在锅炉汽包液位控制系统中的应用 主要研 究内容 1.锅炉的工作过程； 2.各种控制策略； 3.提出锅炉水位的控制方案； 4.应用MATLAB软件中的simulink平台进行控制系统的仿真。 研究 方法 调查法、观察法、文献研究法、用MATLAB软件等。 主要技术指标(或研究目标) 通过这次毕业论文的设计，进一步加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握；培养设计计算、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、外文应用等基本工作实践能力。 主要参考文献 [1] 李国勇.过程控制试验教程 北京：清华大学出版社 2011 [2] 李国勇，谢克明，杨丽娟.计算机仿真技术与CAD：基于MATLAB的控制系统（第2版）[M]. 北京：电子工业出版社，2008. [3] 刘文定，王东林.过程控制系统的MATLAB仿真 北京：机械工业出版社 2009 [4] 孙洪程，李大字.过程控制工程设计（第二版）[M].北京：化学工业出版社. 目 录 摘 要 III Abstract IV 第1章 绪 论 1 1.1锅炉概述 1 1.2 课题来源及主要任务 4 第2章 过程控制基础 5 2.1工业过程控制的发展概况 5 2.2控制策略的介绍 6 第3章 锅炉汽包液位特性 23 3.1锅炉汽包液位特性的综述 23 3.2汽包液位在给水流量作用下的动态特性 25 3.3汽包液位在蒸汽流量扰动下的动态特性 27 第4章 数学建模与控制策略的选择 30 4.1被控对象数学模型的建立 30 4.1.1 数学模型实验测定的主要方法 30 4.1.2 锅炉汽包液位控制系统数学模型的建立 31 4.2锅炉汽包液位的控制方案 32 4.2.1单冲量水位调节系统 32 4.2.2双冲量水位调节系统 34 4.2.3三冲量水位调节系统 35 4.2.4三冲量水位调节系统的分析 36 4.2.5蒸汽流量分流系数的选择 38 4.2.6汽包液位的三冲量PID串级控制系统 38 第5章 仿真与结论 40 5.1 Simulink简介 40 5.2锅炉汽包液位控制系统仿真 40 5.2.1锅炉汽包液位双冲量PID控制系统 40 5.2.2锅炉汽包液位三冲量串级PID控制系统 41 5.3锅炉汽包液位的三冲量串级PID控制系统参数整定 42 第6章 结 论 45 参考文献 46 致 谢 47 附 录 48  串级控制在锅炉汽包液位控制系统中的应用 摘 要 锅炉是电力、石油、化工等工业部门的重要热源、能源动力设备，锅炉控制系统的水平已经成为衡量锅炉性能的一个重要因素。由于锅炉往往启停频繁、负荷变化大，依靠人工操作很难保证其安全、稳定的在经济工况下长期运行。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于提高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗，确保整个网络安全运行具有重要意义。在实际运行中，自动控制已成为锅炉安全高效运行的保证。锅炉控制是一个比较复杂的控制过程，为保证提供合格的蒸汽适应负荷的需要以及锅炉的运行安全，各个环节的工艺参数必须严格控制，而汽包水位控制系统是锅炉自动控制系统中最重要的环节。 汽包水位是锅炉正常运行的重要参数，维持汽包水位在一定的范围内变化，锅炉水位控制的重要任务之一，也是保证汽机和锅炉安全运行的重要条件。所以研究锅炉汽包水位的控制有着重要意义。目前锅炉汽包水位的控制大多采用常规PID控制方式，由于其控制参数是固定不变的，不能进行在线调整，其控制效果往往难以满足要求。根据锅炉控制现状，介绍了国内外研究成果及现状，叙述了锅炉的工艺流程及其他设备，说明了所涉及的过程装备控制原理，设计了汽包水位控制系统的串级控制方案，并在MATLAB软件平台上进行了仿真，结果表明后者的自适应能力更强，抗干扰能力和鲁棒性更好，保证水位的稳定。最后总结了本方案优缺点并对汽包水位控制系统控制前景做了展望。 关键词：汽包水位； 三冲量； 串级控制；前馈控制； PID控制；MATLAB Abstract Boiler is one kind of very important heat energy power resource equipment to serve na