导前微分信号的双回路控制系统.docVIP

第三章 导前微分信号的双回路控制系统 温度控制系统中，影响汽温的扰动主要有三个：减温水量，蒸汽流量D，烟气传热量。汽温在这三个扰动下的特性的共同点是都有惯性，有延迟，尤其是对基本扰动，迟延和惯性更大。改善动态特性，可引取副信号组成串级控制系统，提高系统的控制品质。 微分作用能反映输出量的变化趋势，因而能提前反映输出量的变化，把这种作用用于控制系统，能改善控制性能。 第3.1节 导前微分系统的组成 采用导前微分信号的过热汽温控制系统如图3-1所示。这个系统引如了导前汽温的微分信号作为调节器的补充信号，以改善控制质量。因为和主汽温的变化趋势是一致的，切的变化比快的多，因此它能迅速反映的变化趋势。引入了的微分信号后。将有助于调节器的动作快速性。在动态时，调节器将根据的微分信号和与的给定值之间的偏差而动作；但在静态时，的微分信号消失，过热汽温必然等于给定值。如果不采用导前信号的微分信号，则在静态时，调节器将保持等于给定值，而不能保持等于给定值。 图3-1 导前汽温微分信号的的双回路汽温控制系统 我们根据图3-1可以画出系统的原理方框图，如图3-2所示。 从图3-2可以看出，采用导前汽温微分信号的的双回路汽温控制系统包括两个闭合的控制回路： 由控制对象的导前区，导前汽温变送器、微分器、调节器、执行器和减温水调节阀组成的副回路（导前补偿回路）； 由控制对象的惰性区、主汽温变送器和副回路组成的主回路。、 第3.2 导前微分控制系统的分析 对于这个系统的工作原理，有两种不同的分析方法。、 加入导前汽温的微分信号可以改善控制对象的动态特性 对于如图3-2所示的控制系统，当去掉导前汽温的微分信号时，系统就成为单回路控制系统，如图3-3（a）所示，控制对象的迟延、惯性较大。当系统加入导前汽温微分信号后，调节器将同时接受两个输入信号，系统也成了双回路结构。但对于这个双回路系统作适当的等效变换后，发现仍可把它当作一个单回路系统来处理，如图3-3（b）所示。只是由于微分信号的引入改变了控制对象的动态特性。这个新的控制对象的输入仍然是减温水流量信号，但输出信号为，等效控制对象的传递函数可以根据方框图求得。 （3-1） 图3-2 采用导前汽温微分信号的的双回路汽温控制系统原理框图 图3-3 采用微分信号改变控制对象特性的方框图 a——单回路系统方框图；b——双回路系统的等效方框图 在静态时，微分器输出为零，所以等效控制对象的输出；在动态过程中，等效控制对象的输出中除了主汽温信号外，还叠加了导前汽温的微分信号。由于的惯性迟延比小得多，因而等效对象的输出的惯性迟延比小得多。因此加入导前汽温微分信号的作用可以理解为改变了控制对象的动态特性，等效控制对象在减温水流量扰动下的特性如图3-4所示，可见，等效控制对象是输出比主汽温的响应有很大的改善。所以，在控制对象惯性迟延较大的情况下导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统是控制品质远比单回路控制系统好。 采用导前汽温微分信号的控制系统是串级控制系统的变形 前面已经分析说明过，对于惯性迟延较大的控制对象，采用串级控制系统能获得较好的控制品质。导前汽温微分信号的双回路系统虽然在形式上不同于串级系统，但把它当作一种变形的串级控制系统来研究也是可行的。 只要把图3-2所示的采用导前汽温微分信号的控制系统等效变为图3-5所示的串级控制系统，其中微分器传递函数的倒数相当于串级控制系统中主调节器的传递函数。而调节器与微分器的传递函数乘积则相当于串级控制系统中副调节器的传递函数。 图3-5 采用导前汽温微分信号的控制系统等效变为串级系统方框图 在采用导前汽温微分信号的双回路系统中，微分器和调节器的传递函数一般分别为 （3-2） 式中--------分别为微分器的微分增益和微分惯性时间常数。 所以当等效为串级系统时，等效主、副调节器的传递函数应为 等效主调节器 （3-3） 由上式可见，等效主调节器具有比例积分调节器的特性，它的参数为 等效比例带： 等效积分时间： （3-4） 等效副调节器 （3-5） 在实际应用，通常比大得多；因此 （3-6） 所以，等效副调节器也近似为具有比例积分调节器的特性，他的参数为 等效比例带： 等效积分时间： （3-7） 当把采用导前微分信号的双回路控制系统等效为串级控制系统来分析时，可以清楚地看到微