项目一 锅炉燃烧过程控制系统仿真.doc

项目一 锅炉燃烧过程控制系统仿真 姓名：张晓晓 学号：201201030501 专业：电气工程及其自动化 已知控制系统传递函数： 实现步骤： 1、系统稳定性分析 作出伯德图，如果相角裕度Pm0°或幅值裕度Gm1，表示系统稳定。 燃料流量系统数学模型：G(s) = 的伯德图： 求它在不同的Kp（0.1,0.3,0.5,1,2,3）取值下闭环系统的单位阶跃响应曲线，（2）、（3）同理。 G0=tf(54,[12,1]); %分子数值54：e的四舍五入取整为3 P=[0.1 0.3 0.5 1 2 3]; figure, hold on for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*G0,1); step(G) end 空气流量数学模型G(s) = 的伯德图： G0=tf(-0.22,[10,1]); P=[0.1 0.3 0.5 1 2 3]; figure, hold on for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*G0,1); step(G) end （3）引风量与负压关系模型G(s) = 的伯德图： G0=tf(6,[5,1]); P=[0.1 0.3 0.5 1 2 3]; figure, hold on for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*G0,1); step(G) end 2、控制系统参数整定 （1）燃料控制系统参数整定 为使系统无静差，燃料流量调节器采用PI形式 ，即： Gc(s) = Kp+，其中，参数Kp和Ki采用稳定边界法整定。先让Ki = 0，调整Kp使系统等幅震荡，即系统临界稳定状态。系统临界振荡仿真框及其振荡响应如图所示： 调节Kp=1，Ki=0.08，系统响应如图所示，可见系统有约5%的超水量。 思路：先使ki=0，在单位阶跃信号下，调整Kp使系统等幅震荡，即系统处于临界稳定状态。记录此时的震荡周期Tc，比例系数Kc。则Kp=kc/2.2,Ki=kp/(0.8Tc)。 （2）蒸汽压力控制系统参数整定（采用PI形式） 在燃料流量控制系统整定的基础上，采用试误法整定压力控制系统参数。系统整定仿真框图如图所示： 由仿真结果可以看出，系统响应超调量约为50%。此时系统调节器最简单，工程上系统响应速度和稳定程度一般。 （3）空气流量控制系统参数整定 空气流量控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似 调节Kp=1.45，Ki=0.1，系统响应如图所示，可见系统有约2%的超调量。 （4）炉膛负压控制系统参数整定 负压控制系统的整定方法和燃烧流量控制参数整定方法类似。 调节Kp=0.45，Ki=0.085，系统响应如图所示，可见系统有约5%的超调量。 （5）负压控制系统前馈补偿整定 采用动态前馈整定，其前馈补偿函数为：G(s)= 3、控制系统仿真 设其为无干扰仿真，设定蒸汽压力值为6，炉膛负压值为5 。仿真框图及结果如图所示： 4、鲁棒性分析 5、仿真结果综合分析比较 在仿真阶段，采用的控制方法是应用最广泛的PI控制，最终都使波形达到了稳定状态。仿真中分了有扰动和无扰动两种不同的情况进行，扰动为幅值±0.1的随机扰动，可以看到在有扰动的情况下，稳定性变差。但Tp,Ts和超调量均无明显变化。系统基本符合要求。