3)对得到的偏差 e(t)进行参数控制。方法如下:
u(t)= e(t)+ e(t)- e(t-1))/T (3)
其中 为比例系数, 为积分系数, 为微分系数。这三个参数,是传统控制算法中,基本的控制参数,三者协调工作,就可以根据时间变化和检测到实时炉温的偏差 e(t),动态调节实际温度u(t)。通过参数调节,使炉温u(t)在一定时间内保持在一个恒定值的水平内,实现炉温的恒温控制。
4)为了验证算法的精度,这里设计出这种算法的控制精度公式。如式(4)所示。
P= (4)
其中,T为采集周期,u( )为温度初值,u( )为目标温度值。这个公式反应了恒温之后的温度变化情况,以及达到温度需要的时间。
从以上传统的炉温控制原理中,可以看出,传统的算法在温度控制中存在一个问题,当炉内的温度变化较为频繁,幅度较大的时候,由式(4)可以看出, ~ 和T是定值,算法的精度由这段时间内温度的变化程度决定,由式(3)可知,为了保持 一 ;时间内炉温在一个平稳状态下,算法中的三个参数,必须保持大幅度的变化,才能满足温度的这种频繁变化,,也同时为了满足式(3)中的u(t)是一个恒定的值,这样控制参数必须大幅变化,就会导致算法的计算量增大,使式(3)的精度下降,造成式(3)中温度失控,式(4)中分母变大,从而使控制精度下降。
2.3 锅炉温度串级控制系统
随着现代工业生产的迅速发展,对工艺操作条件的要求更加严格,对安全运行及对控制质量的要求也更高。而单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求,在这样的情况下,串级控制系统就应运而生。锅炉温度串级控制系统的生产工艺要求:
(1)可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制。
(2)能够自动控制锅炉温度,并达到所需精度。
(3)有良好的人机界面,能方便地在线修改参数,并以动画实现数据和流程的“可视化。针对工艺要求,研制了相应的控制系统。
本设计以电加热锅炉为被控对象,以锅炉出口水温为主被控参数,以炉膛内水温为副被控参数,以加热炉电压为控制参数,以PLC为控制器,构成锅炉温度串级控制系统,实现锅炉水温的定值控制。
系统具有2个调节器和2个闭合回路,2个调节器分别设置在主、副回路中,设在主回路的调节器称主调节器,设在副回路的调节器称为副调节器。两个调节器串联连接,主调节器的输出作为副回路的给定量,副调节器的输出去控制执行元件。
主调节器按主参数(夹套温度)的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器,其输出作为副调节器的给定值。选用PID或PI控制规律,由PLC可编程控制器实现。
副调节器按副参数(内胆温度)的测量值与主调节器输出的偏差进行工作的调节器,其输出直接控制执行机构。副调节器选P控制规律,也由PLC可编程控制器实现。
系统的流程示意图,如图2.1所示。
图2.1 系统的流程示意图
串级控制系统的主回路是一个定值控制系统。对于主参数的选择和主回路的设计,基本上可以按照单回路控制系统的设计原则进行。该系统中选择锅炉夹套温度为主参数。
副参数的选择应使副回路的时间常数小,这样可使等效过程的时间常数大大减小,提高响应速度,改善系统的控制品质。该串级控制系统用来控制锅炉夹套的温度,以锅炉内胆温度为副对象,锅炉内胆直接接触三相4.5kW电加热管,时间常数小,符合副回路选择的超前、快速、反应灵敏等要求
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