具有自平衡能力对象的反馈调节系统分析仿真及参数整定【字数：11829】
摘 要在工业生产过程中，PID控制是一种结构简单，易于操作，鲁棒性强的，应用最广泛的控制手段。当今的火电厂机组的容量和参数都在变高，这便要求控制系统具有更高的可靠性和精确性。本文研究了PID控制系统的具体结构，说明了不同的控制器参数对控制系统调节品质的影响，且分别对单参数，多参数调节系统的整定方法进行研究，并运用MATLAB程序与SIMULINK仿真对传统整定方法进行仿真研究。本文从理论基础的角度出发，主要研究了具有自平衡能力对象的PID控制系统的整定方法和优化其稳定性的方法。 1
目录
Abstract 2
1. 绪论 5
1.1 选题背景 5
1.2 PID控制器在火电厂热工过程的应用现状 5
2. 单回路反馈调节系统 6
2.1 控制系统的品质指标 6
2.2 系统分析的一般方法 6
3. 采用比例调节器的反馈系统的分析 7
3.1 系统的稳定性与稳定裕度 7
3.1.1分别用Bode图与Nyquist曲线两种方法分析 7
3.2 用MATLAB编程分析P调节系统的静态偏差 9
3.3 调节过程的动态偏差 10
3.3.1 研究调节作用对动态偏差的影响 10
3.3.2 研究不同扰动对动态偏差的影响 11
3.4 分析调节对象阶次对调节过程持续时间ts的影响 11
4. 采用比例积分调节器的反馈系统的分析 13
4.1 用频域分析法研究PI调节系统的稳定性 13
4.1.1 分析PI调节系统的临界参数曲线与等衰减率曲线 13
4.2 用MATLAB编程的方法对PI调节系统中的主要振荡成分进行研究 14
4.3 用simulink来研究调节过程的静态偏差和动态偏差 16
4.4 调节过程的持续时间ts和最佳参数的选取 19
5. 采用比例微分调节器的反馈系统的分析 21
5.1 用频域分析法研究PD调节系统的稳定性 21
5.1.1 研究PD调节系统的临界参数曲线与等衰减率曲线 21
5.2 PD调节系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
统最佳调节参数的选择 22
5.3 用MATLAB编程的方法法及simulink仿真曲线分析PD调节系统的静态偏差和动态偏差 22
6. 采用比例积分微分调节器的反馈系统的分析 28
6.1 对多容对象PID系统临界参数曲线的分析研究 28
6.2 根据调节过程曲线分析PID调节系统参数对稳定性的影响 29
6.3 研究放大系数K时间常数T延迟时间τ等特征参数对控制过程的影响 34
6.3.1 放大系数K对系统控制过程的影响 34
6.3.2 时间常数T对系统控制过程的影响 34
6.3.3 延迟时间τ对系统控制过程的影响 35
7. 过热汽温串级调节系统的整定 36
7.1 整定主、副回路 36
7.1.1使用两步整定法对副回路进行整定 36
7.1.2使用两步整定法对主回路进行整定 36
7.2整定整个回路 37
总结 38
参考文献 39
致谢 40
1. 绪论
1.1 选题背景
热工控制的实际工程中，得到的实际值和给定值多有偏差，按照偏差的比例、积分和微分来控制的工具，就称为PID调节器。调节器可以通过变化控制器参数，令系统的运行更为稳定，并且使系统的抗干扰能力变好，因而在热工作业上被广泛采用。
据国际对PID控制的使用情况进行的统计，工业中所使用的控制器，几乎九成是PID控制器。由此看来，PID控制技术在现代化工业领域仍然地位颇高。然而，事实上有很多不便建立其被控制对象的精准模型，用PID控制器进行调节时不容易获得令人满意的控制效果。这些年来，人们一刻不停地研究着PID参数的整定方法，从而面对愈发复杂的工况与更高指标的性能要求。
1.2 PID控制器在火电厂热工过程的应用现状
火电厂热工过程即是火力发电厂中，锅炉的燃烧所释放的热能与水、汽进行热交换，产生具有高温和高压力的蒸汽，其能量供给汽轮机使之运转且同时驱动发电机发电的热电生产过程。
虽然伴随着自动控制理论的不断完善，热工控制理论也在不断进步。为确保机组能够安全经济地运行，热工过程中作为主要控制手段的PID控制的有效运用愈发重要。但由于下列原因，实际生产过程中一直无法迅速且有效地对工作过程进行控制。
一、实际生产过程中，如何获得被控过程的精确数学模型是一大难题。由于多种多样的工业噪声对大多数参数辨识方法的应用造成了限制。因此人们求得对象的数学模型的主要方法是采用频域分析法，且求解过程的误差较大。
二、到目前为止，还没有能够实际使用的智能型控制系统整定装置，控制系统的现场实际整定仍主要采用整定法，经验法和试凑法。其效果也是杯水车薪，且耗费时间过多。
所以，为了提高火电厂生产效率以及设备使用安全，人们急需研究出一套实用、有效的参数整定方法。
2. 单回路反馈调节系统
2.1 控制系统的品质指标
单回路控制系统是由一个调节器，一个调节阀以及一个测量变送器对单个被控参数进行自动控制组成的负反馈闭环控制系统。单回路控制系统也称为单回路负反馈控制系统。在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最为基础，结构最简单的一种。
品质指标是一项判断控制系统性能的重要参数，在情况允许时，其经常被用于被控变量的选择。单回路反馈调节系统常用的性能指标有余差C、衰减比n、超调量、过渡过程时间。
目录
Abstract 2
1. 绪论 5
1.1 选题背景 5
1.2 PID控制器在火电厂热工过程的应用现状 5
2. 单回路反馈调节系统 6
2.1 控制系统的品质指标 6
2.2 系统分析的一般方法 6
3. 采用比例调节器的反馈系统的分析 7
3.1 系统的稳定性与稳定裕度 7
3.1.1分别用Bode图与Nyquist曲线两种方法分析 7
3.2 用MATLAB编程分析P调节系统的静态偏差 9
3.3 调节过程的动态偏差 10
3.3.1 研究调节作用对动态偏差的影响 10
3.3.2 研究不同扰动对动态偏差的影响 11
3.4 分析调节对象阶次对调节过程持续时间ts的影响 11
4. 采用比例积分调节器的反馈系统的分析 13
4.1 用频域分析法研究PI调节系统的稳定性 13
4.1.1 分析PI调节系统的临界参数曲线与等衰减率曲线 13
4.2 用MATLAB编程的方法对PI调节系统中的主要振荡成分进行研究 14
4.3 用simulink来研究调节过程的静态偏差和动态偏差 16
4.4 调节过程的持续时间ts和最佳参数的选取 19
5. 采用比例微分调节器的反馈系统的分析 21
5.1 用频域分析法研究PD调节系统的稳定性 21
5.1.1 研究PD调节系统的临界参数曲线与等衰减率曲线 21
5.2 PD调节系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
统最佳调节参数的选择 22
5.3 用MATLAB编程的方法法及simulink仿真曲线分析PD调节系统的静态偏差和动态偏差 22
6. 采用比例积分微分调节器的反馈系统的分析 28
6.1 对多容对象PID系统临界参数曲线的分析研究 28
6.2 根据调节过程曲线分析PID调节系统参数对稳定性的影响 29
6.3 研究放大系数K时间常数T延迟时间τ等特征参数对控制过程的影响 34
6.3.1 放大系数K对系统控制过程的影响 34
6.3.2 时间常数T对系统控制过程的影响 34
6.3.3 延迟时间τ对系统控制过程的影响 35
7. 过热汽温串级调节系统的整定 36
7.1 整定主、副回路 36
7.1.1使用两步整定法对副回路进行整定 36
7.1.2使用两步整定法对主回路进行整定 36
7.2整定整个回路 37
总结 38
参考文献 39
致谢 40
1. 绪论
1.1 选题背景
热工控制的实际工程中，得到的实际值和给定值多有偏差，按照偏差的比例、积分和微分来控制的工具，就称为PID调节器。调节器可以通过变化控制器参数，令系统的运行更为稳定，并且使系统的抗干扰能力变好，因而在热工作业上被广泛采用。
据国际对PID控制的使用情况进行的统计，工业中所使用的控制器，几乎九成是PID控制器。由此看来，PID控制技术在现代化工业领域仍然地位颇高。然而，事实上有很多不便建立其被控制对象的精准模型，用PID控制器进行调节时不容易获得令人满意的控制效果。这些年来，人们一刻不停地研究着PID参数的整定方法，从而面对愈发复杂的工况与更高指标的性能要求。
1.2 PID控制器在火电厂热工过程的应用现状
火电厂热工过程即是火力发电厂中，锅炉的燃烧所释放的热能与水、汽进行热交换，产生具有高温和高压力的蒸汽，其能量供给汽轮机使之运转且同时驱动发电机发电的热电生产过程。
虽然伴随着自动控制理论的不断完善，热工控制理论也在不断进步。为确保机组能够安全经济地运行，热工过程中作为主要控制手段的PID控制的有效运用愈发重要。但由于下列原因，实际生产过程中一直无法迅速且有效地对工作过程进行控制。
一、实际生产过程中，如何获得被控过程的精确数学模型是一大难题。由于多种多样的工业噪声对大多数参数辨识方法的应用造成了限制。因此人们求得对象的数学模型的主要方法是采用频域分析法，且求解过程的误差较大。
二、到目前为止，还没有能够实际使用的智能型控制系统整定装置，控制系统的现场实际整定仍主要采用整定法，经验法和试凑法。其效果也是杯水车薪，且耗费时间过多。
所以，为了提高火电厂生产效率以及设备使用安全，人们急需研究出一套实用、有效的参数整定方法。
2. 单回路反馈调节系统
2.1 控制系统的品质指标
单回路控制系统是由一个调节器，一个调节阀以及一个测量变送器对单个被控参数进行自动控制组成的负反馈闭环控制系统。单回路控制系统也称为单回路负反馈控制系统。在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最为基础，结构最简单的一种。
品质指标是一项判断控制系统性能的重要参数，在情况允许时，其经常被用于被控变量的选择。单回路反馈调节系统常用的性能指标有余差C、衰减比n、超调量、过渡过程时间。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1062.html
