串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在智能調(diào)節(jié)器上的應用

韓寶山

阿城繼電器股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150302

0 引言

自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類方法繁多，熱工生產(chǎn)過程使用最廣泛、最基本的是線性。閉環(huán)、恒值給定的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其特點是靜態(tài)時無靜差、動態(tài)時無擾動。

1 串級自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)構成

串級調(diào)節(jié)是由主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器組成。

主調(diào)節(jié)器為前饋——反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)：因為當鍋爐帶有沖擊負荷時，需要引入流量信號作為前饋信號輸入。即主要擾動作為前饋調(diào)節(jié)加入反饋系統(tǒng)。

前饋直接根據(jù)擾動進行調(diào)節(jié)，不測量被調(diào)量。副調(diào)節(jié)器為反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)：是根據(jù)被調(diào)量與其給定值的偏差進行調(diào)節(jié)，最后消除偏差。

外環(huán)為主調(diào)節(jié)器，主要完成對被調(diào)量的運算功能。內(nèi)環(huán)為副調(diào)節(jié)器，主要完成對反饋量的運算功能。主調(diào)節(jié)器完成對偏差信號進行PID運算后，輸出信號成為副調(diào)節(jié)器的串級設定信號。

其系統(tǒng)特征方程：

∴aG=0.23 aG在0.23～0.5之間取值

外回路衰減率過低或過高，應改變給水流量反饋參數(shù)aG。

同時應注意改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)δ值。

2 VI87的原理及組態(tài)

在實際過程中，控制量受到執(zhí)行元件和物理性能的約束而限制在一定范圍內(nèi)，超出范圍時，控制量就不再是計算值，而是不期望的飽和值。

由公式中可知：增大PB減小比例作用；減小TI來增強積分作用；增大TD來增強微分作用。比例作用使調(diào)節(jié)過程快速階躍使參安息趨于穩(wěn)定。積分作用使被調(diào)量無靜態(tài)偏差。也會使調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生振蕩。微分作用能有效地減小動態(tài)偏差。

此調(diào)節(jié)器最大特點是具有積分分離、輸出值切換及PID控制的功能，使調(diào)節(jié)過程能快速接近設定值且非超調(diào)控制。

從積分分離動作切換到PID動作時，用平衡比率值BR過渡，實現(xiàn)無平衡無擾動切換。

由汽包水位與給水流量組成串級系統(tǒng)。

蒸汽流量副回路中，流量作為前饋信號輸入。CTL12、CTL13組成主調(diào)節(jié)器的信號加上了從外部來的前饋輸入Z9。

當Z12為0，直接跟蹤Z11（輸出）；

當Z12為1時，DU1＞PA8積分分離，輸出定值DU1＜PA8進行PID運算。

副調(diào)節(jié)器由CTL04把主調(diào)節(jié)器的輸出作為設定值，給水流量由AI3輸入作為副調(diào)節(jié)器的反饋輸入量。

當Z3為1時，輸出直接跟蹤Z2；

當Z3為0時，DU2〈PA7 進行PID運算DU2〉PA7 積分分離，輸出定值。

副調(diào)節(jié)器的設定方式均為無平衡無擾動切換。

因為在不是串級連接時，主調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤副調(diào)節(jié)器的設定值。

系統(tǒng)組態(tài)圖

最終實現(xiàn)在手動狀態(tài)時，調(diào)節(jié)器跟蹤操作器的閥位輸出信號；在自動狀態(tài)時，操作器跟蹤調(diào)節(jié)器的輸出。

靜態(tài)模型分析與具有數(shù)字技術的單回路調(diào)節(jié)器結合，能較好地完成大干擾、大時延、非線性參數(shù)的復雜運算，提高運行質量。

3 結論

因單回路調(diào)節(jié)器具有易修改性、易維護性、診斷功能齊全、用戶界面友好，因而具有良好的應用前景。

[1]邱關源.電路[M].高等教育出版社，1982.

[2]康華光.電子技術基礎[M].高等教育出版社，1985.