水暖之家讯:1.自动控制的基本概念及术语
被控对象――被控制的生产过程或设备,也称为调节对象或简称对象。例如汽包水位控制系统中的汽包。
被控量――控制系统所要控制的参数,又称为被调量,例如汽包水位。
设定值――被控量所要达到或保持的数值。例如汽包水位定值
。
扰动量――破坏被控量与设定值相一致的一切作用,例如汽包水位控制系统中的蒸汽流量、给水量。
调节器――用于自动控制系统中的控制装置、或具有相似作用的软件。例如P、PI、PID调节器。
控制指令――或称调节指令。一般是调节器的输出信号,也可是运行人员手动给出的控制信号,该信号被送往执行机构。
执行机构――接受控制指令、对被控对象施加作用的机构。也称为执行元件、执行器。例如,机械执行机构、电动执行机构、液压执行机构。
控制机构――其动作可以改变进入对象的质量或能量的装置,例如给水阀门、空气挡板。
2.自动控制系统的分类
实际生产过程中采用的自动控制系统的类型是多种多样的,从不同的角度出发,可以进行不同的分类。
(1)按设定值变化的规律来分,有恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统。恒值是指设定值不随时间而变化。例如电厂锅炉水位、汽温控制系统,属于这一类型
(2)按系统的结构来分,有闭环控制系统、开环控制系统和复合控制系统。
闭环控制系统亦称反馈控制系统,这是一种最基本的控制系统。在闭环控制系统中。被控量信号以反馈方式送入调节器的输入端,作为不断引起控制作用的依据,而控制的目的是尽可能地减少被控量与其设定值之间的偏差,因此,信号是沿控制系统的闭合回路传递的。
假如系统中不存在被被控量的反馈回路,“调节器”
只是根据直接或间接反映扰动输入的信号来控制,例如前馈控制系统,这种控制系统被称为开环系统。
开关量控制,例如阀门的开、关,挡板的开、关、电机的启、停,一般称为顺序控制,但也有一些电厂将这类系统称为开环控制系统。
生产过程中,开环控制和闭环控制经常配合使用,组成复合控制系统,例如前馈、反馈控制系统。
(3)按控制系统闭环回路的数目来分,有单回路控制系统和多回路控制系统,例如机组负荷协调控制系统就是一种多回路控制系统。
(4)按系统特性分,有线性控制系统和非线性控制系统。
所有各种类型的控制系统中,最基本、也是目前热工生产达程中用得比较广泛的,是线性闭环、恒值控制系统。
主要的热工对象特性
对象特性可以用静态特性和动态特性来描述。静态特性描述的是对象平衡时输出与输入之间的关系,而动态特性是描述对象动态变化过程中输出与输入之间的关系。分析被控对象的动态、静态特性有利于设计性能优良的控制系统。对象特性可以通过理论计算、试验方法获得。后面各节在对系统进行分析时,将对某些对象的对象特性进行分析。
跟踪和无扰动切换
自动调节系统通常可以有两种或多种运行方式,例如手动、自动方式;采用DCS后,为了实现最优的控制性能和实现全程自动控制,对于同一个被控量,可能有多种控制方案。当进行方式切换或方案切换时,应该是无扰动的。为了实现无扰动切换,就必须采用跟踪技术。关于WDPF系统的跟踪方法,可参见WDPF讲义。本讲义对一些重要的跟踪在介绍有关系统时也将进行分析。
提高CCS可靠性及控制性能的措施
(1)为了提高测量信号的可靠性,除了在计算机硬件上采取必要措施(如提高转换精度、采用抗干扰措施等)外,还用软件对测量进行处理。例如(质量检查、双测量处理、三测量处理)
(2)MRE,切手动。在出现影响投入自动的信号后,为了安全起见,应将系统强切到手动方式。
(3)PLW,优先降。当出现某些异常或非凡情况时,将不再采用正常的控制信号,而是自动地降低控制输出。
(4)PRA,
优先增。与PLW相似,但,是增加控制输出。
(5)BI,闭锁增。负荷协调控制系统中采用的一种功能。当某一被调量,例如燃料量,跟不上燃料量需求指令的变化,且差距越来越大时,则闭锁机组负荷指令的增加。具体描述请参见负荷协调控制系统一节。
(6)BD,
闭锁减。与BI相反。
(7)RU、RD,
迫升/迫降。负荷协调控制系统在出现异常时的一种升/降负荷的行为。
(8)RB,
快速减负荷。在出现主要辅机跳闸时,负荷协调控制系统自动快速降低负荷。
(9)为了均衡负荷和实现无扰切换,对于多执行机构,采用平衡回路
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