锅炉汽温超前—滞后补偿型前馈控制器设计.pdf

过程控制石油化工自动化,,:

锅炉汽温超前一滞后补偿型
前馈控制器设计
杨平,忻文杰
上海电力学院电力与自动化工程学院,上海
摘要:针对电站锅炉汽温控制过程中应用超前~滞后补偿器的前馈控制设计理论问题,阐述了两种易操作的设计方法:
模型计算法和现场整定法。以某电站锅炉汽温控制为案例设计出前馈控制器并进行了仿真试验研究,结果表明所述方法是有
效的并有好的鲁棒性,但是有效减小正动态偏差时也增大了负动态偏差,控制品质改善不多。原因在于一阶超前前馈满足不了
高阶超前前馈的需求。
关键词:电站自动化;汽温过程;前馈控制;超前一滞后补偿
中图分类号: 文献标志码: 文章编号:———
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引言
在电站自动化领域,电站锅炉汽温控制一直是
一个有待攻克的控制难题。利用前馈控制技术来
提高锅炉汽温的控制品质已被认为是一种行之有
效的方法。关键在于所提出的前馈控制器的设计
和实现方法是否能在保证性能改善的前提下更容
图前馈反馈控制系统
易被现场控制工程师所接受和具有足以应付多变
的现场复杂工况的鲁棒性。假定,和可以用一阶惯性串接纯
设计前馈控制器的基本依据无疑是“全补偿原迟延的简化模型表示时,即:
理”。对于如图所示的前馈反馈控制系统,依
据“全补偿原理”有扰动前馈控制器公式:
收稿日期:——。

基金项目:国家“”项目;上海市电站自动

化技术重点实验室项目。
式中一前馈控制器;——干扰通作者简介:杨平一,男,浙江诸暨人,教授,主要研究
道过程; 一控制通道过程。领域为电站自动化和计算机测控技术。
石油化工自动化
表汽温对喷水量扰动的传递函数

负荷/ 主蒸汽流量/ 导前区/ 惰性区/
· ℃· · ℃· ℃

那么,据公式则有:

一一· “
公式不妨称为前馈控制器模型计算法公
式,因为一一只要一一和的简化模型已知,则
前馈控制器可确定。应该指出,式中超越函数
部分可能是难以实现的。若采用忽略不计的简化
负荷/ 副回路
处理策略,可得到一个更简单的设计公式:
比例积分时间微分时间,口比例

一一· ㈤
. . . .
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这种简单的一阶超前一滞后补偿型环节参数. . .
. . . .
少,容易实现。在未知模型的场合下,所设计的前
馈控制器参数可采用现场整定法来确定。因此,
前馈控制器的模型计算法设计及仿真试验
式被称为前馈控制器现场整定法公式。
可用的函数将式所述干
用上述两种前馈控制器设计方法得到的前馈
扰通道过程的阶跃响应曲线做出,然后用阶跃响应
控制器都含有一阶典型线性超前滞后环节,故统称
图解建模法可求得相应的一阶惯性串接纯迟延
为超前一滞后补偿型前馈控制器设计方法。将这
模型如式:
两种方法用于电站锅炉汽温控制会有怎样的效果
以及在方法实施中存在哪些技术问题正是这里研一㈣
究的重点。
以图所示的前馈串级控制系统为应用案例。假定当前的工作点为负荷,由表和表