MATLAB循环流化床控制系统的仿真设计(9)
4.1 蒸汽温度模型
根据第二章中蒸汽温度的设计目标，建立了相关的仿真模型，如图4.1.1 所示。
其中step为蒸汽温度给定信号；step1和step2均是扰动信号，step1为在35S加入的一个幅度为1的阶跃汽包蒸汽温度扰动，step2为在80S时加入的幅度为1阶跃出口蒸汽温度扰动。
在传递函数仿真模型中，主温度控制的PID调节值作为前后减温器的给定，同时，根据循环流化床中减温器工作负载可调的特点，在仿真模型中采用gain1和gain2分配给定。
为方便实时观察控制效果，在模型的各节点安装了状态观察器。从图4.1.2中可以看出在PID调节器的调节下，调节效果良好。
图4.1.1 仿真蒸汽温度模型
图4.1.2 主蒸汽温度控制系统仿真模型与仿真结果
4.2 炉膛负压的仿真模型
根据第二章中的控制设计方案，建立了相对应的控制仿真模型如图4.2.1，其中内环为引风流量控制环，外环控制负压。以负压控制的PID调节值作为引风流量的给定。其中内环选取的时间常数较小，以保证内环反映速度高于外环。同时加入了step1阶跃型送风量扰动，构成引风量的前馈控制。如图4.2.2。
图4.2.1 炉膛负压的仿真模型
4.2.2 炉膛负压控制仿真模型与仿真控制效果
4.3 汽包液位模型
根据第二章的控制方案，建立了相对应的仿真模型，如图4.3.1所示。汽包液位负载、水温影响模型是按照2.6节中气包液位的变化建立的封装模块MASK，其中具体的传递函数模型如图4.3.3所示，建立了蒸汽负载、水温和给定组成的三冲量前馈控制模型，其中蒸汽负载作为前馈信号。
4.3.1 汽包液位控制仿真模型 4.3.2 汽包液位仿真控制效果图
4.3.3 汽包液位控制模型仿液位波形图
4.3.4 汽包液位控制模型仿真效果图
4.4 除氧器液位控制模型
这部分的控制相对简单，采用PID单闭环控制就能实现控制目标。建立的仿真模型如图4.4所示。
图4.4 除氧器液位控制仿真模型
4.5 燃烧控制系统仿真模型
如前所述，流化床燃烧系统变量耦合很强，难以建立多输入多输出的机理模型，因此燃烧系统采用模糊控制。床层温度和主蒸汽压力做调节变量。以主蒸汽压力做主要调节变量，控制范围3.65~3.85Mpa，控制设定点为3.70Mpa；以床层温度做次要调节变量，控制范围850℃~950℃，控制不必局限到某一个温度值，只要在这个范围内即可。 所建仿真模型如图4.5.1示。其中模型上半部分为给煤量与主蒸汽压力的控制模型；下半部分为一次风与床温的控制模型，其中各有一个封装模型MASK，分别为主蒸汽压力和床温的模糊控制封装模型，具体结构见图4.5.2和图4.5.3。二者均以偏差和偏差率作为模糊控制的输入，其中主蒸汽压力模糊控制采用了三个隶属度的模糊控制、床温控制为二组隶属度的模糊控制。其产生的模糊控制函数面分别见图4.5.4和图4.5.5。
图4.5.1 燃烧控制系统仿真模型
图4.5.2 主蒸汽压力模糊控制模型
图4.5.4 床温的模糊控制封装模型产生的函数面
图4.5.3 床温的模糊控制封装模型
图4.5.5 床温的模糊控制封装模型产生的函数面
4.6 氧量控制模型
根据第二章的控制框图，建立了相对应的仿真模型如图4.6.1。其中控制内环为二次风量，外环为氧量控制环，氧量控制的PID调节值作为二次风的给定。其仿真效果图见图4.6.2。