基于串级控制的锅炉温度史密斯预估器的改进(2)
4.3 检测元件和执行机构的选择 13
4.3.1 检测元件的选择 13
4.3.2 执行机构的选择 13
4.3.3 输入输出通道及外围设备的选择 14
4.4 系统的原理框图 14
5 史密斯预估控制 17
5.1 史密斯补偿原理 17
5.2 史密斯预估器的计算机实现 28
5.3 史密斯（Smith）预估控制结构图 29
6 基于串级控制的史密斯预估方案确定及仿真 22
6.1 串级控制的史密斯预估方案确定 22
6.2 Matlab软件介绍 22
6.3 基于串级控制的史密斯预估控制Matlab编程及仿真 23
7 结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 课题背景和意义
1.1.1 国内外温度控制研究现状及发展趋势
1.1.2 史密斯（Smith）控制概要
在工业生产过程中，经常由于物料或能量的传输带来时间延迟的问题，即被控对象具有不同程度的纯滞后，不能及时反映系统所受的扰动。此外，测量信号到达控制器，即使执行机构接受信号后立即动作，也需要经过一个滞后时间才能影响到被控制量实现控制。这种类型的过程必然会产生较大的超调和较长的调节时间，使过渡过程变坏，系统的稳定性降低。对于这种情况史密斯（Smith）控制算法在锅炉温度控制中的应用，使得锅炉温度控制能够达到一个稳定的水平。史密斯(Smith)预估控制的特点是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性，再由预估器进行补偿的过程控制技术．它的基本思想是按过程特性设计出一种模型加人到反馈控制系统中，以补偿过程的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使滞后了 的被控量超前反映到控制器，使控制器提前动作，从而明显地减少超调量，加速调节过程．特别是对于那些被控对象具有不同程度的纯滞后，而被控对象又不能及时反映系统所承受的扰动的控制系统，史密斯(Smith)预估控制技术获得了广泛的运用。传统的PID控制一般难以解决过程控制上的大滞后问题，具有大滞后的过程控制属于较难的控制问题，一直以来都是过程控制研究的热点，具有重要的实际意义。
1.1.3 锅炉燃烧控制系统概要
锅炉燃烧过程控制的基本任务是使热量适应汽轮机负荷的需要，保证锅炉的经济燃烧和安全运行，实际生产运行中可归纳为文持汽压的稳定、保证燃烧过程的经济性和文持炉膛内压力的稳定三大基本任务。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制,还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。当单元机组采用机跟炉的负荷控制方式时，锅炉调节机组负荷,汽机调节汽压，直接将电网的负荷要求作为锅炉负荷要求信号；当单元机组采用炉跟机的负荷控制方式时,汽机调节机组负荷,锅炉调节汽压,由于锅炉出口汽压是表征锅炉生产的蒸汽量与汽机耗汽量之间的平衡指标,所以取锅炉出口汽压作为锅炉负荷要求信号；当单元机组采用机炉协调负荷控制方式，负荷控制系统(主控系统) 的锅炉主控信号作为锅炉负荷要求信号。本文主要讨论炉跟机负荷控制方式下的燃烧控制系统。
锅炉燃烧过程控制的主要任务是文持汽机进汽压力的稳定，在炉跟机负荷控制方式下，由锅炉调节汽压，汽机调节机组负荷。整个汽压控制流程如图1所示： 该系统可视为由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成的串级控制系统，主蒸汽压力控制回路作为系统的主回路，燃烧率控制回路作为系统的内回路。燃烧率控制回路是由多个并列的子系统组成的多参数比指控制系统，按照压力调节器（主调节器）给出的负荷指令，控制燃料、送风、引风各参数按照适当的比值协调控制，以保证炉膛燃烧发热量与负荷指令相适应。