基于串级控制的锅炉温度史密斯预估器的改进(4)
3)对得到的偏差 e（t）进行参数控制。方法如下：
u（t）= e（t）+ e（t）- e（t-1）)/T (3)
其中 为比例系数， 为积分系数， 为微分系数。这三个参数，是传统控制算法中，基本的控制参数，三者协调工作，就可以根据时间变化和检测到实时炉温的偏差 e（t），动态调节实际温度u(t)。通过参数调节，使炉温u(t)在一定时间内保持在一个恒定值的水平内，实现炉温的恒温控制。
4)为了验证算法的精度，这里设计出这种算法的控制精度公式。如式(4)所示。
P= (4)
其中，T为采集周期，u( )为温度初值，u( )为目标温度值。这个公式反应了恒温之后的温度变化情况，以及达到温度需要的时间。
从以上传统的炉温控制原理中，可以看出，传统的算法在温度控制中存在一个问题，当炉内的温度变化较为频繁，幅度较大的时候，由式(4)可以看出， ～ 和T是定值，算法的精度由这段时间内温度的变化程度决定，由式(3)可知，为了保持 一 ；时间内炉温在一个平稳状态下，算法中的三个参数，必须保持大幅度的变化，才能满足温度的这种频繁变化，，也同时为了满足式(3)中的u（t）是一个恒定的值，这样控制参数必须大幅变化，就会导致算法的计算量增大，使式(3)的精度下降，造成式(3)中温度失控，式(4)中分母变大，从而使控制精度下降。
2.3 锅炉温度串级控制系统
随着现代工业生产的迅速发展，对工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行及对控制质量的要求也更高。而单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，串级控制系统就应运而生。锅炉温度串级控制系统的生产工艺要求：
（1）可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制。
（2）能够自动控制锅炉温度，并达到所需精度。
（3）有良好的人机界面，能方便地在线修改参数，并以动画实现数据和流程的“可视化。针对工艺要求，研制了相应的控制系统。
本设计以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统，实现锅炉水温的定值控制。
系统具有2个调节器和2个闭合回路，2个调节器分别设置在主、副回路中，设在主回路的调节器称主调节器，设在副回路的调节器称为副调节器。两个调节器串联连接，主调节器的输出作为副回路的给定量，副调节器的输出去控制执行元件。
主调节器按主参数（夹套温度）的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。选用PID或PI控制规律，由PLC可编程控制器实现。
副调节器按副参数（内胆温度）的测量值与主调节器输出的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制执行机构。副调节器选P控制规律，也由PLC可编程控制器实现。
系统的流程示意图，如图2.1所示。
图2.1 系统的流程示意图
串级控制系统的主回路是一个定值控制系统。对于主参数的选择和主回路的设计，基本上可以按照单回路控制系统的设计原则进行。该系统中选择锅炉夹套温度为主参数。
副参数的选择应使副回路的时间常数小，这样可使等效过程的时间常数大大减小，提高响应速度，改善系统的控制品质。该串级控制系统用来控制锅炉夹套的温度，以锅炉内胆温度为副对象，锅炉内胆直接接触三相4.5kW电加热管，时间常数小，符合副回路选择的超前、快速、反应灵敏等要求