Simulink锅炉汽包水位串级控制系统仿真研究(6)
b) 控制量的选择
在设计控制系统的过程中，被控量确定以后，就要解决选择怎样的控制变量去克服各种扰动对被控量的影响。控制变量的选择一般要遵循以下两个原则：首先，要考虑工艺上的要求，要选择工艺上允许作为控制手段的变量作为控制量，一般不应选择工艺上的主要物理量或不可控制的变量作为控制量。例如，火力发电厂的锅炉负荷控制系统，其被调量是主蒸汽压力，而影响主蒸汽压力的主要因素是汽轮机进汽量和锅炉燃料量，前者是电力生产要求所确定的，因而不能作为控制量，而只能选择燃料量作为系统的控制变量。其次，在选择控制量时，希望控制通道有较大的放大系数，较小的迟滞，无纯迟延时，希望时间常数较小一些；有纯迟延时，则希望纯迟延和时间常数的比值小一些，扰动通道时间常数越大越好，扰动进入系统的位置离被控量越远越好。
c) 调节器的选择
调节规律一般有三种最基本的，比例调节、积分调节、微分调节。三种调节规律可以组合设计出多种调节规律的调节器，如比例调节器、比例积分调节器、比例积分微分调节器等。比例调节规律的特点是控制及时，且控制作用贯穿于整个控制过程，但是比例调节是有差控制。积分调节的特点就是能够消除稳态偏差，实现无差控制，但是系统的稳定性降低。比例积分控制器适用于滞后较小、负荷变化不大、被控量不允许有余差的控制系统。微分作用使控制器的输出与偏差变化的速度成比例，它对克服系统的容量滞后有显著的效果，在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用可以消除余差。因此比例积分微分控制器适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制质量要求很高的控制系统。
2.3.1.2 单回路控制系统控制器参数整定方法
控制器参数整定的实质就是选择合适的控制器参数，控制器参数整定的方法有很多，归纳可分为理论计算法和工程整定法两种。理论计算法有对数频率特性法、M圆法、跟轨迹法等。工程整定法有经验法、临界比例带法、衰减曲线法和频率特性法。理论计算法要求获取对象的特征参数，工业对象一般较复杂，理论推导和试验都比较困难，因而在工程上很少采用。工程整定法直接在控制系统现场进行整定，方法简单，计算方便，所得到的控制参数不一定是最佳参数，但相当实用，下面主要介绍几种工程整定方法。
a) 经验法
经验法是根据实际的经验，先将控制器的参数设置在某一数值，直接投入闭环控制系统运行，通过改变设定值施加干扰信号，观察控制曲线，逐个调整 、 、 ，直至过渡出现满意的结果为止。
b) 临界比例带法
临界比例带法又称边界稳定法，其具体步骤是将调节器设置成纯比例作用，将系统投入运行并将比例带由大到小改变，直到系统产生等幅振荡为止。记下此状态下的比例带值 及振荡周期 ，然后根据经验公式计算出调节器的各个参数，经验公式如表2.1所示。
表2.1 临界比例带法控制器参数表（ ）
控制器 c) 衰减曲线法
衰减曲线法是在临界比例带法的基础上发展起来的。先将控制器设置成纯比例作用投入系统运行，待系统运行稳定后，逐步减小比例带 ，直至出现衰减率 的控制过程，记下此时控制器的比例带 和衰减振荡周期 ；或衰减率 时记录下控制器的比例带 和控制过程上升时间 ，然后根据数据从表2.2中找出相应的公式计算相应的参数。
表2.2 衰减曲线法整定参数计算表
衰减率 控制器
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