内蒙古工业大学计算机控制系统课程设计(2)

当系统处于稳定负荷状态时，炉温调节器TC的输出信号A同时作为燃料流量调节回路的给定值（Sｆ＝A）和空气流量调节回路的给定值（Sａ＝Aｒ）信号，此时剩余空气系数μ等于给定值μｓ，如图2.5（d）所示。 （２）升负荷

当升负荷时，信号A急剧上升，发生正跳变，如图2.２（a）所示。先看空气流量调节回路的情况，见图2.２（c）。此时，A<E，LS２选通A。当A正跳变到A>E时，LS２选通E，A被中断，同时E>D，HS１又选通E，再乘以ｒ作为空气流量给定值Sａ，使空气流量随着E值的增加而增加，即空气流量随着燃料流量的增加而增加，交叉限制开始。当E增加到E>A时，LS２选通A，E被中断，同时A>D，HS1又选通A，再乘以ｒ作为空气流量给定值Sａ，交叉限制结束，此时系统恢复

到稳定状态。再看燃料流量调节回路的情况，见图2.２（b）。此时，A>C，HS２选通A。当A正跳变到A＞B时，LS１又选通B，A被中断，B作为该回路的燃料流量给定值Sｆ使燃料流量随着B值的增加而增加，即燃料流量随着空气流量的增加而增加，交叉限制开始。当B增加到B＞A，同时A＞C，HS２选通A，LS１也选通A，A作为该回路的燃料流量给定值Sｆ，交叉限制结束，此时系统恢复到稳定状态。

至此，升负荷的过渡过程结束。在这个动态过程中，燃料流量和空气流量互相影响交替增加。图2.３（a）和（c）所示的实验曲线也证明了上述分析。 （３）降负荷

当降负荷时，信号A急剧下降，发生负跳变，如图2.２（a）所示。先看燃料流量调节回路的情况，见图2.２（b）。此时，A>C，HS２选通A。当A负跳变到A<C时，HS２选通C，A被中断，同时C<B，LS１又选通C，C作为该回路的燃料流量给定值Sｆ，使燃料流量随着C值的减小而减小，即燃料流量随着空气流量的减小而减小，交叉限制开始。当C减小到C<A时，HS２选通A，同时A<B，LS１也选通A，A作为该回路的燃料流量给定值Sｆ，交叉限制结束，此时系统恢复稳态。

再看空气流量调节回路的情况，见图2.２（c）。此时，A<E，LS２选通A。当A负跳变到A<D时，HS１又选通D，再乘以ｒ作为空气流量给定值Sａ，使空气流量随着D值的减小而减小，即空气流量随着燃料流量的减小而减小，交叉限制开始。当D减小到D<A时，同时A<E，LS２选通A，HS１也选通A，再乘以ｒ作为空气流量给定值Sａ，交叉限制结束，此时系统恢复到稳定状态。

至此，降负荷的过渡过程结束。在这个动态过程中，空气流量和燃料流量互相影响交替减小。图2.３（b）和（d）所示的实验曲线也证明了上述分析。通过上述分析以及图2.２和图2.３所示的曲线可知，当升负荷时，由于信号A急增，偏置a１％和a４％分别给燃料流量调节器FFC和空气流量调节器FAC的给定值一个增量，信号B和E使FFC和FAC的给定值既受到限制又交替上升；反之，当降负荷时，由于信号A急减，偏置a３％和a２％分别给燃料流量调节器FFC和空气流量调节器FAC的给定值一个减量，信号C和D使FFC和FAC的给定值既受到限制又交替下降。这种交替的频率相当高，所以图2.5中升负荷动态过程中曲线B和E，以及降负荷动态过程中曲线C和D仍然是平滑的，而且图2.３中曲线Sｆ，Fｆ，Sａ和Fａ也证明了这一点。

图2.２双交叉限制燃烧控制系统的信号曲线

通过上述分析以及图2.２和图2.３所示的曲线可知，当升负荷时，由于信号A急增，偏置a１％和a４％分别给燃料流量调节器FFC和空气流量调节器FAC的给定值一个增量，信号B和E使FFC和FAC的给定值既受到限制又交替上升；反之，当降负荷时，由于信号A急减，偏置a３％和a２％分别给燃料流量调节器FFC和空气流量调节器FAC的给定值一个减量，信号C和D使FFC和FAC的给定值既受到限制又交替下降。这种交替的频率相当高，所以图2.２中升负荷动态过程中曲线B和E，以及降负荷动态过程中曲线C和D仍然是平滑的，而且图 2.３中曲线Sｆ，Fｆ，Sａ和Fａ也证明了这一点。

从图2.２和图2.３所示的曲线可以看出，该系统对燃料流量和空气流量既规定了冒黑烟界线，又规定了空气剩余界线。当系统处于稳定状态时，剩余空气

图2.３ 双交叉限制燃烧控制系统的负荷变化实验曲线

系数μ等于给定值μｓ。在升、降负荷的动态过程中，不但升负荷时剩余空气系数μ不低于防止冒黑烟的下限值，即μ≥（μｓ－ａ１％）；而且降负荷时剩余空气系数μ又不高于规定的上限值，即μ≤（μｓ＋ａ３％）。

由于该系统对剩余空气系数μ作了双向限幅，故取名为双交叉限制。这正是双交叉限制系统优于单交叉限制系统之处，从而使燃烧过程无论在稳定状态还是动态过程都能保持在最佳燃烧区，达到防止冒黑烟、防止污染和节能的目的。

双交叉限制燃烧控制系统中设置的四个偏置+a１％，-a２％，-a３％和+a４％的作用如下：

（１）在动态过程中可以起到限幅作用，当升负荷时，+a１％作为防止冒黑烟

的界限设定，+a４％作为防止空气过剩的界限设定；反之，当降负荷时，-a３％作为防止空气过剩的界限设定，-a２％作为防止冒黑烟的界限设定。

（２）补偿空气和燃料流量回路间特性的差异，可以通过选择a４％>a１％，当升负荷时多增加一些空气流量，实现“先增加空气后增加燃料”；通过选择a

３

％>a２％，当降负荷时多减少一些燃料，实现“先减少燃料后减少空气”。这样，

不仅可以使燃料和空气流量的变化速度相协调，而且可以解决因燃料流量调节阀的动作快，空气流量调节阀的动作慢，两者配合失调，所引起的冒黑烟的问题。

（３）在稳态过程中防止空气和燃料流量的波动，+a１％和-a３％可以防止因空气流量的波动而引起燃料流量的波动；而+a４％和-a２％可以防止因燃料流量的波动而引起空气流量的波动。这就相当于设置了一个死区，可以防止干扰和改善系统的响应特性。

通过分析和实验结果表明，双交叉限制燃烧控制系统是用牺牲系统跟踪负荷的速度，来换取燃料与空气流量之间相互制约，并限制剩余空气系数μ的瞬态变化，从而达到节约能源的目的。双交叉限制的响应速度更慢，对升、降负荷都有影响。

双交叉限制燃烧控制系统的优点是对剩余空气系数μ进行双向限幅，保证燃烧始终维持在最佳燃烧区，有利于节能。但它的缺点是偏置过小使系统对负荷响应速度变慢。

研究结果表明，四个偏置+a１％、-a２％、-a３％和+a４％的取值与系统对负荷响应速度和节能效果有关。从节能的观点看，希望四个偏置的取值小点，但这样会使系统对负荷响应速度变慢。此外，由于燃料、空气流量的随机波动是不可避免的，为了防止由此而引起的高值、低值选择器不必要的频繁切换给系统带来的扰动，也必须用偏置来给系统设置一定的死区，所以希望四个偏置的取值大点。一般要根据实际情况和控制要求在调试中确定四个偏置值。

四个偏置取不同数值的实验结果如图2.３所示。由该图可知，如果a１＝a２

＝2％，a３＝a４＝4％，负荷变化14％，那么剩余空气系数μ的瞬时波动仅为1％，调节时间为45秒，如图2.３（a）和（b）所示；如果a１和a２不变，a３＝a４＝8％，同样的负荷变化，那么μ的瞬时波动增至4％，但调节时间却缩短到25秒，如图2.３（c）和（d）所示。

综合考虑节能效果（即μ值的变化量）和系统对负荷响应的快速性这两方面的影响，并通过实验研究，建议选择a１＝a２＝2％～5％，a３＝a４＝4％～10％。

如果要求调节过程短，则取上述偏置的上限值；如果要求最大限度节能，则取上述偏 …… 此处隐藏：1984字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……