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设计题目：燃烧过程控制系统
一、燃烧过程控制系统的基本理论
燃油锅炉的燃烧控制主要有三制任务来看，燃烧过程控制应具有如下功能：
（1）迅速改变炉膛燃烧率，适应外部负荷变化。
（2）控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动通常指燃料量和燃料热值的变化扰动。
（3）确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经济性。
（4）确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。
锅炉燃烧系统是一个复杂的多变量耦合系统。输入量有：给煤量、鼓风量和引风量；输出量有：蒸汽压力、烟气含氧量（燃烧的经济性）、炉膛负压。燃料是热量的唯一来源，给煤量的变化直接影响锅炉提供的蒸汽量，也影响汽包压力的变化，是燃烧系统的主控量。鼓风量的变化产生不同的风煤比和相应的燃烧状况，表现出不同的炉膛温度，并决定炉膛损失的大小，直接决定着锅炉能否经济运行。在送风量改变的同时也改变引风量，使炉膛负压保持稳定，保证锅炉安全运行。这三个控制子回路组成了一个不可分割的整体，统称为锅炉燃烧控制系统，共同保证锅炉运行的机动性、经济性和安全性。
可见，锅炉的燃烧过程是个复杂的物理化学过程。各输入，输出的耦合关系十分复杂。锅炉系统具有大的延时，并且参数是时变的，对于这样的对象，难以建立精确的数学模型。
经典的PID算法具有很强的适应能力，如果锅炉的负荷是平稳的，那么，PID可以达到控制要求。
六、燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制燃烧流量被控对象为：
2_3s
G(s)e
13s+1
燃料流量至蒸汽压力关系为：
G(s)=3
蒸汽压力至燃料流量关系为：
G(s)=1/3
蒸汽压力至燃料流量关系为：
G(s)=1
燃料流量检测变换系统数学模型为:
G(s)=1燃料流量与控制流量比值为:
G(s)=1/2空气流量被控对象为：
(1)炉膛负压控制引风量与负压关系：
送风量对负压的干扰为:
G(S)\ls1
_2se
G(s)Re」
7s+1
G(s)=
2
3s1
(1) 七、控制系统参数整定燃烧控制系统
为使系统无静差，燃烧流量调节器采用PI形式，即:
KiGc(s)=Kp——s其中，参数Kp和Ki采用稳定边界法整定。先让Kj=O,调整Kp使系统等幅振荡,即系统临界稳定状态。系统临界振荡仿真框图及其振荡响应如图4所示:
图4系统临界振荡仿真框图
图5系统临界振荡响应记录此时的振荡周期Ter=11s,比例参数Ker=,则Kp二些=,
-,Ki=，对PI参数进一步整定，燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真框图如下所示，(a)所示。调节
Kp=，Ki=，系统响应如图6所示，可见系统有约10%的超调量。
图6燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真响应
(2) 蒸汽压力控制系统
在燃料流量控制系统整定的基础上，采用试误法整定压力控制系统参数。系统整定仿真框图如图所示。当Ki=0,Kp=1时(此时相当于无调节器，因此系统最简单)，阶跃输出的