风板控制系统
风板控制装置
摘要
以STM32单片机为控制核心设计帆板控制系统，该系统主要由STM32单片机控制模块、按键切换模块、5110液晶显示模块、导电塑料电位器模块、MOS 驱动电机模块和直流稳压电源组成。STM32系列单片机内部自带12位精度AD 和PWM，运算速度较快，适用于抗干扰和要求速度较高的场合。以PWM开环和PID闭环实现对该系统的控制，减小了系统误差和抖动。经测试，各项功能指标均达到要求，且稳定。
关键词：STM32单片机 PID PWM
Abstract
With STM32 list slice machine is control core design the Fan plank control system, the system mainly from STM32 list slice machine control the mold piece, key cut over mold piece, 5110 LCDs to show a mold piece and conduct electricity the plastics electric potential machine mold piece, MOS to drive mold piece and direct current steady press the power to constitute. The STM32 series list slice machine inner part from take 12 accuracy ADs and PWM, operate speed more quick, be applicable to strong interference and request the speed higher situation. The control that opens wreath and PID to shut a wreath realization to the system by PWM lets up a system error margin and trembles. Through test, each function index sign all attains a request, and stabilizes.
一、系统方案比较与论证
根据题目要求，系统分为以下几个部分，各个部分的实现方案选择如下：
1．主控器件比较与选择
方案一：采用ST公司的STM32（STM32F103C8T6）作为控制核心。它内部集成AD、DA、PWM等丰富的外设，并且运行速度非常快，具有较高的性价比，功耗低，资源丰富，既可以满足作品要求，同时也简化了外部电路。
方案二：采用STC12C5A60S2作为主控器件，自带两路PWM调制和10位精度的AD,但是运行速度相对STM32来说比较慢，数据处理的能力远远比不上STM32单片机。
综上所述，为简化外围电路设计，提高运行速度，我们选择方案一。
2．风机的比较与选取
方案一：采用轴流风机。轴流风机的风速比较稳定，均匀，在控制时，要好控制一些。但是轴流风机的风力较弱，风板挂上砝码之后，风板不容易吹动。
方案二：采用涡流风机。涡流风机的风力较大，风力集中。但是比较难控制，很难调整好。
根据实际测试对比，我们发现用涡流风机的风力太大，很难控制。轴流风机的风力较弱，但是两个风机组合之后，就可以吹起来风板，并且风速稳定，可控性比较高。对比之下，我们选择方案一。
3．帆板的材料比较与选取
方案一：采用环氧板，环氧板的质量刚好适中，硬度也比较合适。风机的风力大一点就可以吹起来，加砝码之后也不会被压弯。
方案二：采用纸板，硬度不好，加上砝码后，很容易弯曲。而且纸板太轻，很难稳定控制。
根据以上的方案对比，我们选择方案一。
4．角度测量方案比较与确定
方案一：采用导电塑料电位器，电阻的范围是0-5K,灵敏度很高，风板轴与该电位器轴连接时，轴的摩擦阻力很小，不会影响到风板的运动。与AD配合实现360度角的采集转换，精度很高，且价格便宜，所需硬件电路很少，编程简单。
方案二：采用加速度传感器ADXL345，可以通过计算求出帆板的倾斜角度，但是需要复杂的算法去计算，还有大量的浮点型数据，占用大量的CPU。
考虑到要尽量控制好风板的角度，要把CPU省出来，所以我们选择方案一。
二、理论分析与计算
1.PWM占空比的算法
1、求出PWM波形周期T = CPU Frequency / 波形频率。
2、求出每等份N的计数T/N。
3、根据PWM的百分比得出PWM的占空比。
2．电机转速控制的算法
根据题意要求，在要求中，采用开环控制。在发挥部分，采用闭环控制。为使系统能够快速的响应并调整误差量，减小系统的抖动，提高控制精度，闭环控制回路采用增量式PID控制算法。增量式PID控制算法原理：
No(t)+ E(t) U(t)
PID控制器直流电机
—N(t)
上图是直流电机的调速系统，给定的转速No(t)与实际的转速N(t)相比较，得出的偏差值E(t)=No(t)-N(t)，经过PID控制器计算后输出控制电压U(t)，驱动电机改变其转速。
连续的时间t 上的每一时刻，采用求和的形式代替积分；用增量的形式代替
微分，具体的公式如下图： t-->kT(k=0,1,2,3,.......)；
∑∑?
===>--K
j k j t
Ej
T jt E T dt t E 000
)()( ；
T k E E T T K E kT E dt t dE ]
1[k ])1[()()(--=-->--；
整理可以得到：
U E E K E K E K U
k K D k
j j i k p K
10
)(+-++=-=∑
K:采样序号，k=0,1,........
Uk :第k 次采样时刻的输出数值 Ek ：第k 次采样时刻输入的偏差值 1-Ek :第k-1次采样时刻输入的偏差值
K
p
：比例系数，减少系统偏差
K i
：积分系数，
Ti T
Ki =
，消除系统的稳态
K D ：微分系数，
T T K D D
=反映系统偏差信号的变化率，具有预见性 0211011)(1U E E T T
Ej T T E K U K K D K j K P K +-++=---=--∑
两式相减并整理得出：
21--++=?K K K K CE BE AE U
11T T
T T K A D P
++=
)2(T T K B D
P
+-=
T T C D
=
程序每隔一段时间采样一次，更新一次k U 值，电机的转速将恒定在给定的
转速上，当实际角度不等于设定角度时，通过自动控制PWM 进行调节电机转速。
三、电路与程序设计
根据题目要求，经仔细分析计算，充分考虑各种因素，制定整体制作方案。整体方案以STC 单片机为控制核心，对AD 采集的数据进行综合分析，作出相应的处理。系统方框图如图1所示。
STM32F103C8T6键盘控制
声光提示角度传感器
电机驱动
5110显示
图1系统方框图
1．电路设计
(1) 驱动风机电路设计
风机的驱动部分利用MOS 管驱动电路，可以带动较大电流的风机，单片机IO 口产生PWM ，经过驱动电路，调控转速。
图2 MOS 驱动电路模块示意图
(2) 声光报警电路设计
报警电路采用最简单的三极管驱动蜂鸣器电路还有LED 电路。
图3 声光报警电路模块示意图
（3）键盘电路设计
只要按键的程序写得好，就不需要用矩阵按键，所以我们采用5个独立式按键，用5个I/O 口控制5个按键。通过单片机来检测按键的闭合和弹起，该电路简单实用。
图4 键盘电路模块示意图
2．程序设计
STM32系列单片机采用C 语言进行程序设计，开发调试环境为Kile MDK ，软件总体设计流程图如下图所示。
键值处理按键是否按下
获取ADC 通道
的值
初始化
是否允许PID 调节
显示
PID 调节
声光提示
开始
是否需要PID 调节
是否声光提示Y
Y
N
Y
N
N
N
Y
四、系统测试
1．测试仪器
秒表；量角器。
2．测量数据
基本要求：
(1) 预置一个角度测试：
预置角度（度）测量角度（度）误差范围（度）过渡时间（秒）停留时间（秒）
45 45 0 8.27 4.92
60 59 1 7.79 5.28
70 73 3 7.84 4.86
80 81 1 8.73 5.04
90 88 2 8.77 4.85
120 120 0 7.86 5.16
135 134 1 8.31 5.23 （2）预置两个角度测试：
预置角度1（度）
预置角
度2（度）
首次到预置角
时间（秒）
摆动周期
（秒）
摆动幅角误差（度）
45 120 8.24 3.72 2 50 105 8.53 3.51 2 55 85 7.83 4.29 1 90 125 8.97 4.37 3 115 130 7.78 4.58 3 120 135 8.06 3.76 2
发挥部分：
（1）加重物预置一个角度测试：
预置角度（度）测量角度
（度）
误差范围
（度）
过渡时间
（秒）
停留时间
（秒）
45 46 1 13.70 4.79 60 60 0 13.68 5.19 80 81 1 14.12 4.81 90 92 2 13.75 5.09 100 100 0 13.83 5.07 120 121 1 13.79 4.85 135 130 0 14.04 4.97
（2）加重物预置两个角度测试：
预置角度1（度）
预置角
度2（度）
第一次到预置
角时间（秒）
摆动周期
（秒）
摆动幅角误差
（度）
45 135 14.24 5.68 2 50 70 13.53 5.53 2 55 85 12.93 4.39 3 90 110 13.97 4.34 3 95 120 14.31 5.32 2 115 130 13.78 4.48 2 120 135 14.27 4.83 1
五、结论
系统结构简单，性能稳定，完成了全部基本功能和发挥功能
要求实现情况
基本要求1 起点启动，到预置角度过程不大于10S，稳定5S，终点平
稳停下
实现
基本要求2 终点启动，10S内到预置角度一，然后到第二预设角度，
在两个预设角度之间做3次摆动，摆动周期不大于5S，误
差不大于5度，起点平稳停下
实现
基本要求3 从一个状态到另一状态有声光提示实现
发挥功能1 加10g重物，起点启动，到预置角度过程不大于15S，稳
定5S，终点平稳停下
实现
发挥功能2 加10g重物，终点启动，15S内到预置角度一，然后到第
二预设角度，在两个预设角度之间做4次摆动，摆动周期
不大于5S，误差不大于5度，起点平稳停下
实现
参考文献
[1]李建忠. 单片机原理及应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2008.2
[2]康华光. 模拟电子技术基础第五版. 北京：高等教育出版社，2006.1
[3]江晓安董秀峰杨公华. 数字电路技术.西安：西安电子科技大学出版社，2008.6
[4]谭浩强. C语言程序设计(第三版). 北京：清华大学出版社，2000
[5]潘永雄沙河. 电子线路CAD实用教程. 西安：西安电子科技大学出版社，2007.7
[6]王静霞，单片机应用技术（C语言版），北京：电子工业出版社，2009，2
附件1：原理图
图1 5110显示模块示意图
图2 声光提示模块示意图
图3 按键模块示意图
图4 PWM 、AD 采集模块示意图
图5 C8T6最小系统板接口示意图
图6 MOS 驱动电路模块示意图
图7 STM32F103C8T6原理图
控制数学模型
第二章 控制系统的数学模型 2—1 数字模型 在控制系统的分析和设计中，首先要建立系统的数学模型。 自动控制系统： 相同的数学模型进行描述，研究自动控制系统 其内在共性运动规律。 系统的数学模型，是描述系统内部各物理量之间动态关系的数学表达式。 常用的数学模型有： 数学模型 的建立方法 一般应尽可能采用线性定常数学模型描述控制系统。 如果描述系统的数学模型是线性微分方程，则称该系统为线性系统，若方程中的系数是常数，则称其为线性定常系统。线性系统的最重要特性是可以应用叠加原理，在动态研究中，如果系统在多个输入作用下的输出等于各输入单独作用下的输出和(可加性)，而且当输入增大倍数时，输出相应增大同样倍数(均匀性)，就满足叠加原理，因而系统可以看成线性系统。如果描述系统的数学模型是非线性微分方程，则相应系统称为非线性系统，其特性是不能应用叠加原理。 建立系统数学模型的主要目的，是为了分析系统的性能。由数学模型求取系统性能指标的主要途径如图2—1所示。由图可见，傅里叶变换和拉普拉斯变换是分析和设计线性定常连续控制系统的主要数学工具。 电气的、 机械的、 液压的 气动的等 微(差)分方程 传递函数(脉冲传递函数研究线性离散系统的数学模型) 经典控制理论 频率特性(在频域中研究线性控制系统的数学模型) 状态空间表达式(现代控制理论研究多输入—多输出控制系统) 结构图和信号流图，数学表达式的数学模型图示型式 解析法：依据系统及元件各变量之间所遵循的物理、化学定律， 列写出各变量之间的数学关系式 实验法：对系统施加典型信号(脉冲、阶跃或正弦)，记录系统的时间响应 曲线或频率响应曲线，从而获得系统的传递函数或频率特性。 图2-1 求取性能指标的主要途径
600MW火电机组送风控制系统课程设计论文
1 引言 1. 1课题背景 火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一，大型火力发电机组在国外发展很快，是我国现以300MW机组为骨干机组，并逐步发展600MW以上机组。目前，国外已建成单机容量1000MW以上的单元机组。单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视，操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。送风量就是其中一项需要监视的重要参数。本次设计题目是：600MW火电机组送风控制系统。 1. 2 课题意义 锅炉送风量是影响锅炉生产过程经济性和安全性的重要参数。大型锅炉一般配有两台轴流式送风机，送风量是通过送风机的动叶来调整的。如果送风量比较大，送风量与燃料量的比例系数K（最佳比例值）随之增大，炉膛燃烧将不会充分，达不到经济性。如果送风量比较小，送风动叶开度就会比较小，临近送风机的喘振区，喘振危害性很大，严重时能造成风道和风机部件的全面损坏，而总风量小于25%时，就会触发MFT（主燃料跳闸）动作。所以，送风量、过高或过低都是生产过程所不允许的。为了保证锅炉生产过程的安全性、经济性，送风量必须通过自动化手段加以控制。因此，送风量的控制任务是：使送风量与燃料量有合适的比例，实现经济运行；使炉膛压力控制在设定值附近，保证安全运行。
2 送风自动控制系统 2. 1 送风量控制系统 实现送风量自动控制的一个关键是送风量的准确测量。现代大型锅炉一般分设一次风和二次风，有些锅炉还有三次风，因此总风量是这三种风的流量之和。 常用的风量测量装置有对称机翼型和复式文丘里管。一些简单的测量装置，有装于风机入口的弯头测风装置和装于举行风道的挡风板等。 在协调控制中，氧量－风量控制是燃烧控制的重要组成部分，其对于保证锅炉燃烧过程的经济性和稳定性起着决定性作用。在稳态时根据锅炉主控指令的要求协调控制燃料量和送风量，保持适当的风煤比，即保证一定的炉膛出口过剩空气系数a，在动态调节过程中，必须保证增加负荷时先增加送风量再增加燃料量，降负荷时先减少燃料量再减少送风量，保证送风量大于给煤量，以达到空气与燃料交叉限制的目的。 由于到目前为止，还没有找到一种有效的方法来准确地测量给煤量信号，工程实际中一般以烟气含氧量作为给煤量的一种间接反馈信号。烟气含氧量是一个非常重要的指标。氧量过低，证明燃料没有充分燃烧，浪费燃料又增加了有害气体排放，氧量过高，使送引风机的耗电量增加，造成烟气中的Nox、SO2排放量增多。锅炉运行中，当过剩空气量增多时，不仅使炉膛温度下降，而且也使最重要的烟气热损失增加。因此，过剩空气量要有一个最优值，即所谓的最经济燃烧，过剩空气量常用过剩空气系数a来表示，即实际空气量QP与理论空气量QT之比： A=QP/QT 过量空气系数α还可以用炉膛出口烟气中的含氧量 O2％来衡量，完全燃烧情况下空气系数α与O2％的关系为： α=21/(21- O2％) 由上式可知α和 O2％成反比关系，控制α就可以达到控制烟气中含氧量 O2％的目的，其中含氧量一般都控制在 5％左右，含氧量信号具有时间延迟短，对判断是否充分燃烧反映快等优点。因此，可将送风调节系统直接看成是氧量调节的过程送风控制系统一个带有氧量校正的串级回路控制系统，所谓串级回路控制系统，就是采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。
控制数学模型
第二章 控制系统的数学模型 2—1 数字模型 在控制系统的分析和设计中，首先要建立系统的数学模型。 自动控制系统： 相同的数学模型进行描述，研究自动控制系统 其内在共性运动规律。 系统的数学模型，是描述系统内部各物理量之间动态关系的数学表达式。 常用的数学模型有： 数学模型 的建立方法 一般应尽可能采用线性定常数学模型描述控制系统。 如果描述系统的数学模型是线性微分方程，则称该系统为线性系统，若方程中的系数是常数，则称其为线性定常系统。线性系统的最重要特性是可以应用叠加原理，在动态研究中，如果系统在多个输入作用下的输出等于各输入单独作用下的输出和(可加性)，而且当输入增大倍数时，输出相应增大同样倍数(均匀性)，就满足叠加原理，因而系统可以看成线性系统。如果描述系统的数学模型是非线性微分方程，则相应系统称为非线性系统，其特性是不能应用叠加原理。 建立系统数学模型的主要目的，是为了分析系统的性能。由数学模型求取系统性能指标的主要途径如图2—1所示。由图可见，傅里叶变换和拉普拉斯变换是分析和设计线性定常连续控制系统的主要数学工具。 电气的、 机械的、 液压的 气动的等 微(差)分方程 传递函数(脉冲传递函数研究线性离散系统的数学模型) 经典控制理论 频率特性(在频域中研究线性控制系统的数学模型) 状态空间表达式(现代控制理论研究多输入—多输出控制系统) 结构图和信号流图，数学表达式的数学模型图示型式 解析法：依据系统及元件各变量之间所遵循的物理、化学定律， 列写出各变量之间的数学关系式 实验法：对系统施加典型信号(脉冲、阶跃或正弦)，记录系统的时间响应 曲线或频率响应曲线，从而获得系统的传递函数或频率特性。 图2-1 求取性能指标的主要途径
热风炉送风温度控制系统的设计说明
学号： 课程设计 题目热风炉送风温度控制系统设计 学院自动化学院 专业自动化卓越工程师 班级自动化zy1201班 姓名 指导教师傅剑 2015 年12 月8 日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化zy1201 指导教师：傅剑工作单位：理工大学 题目: 热风炉送风温度控制系统的设计 初始条件：炼钢高炉采用燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉煤 气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送 风温度达到1350 ℃，则炉顶温度必须达到1400 ℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解燃式热风炉工艺设备 2、绘制燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 11月3日选题、理解课题任务、要求
11月4日方案设计 11月5日-11月8日参数计算撰写说明书 11月9日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 前言 (1) 1.热风炉工艺 (2) 1.1主要结构............................................................................. .. (2) 1.2工作方式 (3) 1.2.1 直接式高净化热风炉 (3) 1.2.2 间接式热风炉 (3) 1.3工作原理 (3) 1.4高炉炼铁、转炉炼钢工艺流程 (4) 2.热风炉温度控制方案设计 (7) 2.1熟悉工艺过程，确定控制目标 (7) 2.2选择被控变量 (7) 2.3选择操纵变量 (7)
实验一 控制系统的数学模型
实验一 控制系统的数学模型 一 实验目的 1、学习用MATLAB 创建各种控制系统模型。 2、掌握传递函数模型、零-极点增益模型以及连续系统模型与离散系统模型之间的转化，模型的简化。 二 相关理论 1传递函数描述 (1)连续系统的传递函数模型 连续系统的传递函数如下： ? 对线性定常系统，式中s 的系数均为常数，且a1不等于零，这时系统在MATLAB 中 可以方便地由分子和分母系数构成的两个向量唯一地确定出来，这两个向量分别用num 和den 表示。 num=[b1,b2,…,bm,bm+1] den=[a1,a2,…,an,an+1] 注意：它们都是按s 的降幂进行排列的。 tf （）函数可以表示传递函数模型：G=tf(num, den) 举例： num=[12,24,0,20];den=[2 4 6 2 2]; G=tf(num, den) (2)零极点增益模型 ? 零极点模型实际上是传递函数模型的另一种表现形式，其原理是分别对原系统传递 函数的分子、分母进行分解因式处理，以获得系统的零点和极点的表示形式。 K 为系统增益，zi 为零点，pj 为极点 在MATLAB 中零极点增益模型用[z,p,K]矢量组表示。即： z=[z1,z2,…,zm] p=[p1,p2,...,pn] K=[k] zpk （）函数可以表示零极点增益模型：G=zpk(z,p,k) (3)部分分式展开 ? 控制系统常用到并联系统，这时就要对系统函数进行分解，使其表现为一些基本控 制单元的和的形式。 ? 函数[r,p,k]=residue(b,a)对两个多项式的比进行部分展开，以及把传函分解为微 分单元的形式。 ? 向量b 和a 是按s 的降幂排列的多项式系数。部分分式展开后，余数返回到向量r ， 极点返回到列向量p ，常数项返回到k 。 ? [b,a]=residue(r,p,k)可以将部分分式转化为多项式比p(s)/q(s)。 11 211121......)()()(+-+-++++++++==n n n n m n m m a s a s a s a b s b s b s b s R s C s G ))...()(())...()(()(2121n m p s p s p s z s z s z s K s G ------=22642202412)(23423++++++=s s s s s s s G
正压送风余压控制系统技术方案
附件五、3正压送风余压控制系统技术方案
1、设计依据 跟据中华人民国国家标准2015 年6 月1 号实行的建筑设计防火规 GJBT-1257 里面《高层民用建筑设计防火规》与2015 年发行的建筑防排烟系统技术规中明确指出： 8.3.1不具备自然排烟措施的防烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室和使用前室，应设置独立的机械加压送风的防烟措施。 8.3.7：机械加压送风机的全压，除计算最不利环管道压头损失外，尚应有余压。其余压值应符合下列要求： 8.3.7.1：防烟楼梯间为40Pa 至50Pa。 8.3.7.2：前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层（间）为25Pa 至30Pa。 2、系统组成 正压送风系统通常有正压送风机、通风管道、旁通泄压阀、旁通管道、旁通泄压阀控制箱、压差控制器、连接线等组成，其中压差控制器、泄压阀控制箱、连接线等是本次施工围。本公司采用浩捷PTJ601压差控制系统。
3、产品特点 压差控制器的安装采用壁挂式，简单方便。采用四线制连接，安装时将每个单元中压差控制器并联在四根总线上（其中二根电源线，二根信号线）通过四根总线接入旁通泄压阀控制箱中，再通过控制箱控制旁通泄压阀打开或关闭进行泄压。在该系统中压差控制器均为独立工作，压差值正常时压差控制器亮绿色巡检灯，当压差控制器所在楼层压差超过设定值后，压差控制器红色指示灯亮同时发出蜂鸣报警声。压差控制器在整个巡检和报警过程中均为独立工作方式，任一处出现故障不会影响其他设备运行。 压差控制器特点： ◆带一个绿色巡检指示灯，一个红色报警指示灯； ◆直接输出开关控制信号； ◆供电及信号输出采用总线制传输； ◆系统采用总线制连接（四线制），单机独立工作方式，任意一台故障不影
2015全国大学生电子设计竞赛 风板控制
摘要 本系统包括电源部分和单片机部分，由升压模块、稳流模块、单片机操作模块及驱动模块组成。该系统采用把3/3.6V电压升压至12V（采用LM2596电压可调芯片），再由12V控制恒流输出，以此来驱动LED灯。本系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心元件，通过高低电平控制绝缘栅场效应管的打开和关断，接通会选择不同的采样电阻从而获得不同的电流值，把测得的电阻值显示在显示屏上。这种通过单片机给定不同的电平来实现操作的方法简单又方便。 关键词：LM2596芯片STC12C5A60S2芯片绝缘栅场效应管 Abstract This system includes a power supply part and the MCU part, by boosting module, constant current module, MCU operation and display modules. The system uses the 3/3.6V voltage boost to 12V (using LM2596 voltage adjustable chip), and then by the 12V control constant current output, in order to drive LED lights. The system uses STC12C5A60S2 microcontroller as the core component, through the high and low level control of the insulation gate field effect tube open and close, on the choice of different sampling resistor to obtain different current value, the measured resistance values displayed on the display screen. This method is simple and convenient to achieve the operation by using a single chip microcomputer given different levels. Key words: STC12C5A60S2chip LM2596chip insulated gatefield effect tube
【精品】火电机组送风控制系统课程设计
1引言 1.1课题背景 火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一，大型火力发电机组在国内外发展很快，是我国现以300MW机组为骨干机组，并逐步发展600MW以上机组。目前，国外已建成单机容量1000MW以上的单元机组。单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群.由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错,有上千个参数需要监视，操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。送风量就是其中一项需要监视的重要参数。本次设计题目是：600MW火电机组送风控制系统。 1。2课题意义
锅炉送风量是影响锅炉生产过程经济性和安全性的重要参数。大型锅炉一般配有两台轴流式送风机，送风量是通过送风机的动叶来调整的。如果送风量比较大，送风量与燃料量的比例系数K（最佳比例值)随之增大,炉膛内燃烧将不会充分，达不到经济性。如果送风量比较小，送风动叶开度就会比较小，临近送风机的喘振区，喘振危害性很大，严重时能造成风道和风机部件的全面损坏,而总风量小于25%时,就会触发MFT （主燃料跳闸）动作.所以，送风量、过高或过低都是生产过程所不允许的。为了保证锅炉生产过程的安全性、经济性，送风量必须通过自动化手段加以控制.因此,送风量的控制任务是：使送风量与燃料量有合适的比例，实现经济运行；使炉膛压力控制在设定值附近,保证安全运行.
2送风自动控制系统 2.1送风量控制系统 实现送风量自动控制的一个关键是送风量的准确测量。现代大型锅炉一般分设一次风和二次风，有些锅炉还有三次风，因此总风量是这三种风的流量之和. 常用的风量测量装置有对称机翼型和复式文丘里管。一些简单的测量装置，有装于风机入口的弯头测风装置和装于举行风道内的挡风板等。 在协调控制中,氧量－风量控制是燃烧控制的重要组成部分,其对于保证锅炉燃烧过程的经济性和稳定性起着决定性作用。在稳态时根据锅炉主控指令的要求协调控制燃料量和送风量,保持适当的风煤比，即保证一定的炉膛出口过剩空气系数a，在动态调节过程中，必须保证增加负荷时先增加送风量再增加燃料量，降负荷时先减少燃料量再减少送风量，保证送风量大于给煤量，以达到空气与燃料交叉限制的目的。 由于到目前为止，还没有找到一种有效的方法来准确地测量给煤量信号,工程实
2015年-电子设计大赛-风板控制系统
2015年全国大学生电子设计竞赛 风板控制装置（I题） 【高职高专组】
摘要 本系统以MSP430单片机为控制核心，通过PID算法，实现了对风板的控制。系统主要由电源模块、角度测量模块、电机驱动模块、显示模块、键盘模块和声光模块等构成。通过PID反馈输出PWM来改变直流风机风力大小，使风板转角根据需求变化。加速度传感器MPU6050检测风板位置的变化，并将风板角度在LCD 液晶器上显示，同时单片机对采集的数据进行分析，实时调整PWM输出，通过驱动芯片L298N控制风机风速，使风板达到稳定的状态，并带有相应的声光提醒功能,使系统人性化，经过反复测试，达到了设计要求。 关键词：MSP430;PID;PWM;直流风机;MPU6050
目录
1 系统方案 本系统主要由主控模块、角度检测模块、电机驱动模块、显示模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1主控模块的论证与选择 方案一：采用传统8位的51单片机作为该系统的控制核心。经典51单片机具有价格低廉，使用简单等特点，但其存在外设I/O端口较少，运算速度低，功能单一，不稳定等缺点。 方案二：采用 TI 公司所生产的 MSP430F149 单片机为主控制芯片，运算速度快，超低功耗，有非常丰富的片内资源，性价比高。 综合比较以上两个方案，选择TI公司生产的430芯片，在低功耗方面有显著的优势，处理数据快，且其片内资源丰富，满足系统设计需求。 1.2角度检测模块方案论证 方案一：采用模拟三轴加速度计MMA7260, MMA7260QT是检测物件运动和方向的传感器，它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值。通过A/D转换器读取输出信号，检测其运动和方向。 方案二：采用mpu6050传感器可准确追踪快速与慢速动作，并且可调整感测范围，可快速、直接将检测信号给控制器。 控制帆板角度是个快速处理的过程，方案一还需采集电路对AD进行采集转化为数字量，综合考虑选择方案二。 1.3电机驱动模块 本设计的主要目的在于控制风机的转速，因此电机驱动模块是必不可少，其方案有以下两种。 方案一：采用大功率晶体管组合电路构成驱动电路，这种方法结构简单，成本低、易实现，但由于在驱动电路中采用了大量的晶体管相互连接，使得电路复杂、抗干扰能力差、可靠性下降，我们知道在实际的生产实践过程中可靠性是一个非常重要的方面。因此此中方案不宜采用。 方案二：采用专用的电机驱动芯片，例如L298N、L297N等电机驱动芯片，由于它内部已经考虑到了电路的抗干扰能力，安全、可靠行，所以我们在应用时只需考虑到芯片的硬件连接、驱动能力等问题就可以了，所以此种方案的电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好。设计者不需要对硬件电路设计考虑很多，可将重点放在算法实现和软件设计中，大大的提高了工作效率。 基于上述理论分析和实际情况，电机驱动模块选用方案二。 1.4显示模块方案 1
风电机组控制安全系统安全运行的技术要求(正式)
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 风电机组控制安全系统安全运行的技术要求(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5841-15 风电机组控制安全系统安全运行的 技术要求(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 控制与安全与系统是风力发电机组安全运行的大脑指挥中心，控制系统的安全运行就是保证了机组安全运行，通常风力发电机组运行所涉及的内容相当广泛就运行工况而言，包括起动、停机、功率调解、变速控制和事故处理等方面的内容。 风力发电机组在启停过程中，机组各部件将受到剧烈的机械应力的变化，而对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化。所以转速的控制是机组安全运行的关键。风力发电机组组的运行是一项复杂的操作，涉及的问题很多，如风速的变化、转速的变化、温度的变化、振动等都是直接威胁风力发电机组的安全运行。
一控制系统安全运行的必备条件 1、风力发电机组开关出线侧相序必须与并网电网相序一致，电压标称值相等，三相电压平衡。 2、风力发电机组安全链系统硬件运行正常。 3、调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态。 4、制动和控制系统液压装置的油压、油温和油位在规定范围内。 5、齿轮箱油位和油温在正常范围。 6、各项保护装置均在正常位置，且保护值均与批准设定的值相符。
风力发电控制系统
贝加莱风力发电控制系统 2009-05-18 09:24 1、蓬勃发展的风电技术 风力发电正在中国蓬勃发展，即使在金融危机的大形势下，风力发电行业仍然不断的加大投资。在2008年，风力发电仍然保持着30%以上的强劲增长势头，包括Vestas、Gemsa、GE、国内的金风科技、华锐、运达工程等其订单交付已经到2011年后。 国内的风力发电控制技术起步较晚，目前的控制系统均是由欧洲专用控制方案提供商提供的专用系统，价格高昂且交货周期较长。开发自主知识产权的控制系统必须要提上日程，一方面，由于缺乏差异化而使得未来竞争中的透明度过高，而造成陷入激烈的价格竞争，另一方面，寻找合适的平台开发自主的风电控制系统将使得制造商在未来激烈竞争中获得先手。 然而，风电控制系统必须满足风电行业特殊的需求和苛刻的指标要求，这一切都对风力发电的控制系统平台提出了要求，而B&R的控制系统，在软硬件上均提供了适应于风力发电行业需求的设计，在本文我们将介绍因何这些控制器能够满足风力发电的苛刻要求。 2、风力发电对控制系统的需求 2.1高级语言编程能力 由于功率控制涉及到风速变化、最佳叶尖速比的获取、机组输出功率、相位和功率因素，发电机组的转速等诸多因素的影响，因此，它包含了复杂的控制算法设计需求，而这些，对于控制器的高级语言编程能力有较高的要求，而B&R PCC产品提供了高级语言编程能力，不仅仅是这些，还包括了以下一些关键技术： 2.1.1复杂控制算法设计能力 传统的机器控制多为顺序逻辑控制，而随着传感器技术、数字技术和通信技术的发展，复杂控制将越来越多的应用于机器，而机器控制本身即是融合了逻辑、运动、传感器、高速计数、安全、液压等一系列复杂控制的应用，PCC的设计者们很早就注意到这个发展方向而设计了PCC 产品来满足这一未来的需求。 为了满足这种需求，PCC设计为基于Automation Runtime的实时操作系统（OS）上，支持高级语言编程，对于风力发电而言，变桨、主控逻辑、功率控制单元等的算法非常复杂，这需要一个强大的控制器来实现对其高效的程序设计，并且，代码安全必须事先考虑，以维护在研发领域的投资安全。 2.1.2功能块调用 PCC支持PLCopen Motion、PLCopen Safety和PLCopenHydraulic库
汽车空调控制系统及配风方式模板
汽车空调控制系统及配风方式
第六章汽车空调控制系统及配风方式 6.1 手动调节的汽车空调系统 当前, 大多数中级轿车都采用手动调节的汽车空调系统。该系统是依靠驾驶员拨动控制板上的各种功能键实现对温度、通风机构和风向、风速的控制。下面以国产BJ202l型汽车为例介绍手动调节的汽车空调系统。 6.1.1空调控制板 空调控制板安装在驾驶室前壁, 由驾驶员操纵。板面布局如图5-1所示。 空调控制板上设有三个控制开关, 分别是风机开关、空调方式选择开关和温度选择开关。 1．风机开关
风机开关设有四个不同的转速挡位, 以控制风机四种不同的转速。风机为一直流电动机, 其转速的改变是经过调整串入风机电路的电阻来实现的。 风机调速电阻安装在风机罩的左前方, 裸露在风道内, 与它串联的还有一个限温开关, 当温度超过某一值时, 开关断开。风机调速电阻如图5-2所示。 风机除在停用状态不工作外, 在制冷、取暖及通风状态下均可工作。 2．空调方式选择开关 空调方式选择开关用于确定空调系统的功能, 即要求空调是制冷、取暖、通风还是除霜。经过驾驶员拨动开关可处在七 个不同的位置: 0FF－停止位置; MAX－最冷位置; NORM－中冷位置; BILEVEL－微冷位置; HEA T－取暖位置; VENT－通风位置; －除霜位置。另外, 在控制板的后面, 设有真空控制开关。当驾驶员操纵空调方式选择开关时, 真空控制开关随之联动, 经过改变真空通路控制真空驱动器来调节各风门的状态及热水阀的开度。 3．温度选择开关 温度选择开关是控制温度门的开关, 用钢丝和温度门连接。温度选择当开关处于左半区(称之为冷风区)时, 温度门关死通向加热器的风道, 出来的空气是未经加热的空气。当开关处于右半区(称之为热风区)时, 温度门打开通向加热器的风道, 送入车内的空气是经
风电综合信息化系统解决方案
风电综合信息化系统解决方案 1 项目概述 伴随我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的依赖程度越来越高，同时电力生产也越来越受到资源和环境的制约。为了实现可持续发展战略，提高电能使用效率已成为我国能源战略的一项重要内容。由于我国资源的严峻形势，发展可持续资源是长久之计，风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源。发展可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影响，但也受自然条件的影响，如需要有水力、风力、太阳能资源，而且最主要的是投资和维护费用高、效率低，所以发出的电成本高。现在许多国家都在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法，相信随着地球资源的短缺，可再生能源将发挥越来越大的作用。 为了加强对各个风电场的管理，使风电集团能够直观、动态、综合地掌握下属各风电场生产一线的情况，杜绝风电机组运行和生产经营数据的错报、迟报、漏报，同时便于进行数据统计、分析以及提供技术支持，力控科技为许继许昌风电科技有限公司在总部建设一套风电场生产数据采集、监测、储存、分析、展现系统，以便风电集团能及时获取风电场生产及风电机组运行状态的信息，为集中监测、故障分析、技术支持、经营决策等提供及时、准确的数据基础。 2 系统整体拓扑结构介绍 2.1 集团调度中心系统建设 2.1.1 调度中心系统平台 调度中心信息化平台由实时服务器、历史服务器、关系数据库服务器、报警服务器、GIS地理信息系统服务器、WEB服务器以及各种辅助系统组成。 1) 实时服务器 实时数据服务器主要为系统提供实时数据管理支撑，主要负责处理、存储、管理电站采集传送来的实时数据，并为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。实时数据存放在
自动控制系统的数学模型
第二章自动控制系统的数学模型 教学目的： （1）建立动态模拟的概念，能编写系统的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念及求法。 （3）通过本课学习掌握电路或系统动态结构图的求法，并能应用各环节的传递函数，求系统的动态结构图。 （4）通过本课学习掌握电路或自动控制系统动态结构图的求法，并对系统结构图进行变换。 （5）掌握信号流图的概念，会用梅逊公式求系统闭环传递函数。 （6）通过本次课学习，使学生加深对以前所学的知识的理解，培养学生分析问题的能力 教学要求： （1）正确理解数学模型的特点； （2）了解动态微分方程建立的一般步骤和方法； （3）牢固掌握传递函数的定义和性质，掌握典型环节及传递函数； （4）掌握系统结构图的建立、等效变换及其系统开环、闭环传递函数的求取，并对重要的传递函数如：控制输入下的闭环传递函数、扰动输入 下的闭环传递函数、误差传递函数，能够熟练的掌握； （5）掌握运用梅逊公式求闭环传递函数的方法； （6）掌握结构图和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，掌握从其它不同形式的数学模型求取系统传递函 数的方法。 教学重点： 有源网络和无源网络微分方程的编写；有源网络和无源网络求传递函数；传递函数的概念及求法；由各环节的传递函数，求系统的动态结构图；由各环节的传递函数对系统的动态结构图进行变换；梅逊增益公式的应用。 教学难点：举典型例题说明微分方程建立的方法；求高阶系统响应；求复杂系统的动态结构图；对复杂系统的动态结构图进行变换；求第K条前向通道特记式 的余子式 。 k 教学方法：讲授 本章学时：10学时 主要内容： 2.0 引言 2.1 动态微分方程的建立 2.2 线性系统的传递函数 2.3 典型环节及其传递函数 2.4系统的结构图 2.5 信号流图及梅逊公式
送引风控制系统设计1
送引风控制系统设计 一、对象特性分析 1.送风控制系统 送风调节的任务在于保证燃烧的经济性，具体的说，就是保证燃烧过程中有合适的燃料于风量比例，送风调节对象是惯性和延迟都较小的自衡对象，可近似比例环节。当空气量不变，燃料量增加时，使空气量与燃料量比值下降，烟气中的含氧量降低，当燃料量不变，空气量增加时，烟气中的含氧量增加，控制系统应使送风量与燃料量协调变化，以保证经济性。 另外，也有采用锅炉排烟中的氧气量作为调节信号的系统。种系统具有明显的缺点，一是很难找出能代表整个炉膛含氧量的准确测点，因而样量计测出的信号值得怀疑。二是氧量计测出的整个炉膛氧量的平均值，不能保证每个燃烧器的完全燃烧。 2.引风控制系统 引风控制系统的任务在于维护炉膛负压一定，其被控对象锅炉烟道是惯性较小，调节速度快的自衡对象，被调量负压反应灵敏。 二、控制方案 1. 送风控制系统 送风控制系统采用氧量信号作为校正信号，如方框图所示。它是一个串级比值控制系统，主调节器（氧量校正调节器）接受氧量定值信号。副调节器接受燃料信号B ，反馈信号V 及氧量校正调节器的输出，副回路用以保证风煤的基本比例，起粗调作用。主回路用来校正氧量，起细调作用。当烟气中的含氧量高于给定值时，氧量校正器发出校正信号，修正送风控制系统的给定值，使送风调节器减少送风量。经过校正后的送风量将保证烟气中的含氧量等于给定值。当系统处于平衡状态时，副调节器的入口信号平衡关系为 2 0O BK V σ-+= 因此，校正后的送风量信号应该为： 2 O V BK σ=+
式中，2O σ为氧量校正调节器的输出信号。 可见，在有氧量校正的送风控制系统中，送风量除了需要与燃料量保持比例外，还要附加一个校正送风量信号2O σ ，才能使烟气中的含氧量达到最佳值。 2．引风控制系统 引风控制系统为一单回路控制系统，被调量为锅炉负压，它反映吸风量与送风量之间的平衡关系，所以辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变引风量。 3．工艺流程图 4. 原理方框图
新风控制系统
新风（空调）自动控制系统
↑简介 所谓新风（空调）自动控制系统，是以充分利用室外空气的自然冷却能力，有效降低空调系统的能源消耗为目的的节能控制系统。它不仅适用于室内人数变化大，即高峰时室内人员特别密集，而低谷时室内人数比较稀少的大、中型商场、餐厅及舞厅等娱乐场所。更适用于室内空调冷负荷特别大，全年都需要进行制冷的生产场所（其中包括食用菌人工栽培车间）等。 在空调系统中，新风负荷一般要占整个空调负荷的20%~40%，有的甚至更大。在进行空调系统的设计时，冬、夏取用的最小新风量是根据人体卫生条件，用来冲洗有害物、补偿局部排风、保证空调房间一定正压值而确定的。为了保证空调系统在室内最大新风负荷，即室内人数最集中时，仍能满足根据人体卫生条件所确定的新风量指标，该参数通常选得比较大。而当室内人员相对较少时，如果仍然按照最大新风量输入新风，则会导致能源的白白浪费。由此引出需要根据室内的实际新风需求量，自动调节新风引入装置的设计理念。 以一座建筑面积为3万平方米的百货大楼为例，将采用固定式新风输入量与采用以室内CO2浓度为控制对象的自动新风调控系统相比较，夏季时，系统的冷负荷后者比前者减少了24.9%；冬季，系统热负荷则减少了67.6%。 同时，对于全年要求室内温度保持在22~24℃，室内冷负荷特别大，全年都需要进行制冷运行的生产场所而言，以上海及周边地区为例，自每年的10月中旬左右起，室外的环境温度开始降至22℃以下，室外空气逐渐具备自然冷却的能力。随着季节的变化，室外气温进一步下降，相对湿度也保持在一个较低的水平上，反映空气中所含的显热和潜热的综合参数的焓值相对较低，所引入的室外空气所具备的自然冷却能力可以逐步取代由制冷机组所产生的人工冷源，最终当新风温度等同于空调系统的送风温度时，制冷机组可以完全停止制冷运行。与固定式新风输送方式相比，采用全新风自动控制装置的空调系统全年将节能20~40%。
风电机组控制系统
风电机组控制系统 摘要：风电机组控制系统作为风电机组的重要组成部分，我们有必要对其进行详细的研究论述。本文主要介绍风电机组控制系统的组成结构和风电机组在运行时不同区域的基本控制策略，以及不同厂家在风电机组主要系统的实现上对软硬件采用情况。 关键词：风电机组 控制系统 构成 一、风电机组控制系统的组成结构 从实现功能的角度可以将控制系统分为：主控系统、变流控制系统、变桨距控制系统、偏航控制系统、液压控制系统及安全链保护。这些控制系统通常采用分布式控制系统，主控制器只有一个，且位于地面的塔筒柜里，而从控制器有好几个，这些从控制器之间是通过光纤、工业以太网、profibus 、CANbus 等进行通信的。为了能够更直观更清晰地了解控制系统的总体结构，以下将展示其结构图，具体如图1： 主控制器运行监控机组起停远程通信故障监测及保护动作电网、风况检测 人机界面 输入用户命令、变更参数 显示系统运行状态、统计 数据和故障 变桨距控制柜 桨距角调整 转速控制功率控制系统安全链系统紧急停机保护 偏航控制系统自动调向控制解缆控制液压站控制刹车机构压力控制机械刹车控制变流控制柜 交流励磁控制 并网控制 图1 控制系统的总体结构图 二、风电机组在运行时不同区域的基本控制策略 根据风速情况以及风力机功率特性，变速恒频风力发电机组的运行可以划分成很多区域，分别为：待机区、启动并网区、最大风能追踪区、转速限制区、功率限制区、切出保护区。 （1）待机区：控制系统的带电工作，保证所有执行机构和信号均处于正常状态。 （2）启动并网区：当风速达到切入风速时，风电机组起动，通过变桨距机
构调节桨距角使风力机升速，达到并网转速时，执行并网程序，使发电机组顺利切入电网，并带上初负荷。待发电机出口三相电压的电网电压满足同期条件时，接触器合闸，发电机并入电网。 （3）最大风能追踪区：风力发电机组运行在额定风速以下时，发电机输出功率未达到额定功率，此时控制目标为保持最佳叶尖速比，快速稳定的电机变速控制，尽可能将风能转化为输出的电能，实现风能最大捕获。 （4）转速恒定区：这一区域内发电机转速达到最大值，并保持恒定，风速逐步增大，机组功率因为发电机扭矩的增大而增加。而这个阶段，为了保护机组的安全运行，不再进行最大风能追踪，该区域的转速限制主要是通过调节发电机的电磁转矩实现的，功率曲线也较前一阶段平滑。 （5）功率恒定区：如果风速继续增大，发电机和变流器将达到其功率额定值，此时，只能减小风轮吸收的能量才能保障机组的安全，于是加入变桨距控制，增大桨距角，继续减小风能利用系数Cp，以维持机组的输出功率稳定在额定值。 （6）切出保护区：当风速继续增大，超过切出风速时，从保护机组的角度出发要将风力机叶片调至顺桨状态，风力发电机组切出电网，实现安全停机。 三、不同厂家在风电机组主要系统的实现上对软硬件采用情况 （1）关于主控系统 主控制器是电控系统的核心，要完成对机组运行参数和状态的检测和监控，同时要建立良好的人机交互界面和远程通讯的功能。 在主控系统的硬件上，几乎所有的厂家都选择PLC作为主控制器PLC系统因为构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长，也能进行连续过程的PID回路控制，并能与上位机构成复杂的控制系统，实现生产过程的综合自动化；使用方便，编程简单，开发周期短，现场调试容易；能适应风电场恶劣的运行环境，可靠性强，所以完全适用于风电领域。 （2）关于变桨系统 变桨距是指风电机组安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力情况大为改善。 作为变桨系统，主要有两大技术路线，如下： 1.电动变桨方式：几乎所有的国内风机制造商以及GE、Enercon、Suzlon、Siemens都是采用该种变桨方式，驱动电机有直流电机和交流电机之分，传动方式有齿轮齿圈传动和齿形皮带传动（仅有金风一家）之分。 2.液压变桨方式：以Vestas和Gamesa两大国际风机巨头为代表。 两种变桨方式各有优缺点，两种系统在基本功能方面几乎是一致的，而在细节方面各有利弊，目前在电动型应用领域更为广泛。 （3）关于变流系统
控制系统的数学模型[]
第二章控制系统的数学模型 2-1 什么是系统的数学模型？大致可以分为哪些类型？ 答定量地表达系统各变量之间关系的表达式，称工矿企业数学模型。从不同的角度，可以对 数学模型进行大致的分类，例如：用来描述各变量间动态关系的数学模型为动态模型，用来描述各变量间稳态关系有数学模型为静态模型；数学模型中各变量与几何位置无关的称为集中参数模型，反之与几 何位置有关的称为分布参数模型；变量间关系表现为线性的称为线性模型，反之非线性模型；模型参数与时间有关的称为时变模型，与时间无关的称为时不变或定常模型；以系统的输入、输出变量这种外部特征来描述系统特性的数学模型称为输入输出模型，而以系统内部状态变量描述的数学模型称为状态空 间模型；等等。 2-2 系统数学模型的获取有哪几种方法？ 答获取系统数学模型的方法主要有机理分析法和实验测试法。 机理分析法是通过对系统内部机理的分析，根据一些基本的物理或化学变化的规律而导出支配系统运动规律的数学模型，这样得到的模型称为机理模型。 实验测试法是通过对实际系统的实验测试，然后根据测试数据，经过一定的数据处理而获得系统的数学 模型，这样得到的模型可称为实测模型或经验模型。 如果将上述两种方法结合起来，即通过机理分析的方法预先得到数学模型的结构或函数形式，然后对其 中的某些参数用实验辨识的方法来确定，这样得到的数学模型可称为混合模型。这是介于 上述两种方法之间的一种比较切合实际的应用较为普遍的方法。 2-3 通过机理分析法建立对象微分方程数学模型的主要步骤有哪些？ 答主要步骤有： ⑴根据系统的控制方案和对象的特性，确定对象的输入变量和输出变量。一般来说，对象的输出变量为系统的被控变量，输入变量为作用于对象的操纵变量或干扰变量。 ⑵根据对象的工艺机理，进行合理的假设和简化，突出主要因素，忽略次要 因素。⑶根据对象的工艺机理，从基本的物理、化学等定律出了，列写描述 对象运动规律的原始微分 方程式（或方程式组）。 ⑷消去中间变量，推导出描述对象输入变量与输出变量之间关系的方程式。 ⑸根据要求，对上述方程式进行增量化、线性化和无因次化的处理，最后得 出无因次的、能够 描述对象输入变量与输出变量的增量之间关系的线性微分方程式（对于严重非线性的对象，可进行分段 线性化处理或直接导出非线性微分方程式）。 2-4 试述传递函数的定义。如何由描述对象动态特性的微分方程式得到相应的传递函数？并写出传递函数的一般形式。 答对于线性定常系统、对象或环节的传递函数的定义可以表述为：当初始条 件为零时，系统、对象或环节输出变量的拉氏变换式与输入变量的拉氏变换式之比。 如果已知系统、对象或环节的动态数学模型用下述线性常系数微分方程式来描述： 式中y为输出变量，x为输入变量，表示y(t) 的n阶导数，表示x(t)
过程控制送引风系统设计报告-(2)
课程设计报告 ( 2013 -- 2014 年度第二学期) 名称：过程控制课程设计 题目：风量与炉膛压力控制系统设计 院系：自动化 设计周数： 1周 姓名学号分工成绩 成员 马林 吴家佳 闫萧201009020128 日期：年月日
《过程控制》课程设计 任务书 一、目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业 过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计 说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本 技能训练。 二、主要内容 1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图）； 3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包 括系统功能图和系统逻辑图）； 4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5．编写设计说明书。 三、进度计划 序号设计(实验)内容完成时间备注 1 下达任务，查找资料周一、周二 周二、周三 2 制定控制方案，绘制控制系统SAMA 图 3 仿真试验、撰写设计说明周三、周四 4 答辩周五 四、设计（实验）成果要求 1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图； 2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线； 3．撰写设计报告 五、考核方式 提交设计报告及答辩 学生姓名： 指导教师： 年月日
风量与炉膛压力控制系统设计 一：对象特性分析 1.送风控制系统 炉燃烧控制系统是火力发电机组主要的控制系统之一，而送风调节系统的调节作用是这一系统能顺利工作的前提，送风调节系统的任务是通过调节送风机入口挡板,使烟气中的含氧量保持最佳值, 从而保证锅炉燃烧系统配置最佳定燃比使锅炉达到最高的热效率。恰使燃料完全燃烧所需的空气量标为理论空气量，实际上按理论空气量无法达到完全燃烧的目的, 一般总要使送风量比理论空气量多一些。 送风系统的被控对象为炉膛，它是惯性和迟延都比较小的自衡对象。调节量之一为送入膛的空气量，当空气量不变，燃料量增加时，使空气量与燃料量比值下降，烟气中的含氧量降低，当燃料量不变，空气量增加时，烟气中的含氧量增加，控制系统应使送风量与燃料量协调变化，以保证经济性。 2.引风控制系统 引风控制系统即负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。锅炉烟道对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似地认为是一个比例环节。这是一类特殊的被控对象，简单的单回控制系统并不能保证被控质量，因为被调量的反应太灵敏以致会激烈跳动。考虑到该系统的被调量(炉膛负压)反应了引风量和送风量之间的平衡关系，明显的改进措施是辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变引风量。 二：控制系统原理图 送风控制系统采用烟气含氧量作为校正信号，如方框图所示。它是一个串级比值控制系统，主调节器（调节器1：氧量校正调节器）接受氧量定值信号。副调节器接受燃料信号，反馈信号及氧量校正调节器的输出，副回路用以保证风煤的基本比例，起粗调作用。主回路用来校正烟气含氧量，起细调作用。当烟气中的含氧量高于给定值时，氧量校正器发出校正信号，修正送风控制系统的给定值，使送风调节器减少送风量。经过校正后的送风量将保证烟气中的含氧量等于给定值。 引风控制系统为一单回路控制系统，被调量为锅炉负压，它反映吸风量与送风量之间的平衡关系，所以辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变引风量。 送风系统内回路调节器K为正，为反作用；外回路根据六边形法判断：若输出含氧量增加，偏差E减小；主对象K为正，所以要求阀门输出减小，则副调节器输出减小，副调节器输入减小，主调节器输出U减小，所以主调节器为反作用。引风系统根据原理方框图，调节器的增益K为正，为反作用。