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电厂自动控制第三章 热工自动调节系统的分析与整定（一） 彭司华 浙江大学电厂热能动力及自动化研究所 目录 3.1 热工对象的动态特性及调节系统性能指标 3.1.1 热工对象动态特性的特点 3.1.2 热工调节系统的性能指标 3.2 三种基本调节规律调节作用分析 3.3 单回路调节系统的分析及Matlab计算及仿真 3.4 单回路调节系统的整定方法 3.5 复杂调节系统 3.5.1串级调节系统的分析及Matlab计算及仿真 3.5.2 前馈调节系统的分析及Matlab计算及仿真 3.5.3 大延迟系统的分析及Matlab计算及仿真 3.5.4 解耦控制系统设计 3.1 热工对象的动态特性及调节系统性能指标 3.1.1 热工对象动态特性的特点 （1）热工设备作为一个调节对象，它必须是一个不振荡环节。 （2）一般用解析的方法很难得到动态特性的精确表达式，常用阶跃响应曲线（飞升曲线）来获得对象的动态特性。 （3）一般是多输入对象，施加的扰动不同，飞升曲线也不同。因此，一般需做最主要的扰动即内部扰动下的动态特性。 （4）典型的热工对象的飞升曲线有两种：一是有自平衡能力的对象，二是无有自平衡能力的对象。 有自平衡能力的对象 延迟时间τ 自平衡系数ρ=1/K=x0/y∞ 时间常数T 传递函数: 无自平衡能力的对象 延迟时间τ 响应时间Ta 传递函数: 建立热工过程属性模型的方法 机理法建模 根据生产过程中实际发生的变化过程，写出各种有关的平衡方程。如能量平衡方程，热平衡方程…… 测试法建模 只用于建立输入输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。它的主要特点是把被研究的对象视为黑匣子，完全从外部特性上测试和描述它的动态特性，不需要深入掌握其内部机理。 测试法建模的具体步骤 1. 选定模型的的结构 2. 确定传递函数参数 测试法建模的具体步骤 1. 选定模型的的结构 对于自平衡对象，一般选三种形式： （1）一阶惯性环节加纯延迟 （2－1） （2）二阶或n阶惯性环节加纯延迟 （2－2） (2 －3) （3）用有理分式表示的传递函数 （2－4） 测试法建模的具体步骤 对于非自平衡对象，一般选下列形式： (2-5) 测试法建模的具体步骤 2.确定传递函数参数的方法 （1）作图法 K=y∞/x0 2.确定传递函数参数的方法 （2）两点法确定式（2－2），（2－3）参数K、 τ、T1、T2。 两点法 （2－6） 令 （2－7） 这样就把y(t)转换成无量纲形式。 与式(2-6)对应的阶跃响应为： (2-8) 两点法 根据式（2－8），就可以利用阶跃响应曲线上的两个点的数据[t1, y*(t1)]和[t2, y*(t2)]确定参数T1和T2。 习惯上分别取y*(t)分别 等于 0.4和0.8，这样就可以从曲 线上定出t1和t2，从而 得出联 立方程：