热工自动控制B 总复习2016

在电站生产领域，自动化（自动控制）包含的内容有哪些？数据采集与管理；回路控制；顺序控制及联锁保护。

电站自动化的发展经历了几个阶段，各阶段的特点是什么？人工操作：劳动密集型；关键生产环节自动化：仪表密集型；机、炉、电整体自动化：信息密集型；企业级综合自动化：知识密集型；比较开环控制系统和闭环控制系统优缺点。

开环：不设置测量变送装置，被控制量的测量值与给定值不再进行比较，克服扰动能力差，结构简单，成本低廉；闭环：将被控制量的测量值与给定值进行比较，自动修正被控制量出现的偏差，控制精度高，配备测量变送装置，克服扰动能力强；定性判断自动控制系统性能的指标有哪些？它们之间的关系是什么？指标：稳定性、准确性、快速性。

关系：同一控制系统，这三个方面相互制约，如果提高系统快速性，往往会引起系统的震荡，动态偏差增大，改善了稳定性，过渡过程又相对缓慢。

定性描述下面4 条曲线的性能特点，给出其衰减率的取值范围。

粉：等幅震荡过程，ψ=0；绿：衰减震荡过程，0<ψ<1；红：衰减震荡过程，0<ψ<1；蓝：不震荡过程，ψ=1；在热工控制系统中，影响对象动态特性的特征参数主要有哪三个？容量系数，阻力系数，传递迟延纯迟延与容积迟延在表现形式上有什么差别，容积迟延通常出现在什么类型的热工对象上？容积迟延：前置水箱的惯性使得主水箱的水位变化在时间上落后于扰动量。

纯迟延：被调量变化的时刻，落后于扰动发生的时刻的现象。

纯延迟是传输过程中因传输距离的存在而产生的，容积迟延因水箱惯性存在的有自平衡能力的双容对象建立热工对象数学模型的方法有哪些？机理建模：根据对象或生产过程遵循的物理或化学规律，列写物质平衡、能量平衡、动量平衡及反映流体流动、传热等运动方程，从中获得数学模型。

实验建模：根据过程的输入和输出实测数据进行数学处理后得到模型了解由阶跃响应曲线求取被控对象数学模型的方法、步骤及注意事项，能对切线法、两点法做简单的区分。

注意事项：1实验前系统处于需要的稳定工况，留出变化裕量；2扰动量大小适当，既克服干扰又不影响运行；3采样间隔足够小，真实记录相应曲线的变化；4实验在主要工况下进行，每一工况重复几次试验；5进行正反两个方向的试验，减小非线性误差的影响。

方法：有自平衡无延迟一阶对象：切线发和0.632法；有自平衡有延迟一阶对象：切线发和两点法；有自平衡高阶对象：切线发和两点法；无自平衡对象：一阶近似法和高阶近似法PID 控制器（包括各种组合形式）的数学表达式、特点、应用场合及注意事项。

P ：u(t)=Kpe(t),U(s)=KpE(s),特点：调节及时，迅速；调节结束后偏差信号仍在；调节过程结束，被调量偏差仍在；I ：u(t)=1Ti ⁄∫e(t)dt ,U(s)=1TiS ⁄E(s)特点：无差调节；综合了比例调节与积分调节的优点；保持比例带不变，减小积分时间会使稳定性下降；D ：u （t ）= T D de(t)/dt, U(s)=T D sE(s)微分作用通常不单独使用，请简述原因。

调节器本身存在不灵敏区；在较小扰动下被调量的变化量和变化速率很小；在调节器无法感知误差微小变化的情况下，误差会积累成一个较大的值 比例作用中分别加入积分和微分作用后，控制系统性能和稳定性会有哪些变化？为保持控制性能，相应参数应做哪些调整？加入积分作用：稳定性下降，克服了单纯比例作用不能消除稳态偏差的缺点和单纯积分作用控制不及时的缺点；加入微分作用：稳定性提高，抗干扰能力变差，对高频干扰具有放大作用。

调整：PI 适当增大比例带，适当减小Kp 来补偿由于积分作用引起的稳定性下降；PD 适当增大比例增益，优化系统性能；PID 减小动态偏差，缩减调节时间，减小比例带和积分时间PID 控制器的整定方法有哪些？各有什么特点？分别适用何种类型的被控对象？方法：临界比例带法；衰减曲线法：操作简单，易掌握，但由于难以判断曲线是否达到4:1或10:1从而难获得其比例带和周期。

经验法：凭经验试凑调节器参数，方法简单但工作量大；动态参数法。

简述控制系统被调量和调节量的选取原则及注意事项。

被调量：一般情况下，欲维持的工艺参数就是系统的被调量；实际生产过程中，有时需要将间接参数作为被调量；调节量：选择工艺上允许作为控制手段的变量；不应选择工艺上的主要物料量以及不可控的变量简述纯迟延环节对控制系统性能的影响（根据其所处位置不同分别论述）。

迟延发生在流入侧：控制作用将不能及时影响被调量；迟延发生在流出侧：将造成调节器在被调量发生变化时不能立即动作简述SAMA 的定义及基本图例。

会用SAMA 绘制简单的闭环控制系统，满足一定的功能需求。

定义：美国科学仪器制造协会所采用的绘制图例 简述磨煤机控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。

控制任务:保证磨煤机磨出煤粉细度符合规定；保证其出口风煤混合物的温度；系统结构：磨煤机负荷控制回路；磨煤机入口负压控制回路；磨煤机出口温度控制回路；功能：负荷控制，保证煤粉细度前提下，使磨煤机工作在最大负荷下；入口负压，维持制粉系统通风量，同时保证系统各点负压；出口温度，调节热风门挡板开度从而控制系统出口温度简述除氧器控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。

控制任务：使工质达到相应压力的饱和温度，并除去溶于水中的氧；系统结构：除氧器压力控制系统：采用控制除氧器蒸汽空间压力来控制给水至饱和温度；除氧器水位控制系统：使除氧器的水箱水位维持在允许范围内简述串级控制系统的结构、功能特点及适用场合（对象）。

特点：具有很强的克服内扰的能力。

可以减小副回路的时间常数，改善对象的动态特性，提高系统的工作频率；具有一定的自适应能力。

适用场合：过热蒸汽温度串级控制简述串级控制系统副回路的设计原则。

副回路应把生成系统的主要干扰包括在内；选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去；主副对象的时间常数应适当匹配简述过热蒸汽被控对象的特点及控制难点。

特点：有延迟，有惯性，且有自平衡能力；难点：蒸汽扰动，烟气扰动，减温水量扰动画出过热汽温串级控制系统方框图。

为什么要对过热蒸汽温度采用分段控制，特点是什么？特点：每段都是独立的气温控制系统；分段控制不仅使过热器出口气温保持稳定，也使中间各段气温保持稳定，有利于管道安全；各段控制器参数分别定整；控制系统复杂了，参数整定，调试，维护量大学会分析过热蒸汽温度控制SAMA 图。

主蒸汽温度控制系统组态图由哪两部分组成？各有什么功能？主蒸汽温度控制系统中的温度给定值是如何产生的？为什么？导前微分控制系统的特点。

导前微分控制系统等效成串级控制系统时的主副调节器分别是什么？导前微分控制系统中，微分器能换成比例环节吗？为什么？特点：等效改善了被控对象的动态特性；减小动态偏差，改善控制品质；有很强的克服内扰的能力再热汽温的控制方式有哪些？哪种最经济？其中哪些属于烟气侧控制？烟气侧控制：烟气挡板控制，烟气再循环控制，燃烧器摆角控制；蒸汽侧控制：汽-汽交换器控制，喷水减温控制；前馈控制系统的特点是什么？一个反馈控制系统中加入前馈环节对系统稳定性有何影响? 前馈—反馈复合控制系统的组成和特点是什么？对系统稳定性有何影响? 前馈—反馈复合控制系统的组成和特点是什么？特点：干扰一旦出现，调节器直接根据检测到的干扰大小和方向按一定的规律进行检测。

干扰发生后，被控制量发生变化前，控制作用就产生了，节省了反馈控制的“两段时间”，控制作用及时。

复合特点：1、引入反馈控制后，前馈控制的补偿条件不变；2、前馈控制器的形式与反馈的位置有关3、引入前馈控制后，系统稳定性不受影响。

汽包锅炉给水控制系统的任务是什么？汽包锅炉给水控制系统中的三冲量分别是什么？说明为什么要引入三个冲量信号？三冲量：蒸发量、流量、给水量；任务：维持汽包水位，维持给水量；什么是虚假水位现象？汽包锅炉给水控制系统中如何克服虚假水位现象？与单级三冲量系统比较，分析串级三冲量系统的组成与优缺点？虚假水位：从物质平衡角度来看，蒸发量突然增加时，其高于给水量，水位理应下降，但蒸汽流量扰动下，实际水位先上升后下降，这种现象称为虚假水位。

采用双冲量给水控制系统克服虚假水位。

串级:整定回路相对独立，易整定，单级中的αw为等效比例带，要考虑静态反馈。

单级：内外回路相互影响，αw=1，不需要静态配合，可附加前馈冲量，汽机甩负荷，锅炉仍要维持低负荷运行时，H要保持给定值，串级调节时间长。

什么是给水全程控制？给水全程控制的特殊任务有哪些？什么是一段控制? 两段控制？给水全程控制：在锅炉给水全过程中实现自动控制，即自动保持汽包水位以及给水流量在适当范围内。

任务：1、满足给水量，保证给水泵安全2、随负荷变化实现单、三冲量切换控制3、低负荷时能够对信号准确测量4、随负荷变化实现设备无扰切换运行；一段制：由一套控制系统满足给水全过程中给水量调节的要求，同时保证给水泵工作安全；二段制：以上任务由两套控制系统完成。

了解给水全程控制系统中单、三冲量系统之间无扰切换的实现原理。

单、三冲量切换根据负荷的变化来进行系统切换在25%MCR左右进行；为了防止负荷调动造成系统频繁切换切换值设置了10%的滞环。

什么是给水泵的安全工作区？如何保证给水泵工作在安全区内？原理：由泵的上下限特性，最高转速n(max)和最低转速；泵出口最高压力和最低压力围成的阴影区域。

如何保证：设置再循环管道，设置给水调节阀。

给水全程控制系统中，学会分析给水全程控制系统方案的组成与并指出其优缺点（重点讨论方案4、5、6）。

什么是比值控制？有哪些分类方法？比值控制方案有哪些？比值控制保持两个变量按比例变化的控制方式；按性质：定比值控制、变比值控制；按结构：简单比例控制、复杂比例控制。

燃烧控制系统的任务、控制手段以及相应的平衡关系是什么？燃烧控制系统基本方案有哪些？如何进行分析。

任务：维持蒸汽压力稳定；手段：调节燃烧量；平衡关系：蒸汽压力稳定与能量供需平衡相互影响；确保燃烧过程经济：调整送风量；方案：1、燃料-空气系统 2、带氧量校正的燃料-空气系统分析带氧量校正的“燃料-空气”系统中，送风量控制子系统中为什么采用烟气含氧量信号作串级校正？引入锅炉烟气含氧量信号O2，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量之间的比值进行修正。

为保证燃烧控制系统的经济燃烧，通常使用风煤交叉限制逻辑，绘制该逻辑并说明其工作原理。

升负荷：先加风，后加煤；降负荷：先减煤，后减风如何衡量多变量系统的耦合程度？从调节量uj 到被调量yi通道的相对增益的定义是什么？其物理意义是什么?各调节通道的入值越接近1，系统间的耦合越小。

定义：第一放大系数与第二放大系数的比值解耦控制系统的设计方法有哪些? 各有何特点? 简化解耦网络的方法有哪些?①串联补偿法: 实现了各被调节量的单变量控制；但若被调节量任一个发生扰动，将影响其他被调节量②反馈补偿法：消除了所以交叉通道的关联；但实现起来麻烦，系统结构复杂③单向串联补偿法：④单向反馈补偿法：可等效成非理想单向串联补偿网络⑤和差补偿法：系统结构简单，不需要采用复杂的补偿网络，实现容易简化：静态解耦，低阶动态解耦直流锅炉的特点是什么？直流锅炉控制系统得的关键问题有哪些？汽包锅炉和直流锅炉(或超临界锅炉)中调节主汽温度的手段有什么不同？特点：①无汽包，不用或减少下降管，工艺简单，造假低；②给水泵必须有较高压头，机械损失大；③不必过多考虑金属应力变化，机组启停速度快；④蓄热容积小，对热负荷变化敏感，对控制系统要求高直流锅炉关键问题：①燃水比②中间点温度（微过热汽温）③汽温控制与负荷控制之间存在关联直流炉调节主汽温手段：燃水比为粗调，喷水减温细调；汽包炉调节主汽温手段：调节减温水流量分析燃烧率、给水流量分别变化时直流锅炉出口蒸汽温度的变化情况及原因。