火電廠自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)

《火電廠自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)》是根據(jù)作者多年對(duì)熱工技術(shù)人員的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，從電廠對(duì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，以控制理論與工程應(yīng)用相結(jié)合的角度，研究了古典控制理論的基本概念、基本原理和基本方法。并結(jié)合電廠實(shí)際，重點(diǎn)討論了控制理論在熱工控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、改造與調(diào)試過(guò)程中的理論指導(dǎo)作用。全書共分為六章，第一、二章講述基礎(chǔ)知識(shí)，第三章針對(duì)熱工過(guò)程的特點(diǎn)講述了系統(tǒng)的建模方法，第四、五章和第六章分別講述了時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法，通過(guò)常見熱工被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性和熱工控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，研究了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能影響的本質(zhì)特征。

《火電廠自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)》可作為大型火電廠生產(chǎn)技術(shù)人員培訓(xùn)的首選基礎(chǔ)理論教材，也可作為職工大學(xué)、函授大學(xué)“熱工過(guò)程自動(dòng)化”和“熱工自動(dòng)化儀表”專業(yè)的教學(xué)用書，并可供自動(dòng)化專業(yè)師生以及從事自動(dòng)化方面工作的工程技術(shù)人員參考。

序言

前言

第一章 緒論

第一節(jié) 自動(dòng)控制理論概述

第二節(jié) 自動(dòng)控制的基本概念

第三節(jié) 自動(dòng)控制的性能指標(biāo)

第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)分類

單元小結(jié)

思考題

第二章 基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)充

第一節(jié) Laplace變換

第二節(jié) 線性微分方程求解

單元小結(jié)

思考題

習(xí)題

第三章 線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

第一節(jié) 數(shù)學(xué)模型的基本概念

第二節(jié) 常用系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的幾種形式

第三節(jié) 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型

第四節(jié) 控制設(shè)備的數(shù)學(xué)模型（只考慮線性模型）

第五節(jié) 構(gòu)成控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)形式

第六節(jié) 系統(tǒng)方框圖及其等效變換

第七節(jié) 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的求取

第八節(jié) 梅遜公式及其在求傳遞函數(shù)中的應(yīng)用

單元小結(jié)

思考題

習(xí)題

第四章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法

第一節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

第二節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能

第三節(jié) 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能

第四節(jié) 時(shí)域分析法在控制系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用舉例

單元小結(jié)

思考題

習(xí)題

第五章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法

第一節(jié) 根軌跡的基本概念

第二節(jié) 一般根軌跡（180°）的繪制法則

第三節(jié) 零度根軌跡的繪制法則

第四節(jié) 參量根軌跡

第五節(jié) 用根軌跡分析控制系統(tǒng)性能

第六節(jié) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化對(duì)根軌跡的影響

第七節(jié) 熱工控制系統(tǒng)根軌跡分析法舉例

單元小結(jié)

思考題

習(xí)題

第六章 控制系統(tǒng)的頻域分析法

第一節(jié) 基本概念

第二節(jié) 典型環(huán)節(jié)的頻率特性曲線的繪制

第三節(jié) 控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的繪制

第四節(jié) 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

第五節(jié) 頻域分析法中的系統(tǒng)性能指標(biāo)

第六節(jié) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化對(duì)開環(huán)頻率特性曲線的影響

第七節(jié) 頻率特性分析法在控制系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用舉例

單元小結(jié)

思考題

習(xí)題

出版社: 中國(guó)電力出版社; 第1版 (2001年6月1日)

叢書名: 大型火電廠生產(chǎn)技術(shù)人員培訓(xùn)系列教材

平裝: 181頁(yè)

正文語(yǔ)種: 簡(jiǎn)體中文

ISBN: 9787508305998

條形碼: 9787508305998

商品尺寸: 25.8 x 17.8 x 0.8 cm

商品重量: 281 g

品牌: 中國(guó)電力出版社發(fā)行部

ASIN: B002WN2EAW

（1）及時(shí)更新自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)組織結(jié)構(gòu)，保證其達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)為了能夠讓火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)充分發(fā)揮其性能，應(yīng)及時(shí)改進(jìn)、更新自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部的各組織結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新?；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)該制定計(jì)劃，及時(shí)安排有工作經(jīng)驗(yàn)的值班人員來(lái)更新自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而保證系能夠達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。例如為了提高火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能，發(fā)電廠的工作人員就應(yīng)該及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有在線檢測(cè)，屏幕顯示，數(shù)據(jù)采集及處理等功能。通過(guò)采集卡掃描從外界采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，將新的數(shù)據(jù)點(diǎn)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，以便數(shù)據(jù)庫(kù)得到及時(shí)更新。

（2）采用誤差檢測(cè)技術(shù)方法檢測(cè)控制系統(tǒng)的故障問(wèn)題，提高系統(tǒng)的性能目前，在對(duì)火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，大都采用誤差檢測(cè)技術(shù)方法。誤差檢測(cè)技術(shù)方法的核心問(wèn)題就是檢測(cè)、分析期望值的偏離誤差。通過(guò)設(shè)置測(cè)量信號(hào)的上、下限來(lái)判斷測(cè)量值是否處在所設(shè)置測(cè)量信號(hào)的上下限范圍之內(nèi)，若不處于范圍之內(nèi)，則認(rèn)為信號(hào)處于不正常狀態(tài)，否則信號(hào)處于正常狀態(tài)。此外，除了要檢測(cè)故障的信號(hào)期望值以外，通常還要附加檢測(cè)測(cè)量信號(hào)的變化速率，若測(cè)量信號(hào)的變化速率處于設(shè)置的上下限之內(nèi)，則認(rèn)為系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。

（3）在火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中引進(jìn)AGC管理模式，提高系統(tǒng)的性能火力發(fā)電廠AGC系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能相當(dāng)豐富，AGC系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程不僅是一個(gè)火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，同時(shí)它還要涉及到電力調(diào)度指令等多方面的環(huán)節(jié)。因此為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)AGC系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的自動(dòng)化控制發(fā)電技術(shù)，不僅僅要提高發(fā)電機(jī)組的工作能力，而且更要增加技術(shù)研究和資金投入，加強(qiáng)研發(fā)力度，努力完善各發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化水平，保障AGC自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)能夠在各個(gè)電網(wǎng)之中充分發(fā)揮其巨大的作用。

（4）在火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的性能隨著我國(guó)電力改革的進(jìn)一步深化，電力企業(yè)近年來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)了競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、廠網(wǎng)分開的運(yùn)行模式。這就迫使火力發(fā)電廠也要不斷的進(jìn)行改革，采取有效的方法來(lái)減小發(fā)電的運(yùn)行成本，從而不斷的提高發(fā)電的生產(chǎn)效率。因此，火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)施是火力發(fā)電廠的必然選擇。目前，在發(fā)電廠火力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)過(guò)程中一般都遵循自動(dòng)化控制水平較高的設(shè)計(jì)原則。例如在進(jìn)行輔助車間部分設(shè)計(jì)時(shí)，大都采用輸煤、水處理、除灰等技術(shù)，集中縮小監(jiān)控點(diǎn)的范圍。建立控制檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合成熟可靠的PLC可編程控制器及以太網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)單元控制室對(duì)整個(gè)輔助車間進(jìn)行控制、檢測(cè)。

（5）在火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的性能火力發(fā)電廠通常都采用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)。應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的閉環(huán)辨識(shí)、在線檢測(cè)、故障報(bào)警以及檢測(cè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否處于正常工作狀態(tài)等功能。

火電廠自動(dòng)控制火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題分析

（1）火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)極易受到外界干擾 火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)較為龐大的系統(tǒng)。但其中的過(guò)熱和再熱汽溫的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)以及積水自動(dòng)系統(tǒng)等是最容易受到外界干擾的部分，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)象體積也比較大。這也是火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制較為常見的問(wèn)題。

（2）調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間較慢,造成控制系統(tǒng)執(zhí)行命令的的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng) 在測(cè)量值與固定值的偏差值不為零的情況下,調(diào)節(jié)器的積分環(huán)節(jié)就會(huì)不斷的起作用,從而引起調(diào)節(jié)器的輸出值也在不斷的發(fā)生變化（只有當(dāng)調(diào)節(jié)器出現(xiàn)積分飽和時(shí)，其輸出值才會(huì)停止變化）。當(dāng)火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器處于飽和狀態(tài)時(shí)，如果當(dāng)偏差值產(chǎn)生變化時(shí),就會(huì)造成調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間變的非常緩慢,這樣就會(huì)引起火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行命令的的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)很多。這不僅沒(méi)有使火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的功能,而且也造成了控制過(guò)程中存在著安全隱患,從而降影響了整個(gè)火力發(fā)電廠的工作效率。

（3）性能分析方法中最小方差控制存在一定的缺陷。在對(duì)火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，最主要的分析方法即是最小方差控制，利用最小方差控制方法進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)。首先，可以直接測(cè)定閉環(huán)回路，直接進(jìn)行性能評(píng)估，不需要增加額外的附加實(shí)驗(yàn)；其次，最小方差控制可以提供豐富的信息，通過(guò)這些信息可以來(lái)對(duì)輸出方差和實(shí)際控制系統(tǒng)輸出最小方差之間的差距進(jìn)行比較，從而對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行掌握，并對(duì)其合理進(jìn)行改善。一旦控制器不能發(fā)揮作用，則需要對(duì)其不穩(wěn)定的原因進(jìn)行分析，對(duì)控制器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而確?；鹆Πl(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但在這期間，利用最小方差進(jìn)行控制，不可避免的會(huì)存在著一些缺陷，從而影響自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。

火電廠自動(dòng)控制火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能分析方法

最小方差控制作為目前評(píng)價(jià)火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的主要分析方法，通常具有一下幾大優(yōu)點(diǎn)。首先，不需要增加額外的附加實(shí)驗(yàn)便可對(duì)閉環(huán)回路進(jìn)行測(cè)定，直接進(jìn)行性能評(píng)估。其次，它提供了相當(dāng)豐富的有效信息，例如利用其提供的信息，來(lái)比較輸出方差和實(shí)際的控制系統(tǒng)輸出最小方差之間的差距，掌握系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，給出合理的改善目標(biāo)。在控制器不能發(fā)揮其作用的情況下，可以通過(guò)分析其不穩(wěn)定的原因，重新設(shè)計(jì)控制器保障火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。不可避免的，最小方差控制也存在著一些缺陷。

發(fā)電廠發(fā)電過(guò)程自動(dòng)控制包括的主要內(nèi)容如下：

①自動(dòng)檢測(cè)：自動(dòng)地檢查和測(cè)量各種物理量、化學(xué)量以及生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)進(jìn)行情況，以此為依據(jù)來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行情況和趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

②自動(dòng)保護(hù)：在發(fā)生事故時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。這樣可以及時(shí)防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備不受更嚴(yán)重的破壞，提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

③順序控制：預(yù)先設(shè)定好程序和條件，運(yùn)行的條件滿足時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行一系列操作，保證了系統(tǒng)的精準(zhǔn)運(yùn)行，同時(shí)還減少了操作人員的工作量。

④自動(dòng)控制：又稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程不在規(guī)定工況下進(jìn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地維持進(jìn)行調(diào)整?；痣姀S的自動(dòng)控制復(fù)雜而艱巨，要對(duì)主機(jī)和輔助設(shè)備同步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，工藝不同采用的控制方法也有區(qū)別，控制系統(tǒng)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都會(huì)有很大差別。對(duì)控制系統(tǒng)分塊分區(qū)域進(jìn)行分析研究，可以把復(fù)雜龐大的系統(tǒng)逐個(gè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。