毕业论文：S7-300_PLC中锅炉流量-温度前馈反馈控制设计 ㊣ 精品文档 值得下载

为动态前馈控制及静态前馈控制。

动态前馈控制当前馈控制作用力求在任何时刻均实现对干扰的补偿，通过合适的前馈控制规律的选择，使得干扰经过前馈控制器至被控量这通道的动态特性与对象干扰通道的动态特性完全致，并使它们的符号相反，便可达到控制作用完全补偿干扰对被控变量的影响。

此时前馈控制器的。

静态前馈控制在有些实际生产过程中，并没有动态前馈控制那样高的补偿要求，而只需要在稳定工况下实现对干扰量的补偿。

此时，前馈控制器的输出量与输入两呈定比例关系，而与时间因子无关，前馈控制就成为静态前馈控制。

则此时的为静态系数。

以下列出前馈控制与反馈控制的些不同前馈控制克服干扰比反馈控制及时。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计前馈控制时按照干扰作用的大小进行控制的，如控制作用恰到好处，般比反馈控制要及时。

前馈控制属于开环控制系统。

前馈控制系统是个开环控制系统，这点从种意义上来说是前馈的不足之处。

反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制的效果并不通过反馈加以检验，因此前馈控制对被控对象的特性掌握必须比反馈控制清楚，才能得到个较合适的前馈控制作用。

前馈控制使用的是对象特性而定的专用控制器。

般的反馈控制系统均采用通用类型的控制器，而前馈控制器是专用的控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器的形式将是不同的。

种前馈控制作用只能克服种干扰。

由于前馈控制作用是按干扰进行工作的，而且整个系统是开环的，因此根据种干扰设置的前馈控制只能克服这干扰，而对于其他干扰，由于这个前馈控制器无法感受到，也就无能为力了。

而反馈控制只能用个控制回路就可克服多个干扰，所以说这点也是前馈控制系统的个弱点。

前馈反馈控制系统单纯的前馈往往不能很好的补偿干扰，存在着不少局限性，主要是单纯前馈不存在被控变量的反馈，即对于补偿的效果没有检验的手段。

这样在前馈作用的控制结果并没有最后消除被控变量偏差时，系统无法得到这信息而做进步的校正。

其次，由于实际工业对象存在着多个干扰，为了补偿他们对被控变量的影响，势必要设计多个前馈通道，这就增加了投资费用和维护工作量。

因此，个固定的前馈模型难以获得良好的控制品质。

为了解决这局限性，使得我们的控制系统能达到控制要求，可以将前馈与反馈结合起来使用，构成所谓前馈反馈控制系统。

在该系统中可综合两者的优点，将反馈控制不易克服的主要干扰进行反馈控制，这样，既发挥了前馈校正及时的特点，又保持了反馈控制能克服多种干扰并对被控变量始终给与检验的优点，因而这种控制方式是过程控制中较有发展前途的控制方式。

综上所述，前馈反馈控制系统的优点在于由于增加了反馈控制回路，大大简化了原有前馈控制系统。

只需对主要的干扰进行前馈补偿，其他干扰可由反馈控制予以校正。

反馈回路的存在，降低了前馈控制模型的精度要求，为工程上实现比较简单的通用型模型创造了条件。

负荷或工况变化时，模型特性也要变化，可由反馈控制加以补偿，因此具有定的自适应能力。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计锅炉流量水温前馈反馈控制系统分析及控制方案选择本次设计针对的是锅炉内胆水温的控制。

在设计中我们需要在内胆内注满水，水的温度做为我们的控制对象。

锅炉外胆的循环水做为冷却水，并且使冷却水流量做为个主要扰动信号，用前馈控制器来补偿流量扰动对对象的影响。

在以往的实验中我们发现温度对象的控制滞后比较大。

并且由于实验条件有限外胆冷却水也不能保证温度恒定不变，所以我们在设计系统时也可以使内胆水流动保持个动态平衡。

这样使得对象的热惯性减小并使控制的滞后更小。

很明显，在这个系统中外胆流量的变化将做为系统的主要扰动。

我们默认为它是可测而不可控的，因此为了在流量扰动影响到内胆温度之前就将其消除就可以采取前馈补偿。

而整个温度控制我们直接可以做成个温度单回路系统。

前馈反馈控制环节可由电磁流量传感器计算机接触器加热器组成前馈补偿系统，计算机接触器加热器温度传感器组成反馈加热系统，即主要由计算机接触器加热器电磁流量传感器温度传感器组成前馈反馈控制系统。

图为前馈反馈控制系统方框图。

图前馈反馈控制框图其中前馈补偿和控制都由编程实现。

由于对系统控制补偿要求不高，同时温度对象的传递函数难以求得，所以在实现前馈补偿时我们用的是静态前馈补偿。

控制算法的实现基础和系统说明及组态介绍即可编程控制器，英文全称是。

是种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程是可编程逻辑电路，值，所以需要进行数值类型间的运算转换以便端能够识别。

由于智能电动调节阀的量程是，所以我们把采集的流量值除以电动调节阀的满量程，再乘以转换为调节阀满量程的百分数即间的实数，这样端就能接收扰动流量并能够进行运算。

然后我们要编写控制器，并引入前馈扰动。

在这里我们需要用到运算控制块，如图所示中锅炉流量温度前馈反馈控制设计图控制和实现前馈补偿在中采用数据块寻址的方式，具体参数地址见数据块，为前馈补偿的引入，端为运算的输出这个输出为的浮点数。

接下来要将的输出作为脉冲发生器的输入端转换成具有恒定周期的脉冲序列来控制继电器的通断。

继电器通断来控制接触器，从而通过接触器控制加热丝的通断。

图为功能块。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计图脉冲发生器为的输入，为的输出。

在程序中和的各个参数在和中设置。

和作为两个数据块伴随着和生成。

在和中每个变量都有各自在数据块存储区的地址，如等。

根据这些个地址我们在组态软件中也可以通过这些地址检测到控制过程中各个值得变化情况。

本次寻址方式采用的是背景数据块寻址。

图为背景数据块中的主要数据设置。

首先将设置为避免手动输出。

由于只是控制加热丝的通断，所以我们只需要用到单极性两级控制，将设置为即可。

为防止接触器通断频繁，通过设置最小脉冲最小通段时间为以增加开关元件和执行机构的使用寿命。

因为的循环中断时间为即调用次，由于控制器的输出周期为，所以每调用次。

就调用次，即控制精度为。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计图数据块图为背景数据块的设置。

同样首先将设置为。

再将，设置为，设置为使成为个控制器必要时可加上微分。

因为我们设定的温度控制值为，所以将设定为。

图数据块控制程序调试及监控中锅炉流量温度前馈反馈控制设计参数整定的方法很多，概括起来有两大类是理论计算整定法。

它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单易于掌握，在工程实际中被广泛采用。

控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法反应曲线法和衰减法。

二种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。

但无论采用哪种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。

在实际调试中，只能先大致设定个经验值，然后根据调节效果修改。

对于温度系统，分，分对于流量系统，分对于压力系统，分对于液位系统，分参数的调整经验为对于比例控制来说，将比例度调到比较大的位置，逐步减小以得到满意的曲线。

对于比例积分来说，先将积分时间无限大，按纯比例作用正定比例度。

得到满意曲线后，将比例度放大，将积分时间由大到小加入，直到获得满意曲线。

对于控制，先将微分时间置零，按照调比例积分控制方法得到满意取先后将比例度将到比原值小位置，适当减小积分时间后，将微分时间逐渐加大，直到获得满意的曲线。

参数整定的基本判断响应曲线震荡频繁，系统稳定度不够，需加大比例度。

系统偏差大，并且趋于非周期过程，需减小比例度。

曲线波动大，增加积分时间以消除余差。

曲线震荡频繁，稳定度低且曲线偏离给定值后长时间不回来，需减少积分时间。

曲线最大偏差大且衰减慢，需增加微分时间。

曲线震荡频繁，可以适当减少微分时间。

在整定参数过程中由于加热丝功率相对锅炉较大。

因此在加热时热惯性很大，般当加热丝停止加热时温度能超调两度左右。

因此我们在选择控制器时定要使用控制，使控制器能够提前调节。

根据经验值，我们首先将设为，设为，关闭微分作用。

图是无微分作用下的温度曲线图。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计图作用下的温度曲线我们通过观察稳定时间较长大约分钟，温度控制达不到预想的效果。

因此我们加入微分作用，把设为。

在更改参数之后，控制效果较好。

图为作用下的温度曲线。

图作用下的温度曲线在整定参数时我们加入微分作用，是起到个提前调节作用二是使得输出有定震荡，使得当温度接近设定值时通断频繁点。

这样能减小热惯性对温度值的影响。

通过观察稳定时间明显缩短，大约分钟作用。

通过多组数据的实验比较，我们得出了组比较理想的参数整定后的温度曲线图如图所示。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计图温度曲线图中直线表示温度设定值。

初始设定值是，而后将设定值改为。

可以看出超调在左右，稳态误差在左右。

前馈控制程序调试及监控为了表现出前馈设计对系统的补偿作用，我们再进行两组实验比较加入少许的流量扰动情况无前馈补偿时实验结果如图所示图无前馈作用中锅炉流量温度前馈反馈控制设计情况二有前馈补偿时实验结果如图所示图有前馈作用从图和图比较可知当加上前馈作用时上升的温度曲线波纹较小，上升比较平稳。

说明前馈补偿对外界的流量扰动起到了定的作用。

最后我们把调试好的参数和前馈补偿综合在起进行组比较完整的实验，实验结果如图所示图流量温度曲线设定温度为度，当前温度为度。

在加热的过程中我们手动加入流量扰动点时刻，流量变化如图右图所示。

经过段时间的加热从图中可以看到流量波动时对温度曲线没有产生太大影响，最终温度达到了设定的温度，误差不到度，可见前馈补偿起到定作用。

中锅炉流量温度前馈反馈控制设计结束语我们最终比较顺利的完成了这次设计。

锅炉内胆水温前馈反馈控制系统的温度设定值在时，超调量小于，稳态误差在左右达到了控制要求。

通过这次设计我们基本掌握了工程实际中对三个参数的整定方法，并且通过观察的控制器的输出变化情况对这三个参数在控制中所起的作用有了更深刻的理解。

当然我们在做这次设计中还是遇到了些问题。

在我们做设计时由于试验设备都是以前已经准备好的，因此在设