燃煤锅炉燃料与空气的比值控制系统Simulink仿真

1) 保证锅炉汽包水位维持在设定值的-45mm~45mm范围内波动； 2) 保证锅炉实现经济燃烧，运行过程中不出现冒黑烟现象；

3) 维持蒸汽压力在1.2~1.3Mpa，保证蒙牛集团的用汽需求，并且在运行过程

中，炉排调节平缓，防止炉链因突然加速而断裂；

然后，根据我们选择的郑锅DZL系列快装链条炉排锅炉，以及它的燃烧控 制系统控制的要求和主要技术指标及要求，经过参考一些论文[7]和书籍，我们得到了系统中各环节的近似动态微分方程[1]。

但是还有一种更好的方法，来获得系统中各环节的微分方程：给系统一个阶跃输入，然后测试系统的阶跃响应曲线，经过滤波处理及频率响应特性分析后，就可以更精确的得到系统的传递函数，由于实验场地、实验条件等原因的限制，所以我们只能参考其他人的研究成果，来近似的到各系统的传递函数。 1、 燃料流量被控对象的传递函数为：

燃料流量被控对象的微分方程为：

?(t)?xo(t)?2?xi(t)?12?xo ??xo(t)?xi(t?3)由此可得燃料流量被控对象的传递函数为：

G(s)?2e?3s 12s?1 (6.1)

(6.2)

2、 燃料流量至蒸汽压力关系为：

G(s)?4

3、 燃料流量检测变换系统数学模型为：

G(s)?1

4、 燃料流量与控制流量比值为：

G(s)?2

5、 空气流量被控对象为:

空气流量被控对象的微分方程为：

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?(t)?xo(t)?2?xi(t)?10?xo ??xo(t)?xi(t?2)由此可得空气流量被控对象的传递函数为：

G(s)?2e?2s

10?s?1 (6.3)

(6.4)

6、 炉膛负压控制引风量与负压关系：

炉膛负压控制风量与负压关系的微分方程为：

?(t)?xo(t)?6?xi(t)?5?xo ??xo(t)?xi(t?1) (6.5)

由此可得炉膛负压控制引风量与负压关系的传递函数为：

G(s)?6e?s 5?s?1 (6.6)

7、 送风量对负压的干扰：

送风量对负压干扰的微分方程为：

?(t)?xo(t)?2?xi(t) 2?xo由此可得送风量对负压干扰的传递函数为：

G(s)?2 2?s?1 (6.7)

(6.8)

七、 系统的相对稳定性分析

从Nyquist稳定判据可推知：若系统开环传递函数在[s]平面的右半平面的极点数P=0，则闭环系挺稳定，且当开环Nyquist轨迹离点(?1,j0)越远，则其闭环系统的稳定性越高；开环Nyquist轨迹离点(?1,j0)越近，则其闭环系统的稳定性越低[1]。

这便是通常所说的系统的相对稳定性，它通过Gk(j?)对点(?1,j0)的靠近程度来表征，其定量表示为相位裕度?和幅值裕度Kg。 1) 燃料流量控制系统

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燃料流量被控对象的传递函数为：

G(s)?2e?3s

12?s?1 (7.1)

MATLAB程序[2]：

G_Fuel=tf(2,[12,1],'inputdelay',3); margin(G_Fuel);

[Gm,Pm,Wg,Wp]=margin(G_Fuel)

经Simulink仿真，由图7.1可知无调节器时，燃料控制系统开环稳定，幅值稳定裕度为10.8dB，相位稳定裕度为95.2dB，对应增益为3.4673。 2)

空气流量控制系统

空气流量被控对象的传递函数为：

G(s)?2e?2s

10?s?1 (7.2)

MATLAB程序：

G_Air=tf(2,[10,1],'inputdelay',2); margin(G_Air);

[Gm,Pm,Wg,Wp]=margin(G_Air)

经Simulink仿真，由图7.2可知无调节器时，燃料控制系统开环稳定，幅值稳定裕度为12.6dB，相位稳定裕度为100dB，对应增益为4.2512。 3)

负压控制系统

引风量与负压关系的传递函数为：

G(s)?6e?s 5?s?1 (7.3)

MATLAB程序：

G_LeAir_NegPres=tf(6,[5,1],'inputdelay',1); margin(G_LeAir_NegPres);

[Gm,Pm,Wg,Wp]=margin(G_LeAir_NegPres)

经Simulink仿真，由图7.3可知无调节器时，燃料控制系统开环稳定，幅值

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稳定裕度为3.03dB，相位稳定裕度为31.8dB，对应增益为1.4171。

图7.1 燃料被控对象Bode 图

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