Задачи и системы адаптивного управления, страница 5

Рис. 2. Система регулирования уровня с компенсацией возмущения

Такая система управления должна учитывать эффект "вскипания" уровня в котлах высокого давления, сущность которого состоит в следующем.

Пусть в какой-то момент времени регулятор расхода пара открывает клапан отвода пара из котла, увеличивая расход перегретого пара . Это должно было бы привести к падению уровня воды в барабане котла, однако в действительности сначала уровень быстро возрастает ("вскипает") и лишь спустя некоторое время начинает уменьшаться. Это связано с тем, что в барабанах котлов высокого давления находится не вода, а пароводяная смесь, объем которой зависит от давления. Увеличение открытия клапана отвода пара приводит к немедленному падению давления над поверхностью испарения в барабане. Объем пароводяной среды увеличивается, что проявляется во временном увеличении уровня. Аналогичное явление (но в другом направлении) происходит при уменьшении степени открытия клапана.

Таким образом, эффект "вскипания" уровня без использования в системе управления информации о расходе и плотности пара привел бы к изменению уровня в ложном направлении: при увеличении нагрузки (расхода пара) регулятор начал бы уменьшать подвод питательной воды в котел и, наоборот, при уменьшении нагрузки - увеличивать подвод питательной воды. Спустя некоторое время после исчезновения эффекта "вскипания" регулятор начинает работать в правильном направлении, но на исправление последствий первоначальной неправильной работы требуется время, что приводит к снижению быстродействия системы управления.

На рисунках 3-6 приведены графики изменения во времени сигналов датчиков системы подготовки перегретого пара ТЭЦ, оснащенной такой системой автоматического регулирования уровня пароводяной смеси в барабане котла (рис. 2).

Из этих графиков видно, что в режиме работы с постоянным расходом перегретого пара, отводимого из котла, эта система регулирования не обеспечивает постоянство уровня пароводяной смеси в барабане котла.

Качество регулирования уровня можно улучшить, если в алгоритме управления использовать математическую модель, учитывающую изменение плотности пароводяной смеси и плотности перегретого пара в барабане котла.

Эту дополнительную информацию получают в цифровой системе адаптивного управления уровнем (рис. 7) при обработке результатов измерений температуры и давления пара в барабане котла.

Рис. 7. Схема цифровой системы управления уровнем

пароводяной смеси в барабане котла

Контроллер системы управления опрашивает текущие значения выходных сигналов датчиков уровня пароводяной смеси в барабане , степени открытия клапана подачи питательной воды , расхода питательной воды , температуры  и давления  перегретого пара в котле, расхода перегретого пара из котла  и формирует управляющее воздействие  на сервомотор привода клапана подачи питательной воды.

Экспериментальные данные используют для обучения априорной модели объекта управления, а управление уровнем пароводяной смеси в барабане котла осуществляют с помощью адаптивной системы управления (рис. 1).

3.  Разработка математической модели САУ

3.1.  Исходные данные

При создании модели следует иметь в виду, что все реальные процессы сложны, и, следовательно, любая попытка построить точное описание объекта управления обычно невозможно. Однако для разработки и анализа основных свойств системы управления с обратной связью обычно можно применять достаточно простые модели при условии, что они описывают существенные особенности решаемой задачи.