《热工过程自动控制技术》章节件三章节

热工过程自动控制Automatic Control of Thermal Process课程代码：02410069学分：3学时：48 （其中：课堂教学学时：44实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：能源与动力工程控制基础适用专业：能源与动力工程教材：《热工过程自动控制》（自编讲义）一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热工过程自动控制》是能源与动力工程专业教学计划中重要的专业技术基础课，它是在自动化技术、计算机技术、通讯技术、电子技术、传感技术、测量技术、先进制造技术、管理学等课程知识的基础上，将自动控制原理应用到热工过程的一门应用科学。

通过本课程的学习，使学生掌握热工过程自动控制的基本原理以及必要的理论知识和工程实践能力，为学生毕业后从事本专业以及相关专业方面的工作打下坚实的基础。

（二）课程目标课程目标1:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析热工过程自动控制中的复杂工程问题。

课程目标2：能够针对热工过程自动控制中的复杂工程问题，选择恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，提出热工过程自动控制的解决方案、预期的实现目标以及控制质量的综合评定，并能够理解其局限性。

课程目标3：能够就热工过程自动控制中的复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达和解释。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）1.毕业要求3：系统掌握本专业领域宽广的、必需的技术理论基础，主要包括机械和力学理论（机械原理、机械设计、理论力学、材料力学）、能源动力工程理论、热流体理论（热力学、流体力学、传热学）、电工电子和自动控制理论以及必要的计算机知识。

2.毕业要求4：掌握本专业领域方向所必需的专业知识和基本技能，了解学科前沿及发展趋势，并对其它相关专业方向的有关知识有一定了解。

3.毕业要求5：具有设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析。

热工过程自动控制1. 什么是热工过程自动控制热工过程自动控制是指利用自动控制系统来监测和调整热工过程中的参数，以达到预定的目标。

这些参数可能包括温度、压力、流量等。

通过自动控制，可以提高热工过程的效率、稳定性和安全性。

2. 热工过程自动控制的原理是什么热工过程自动控制的原理基于控制系统的闭环反馈原理。

首先，通过传感器获取热工过程中的参数信息，如温度传感器可以测量温度值。

然后，将这些参数信息与预定的目标值进行比较，得到误差。

接下来，根据误差，控制器会采取相应的控制策略，如调整阀门开度或启动/停止加热器等，来实现热工过程的控制。

最后，通过执行器将控制信号转换为实际的操作，如控制阀门的开闭或调节加热器的功率。

3. 热工过程自动控制的优势是什么热工过程自动控制具有以下优势：- 提高效率：通过自动控制热工过程中的参数，可以优化操作条件，提高能源利用效率。

例如，根据实时需求调整加热器功率，避免能源的浪费。

- 提高稳定性：自动控制系统能够实时监测和调整热工过程中的参数，使其保持在预定的范围内。

这有助于防止过程变量的偏离和不稳定，提高过程的稳定性。

- 提高安全性：自动控制系统可以及时响应异常情况，并采取相应的措施来保护设备和人员的安全。

例如，在温度超过设定范围时，自动控制系统可以自动关闭加热器或启动冷却装置。

- 提高生产质量：通过自动控制热工过程，可以减少人为操作的误差，提高产品的一致性和质量。

4. 热工过程自动控制中常用的控制策略有哪些在热工过程自动控制中，常用的控制策略包括：- 比例控制：根据误差的大小，按比例调整控制信号。

这种控制策略适用于线性响应的系统，但可能会导致超调和稳定性问题。

- 积分控制：根据误差的累积值，进行控制信号的调整。

积分控制可以消除稳态误差，但可能导致系统的迟滞和震荡。

- 微分控制：根据误差的变化率，调整控制信号。

微分控制可以提高系统的响应速度，但对测量噪声敏感，可能引入噪声放大问题。

最新火力发电厂热工自动控制技术及应用实务全书作者：编委会出版社：中国电力出版社2009年4月出版册数规格：全一卷16开精装定价：￥328元优惠价：￥180元详细目录第一篇自动控制系统基础第一章概论第一节热工自动化的发展第二节控制系统组成与分类第三节控制系统的控制性能指标第二章热工对象动态特性第一节概述第二节被控对象一般特性第三节建模方法第四节试验数据处理第三章常规控制规律第一节比例控制(P控制)第二节积分控制(1控制)第三节微分控制(D控制)第四章单回路控制系统第一节概述第二节被控对象特性对控制品质的影响第三节测量元件和变送器特性对控制质量的影响第四节调节机构特性对控制质量影响第五节单回路控制系统的参数整定第六节自动控制系统现场投运的一般步骤第五章串级控制系统第一节串级控制系统的组成第二节串级控制系统的特点第三节串级控制系统的应用范围第四节串级控制系统的设计原则第五节串级控制系统的整定第六章前馈—反馈控制系统第一节概述第二节前馈控制系统的形式第三节前馈控制器参数的整定第七章比值控制系统第一节概述第二节比值控制系统的类型第三节比值控制系统的设计和实施第八章其他复杂控制系统第一节分程控制系统第二节大迟延控制系统第九章多变量控制系统第一节概述第二节耦合程度描述第三节解耦控制系统设计第二篇火电厂热工控制系统第一章汽包锅炉蒸汽温度控制系统第一节过热蒸汽温度系统概述第二节过热蒸汽温度控制方案第三节过热蒸汽温度控制系统实例第四节再热蒸汽温度一般控制方案第五节再热蒸汽温度控制系统实例第二章汽包锅炉给水控制系统第一节概述第二节给水流量调节方式第三节给水控制基本方案第四节给水全程控制第五节600MW单元机组给水全程控制实例第三章锅炉燃烧过程控制系统第一节概述第二节燃烧过程被控对象动态特性第三节燃烧过程控制基本方案第四节燃烧控制中的几个问题第五节中储式锅炉燃烧过程控制第六节直吹式锅炉燃烧过程控制第七节600MW机组燃烧过程控制实例第四章单元机组协调控制系统第一节概述第二节负荷指令处理回路第三节机炉主控制器第四节600MW机组协调控制实例第五章直流锅炉控制系统第一节直流锅炉特点第二节直流锅炉动态特性第三节直流锅炉基本控制方案第四节直流锅炉给水控制系统第五节直流锅炉过热汽温控制系统第六节超临界机组协调控制系统第六章循环流化床锅炉控制系统第一节循环流化床锅炉及控制系统第二节燃烧过程控制任务与特性第三节燃烧过程控制系统第四节300MW机组循环流化床锅炉控制第七章汽轮机旁路控制系统第一节旁路系统及控制方案第二节600MW机组旁路控制系统第三篇先进控制策略及应用第一章先进控制策略第一节自适应控制第二节预测控制第三节模糊控制第四节神经网络控制第二章先进控制策略应用第一节先进控制策略在汽温控制中应用第二节钢球磨中储式制粉系统的智能自适应解耦控制。

第一章 自动调节的基本概念1、基本概念：被调对象： 被调节的生产设备和生产过程被调量： 通过调节需要维持的物理量给定值： 根据生产要求，被调量的规定数值扰动： 引起被调量变化的各种原因调节作用量： 在调节作用下，控制被调量变化的物理量调节机关： 在调节作用下，用来改变调节作用量的装置系统方框图：将实际的生产设备以及它们相互间的连接关系用抽象的形式表示，是一种对调节系统进行描述或分析的有力工具和非常直观的表达方式，主要由环节方框和信号线组成。

环节：每一个方框代表一个能完成一定职能的元件同类环节：物理系统不同，数学模型的形式完全相同，两个环节的因果关系类同注：不能说一个元件只能用一个方框表示，同一个元件在反映两个或多个不同特性时，应该用两个或多个方框来表示它们不同的因果关系信号线：连接各个环节且带有方向箭头的线，信号线只表示信号的传递关系和方向，而不是代表物料是从水槽中向外流出的，信号的流向不能逆行。

2、自动调节系统的分类：（1）按给定值信号的特点分类：1、恒值调节系统2、程序调节系统3、随机调节系统（2）按调节系统的结构分类:2.1、反馈调节系统（也称闭环调节系统）：把被调量信号经过反馈回路送到调节器的输入端和给定信号进行比较，比较后的偏差信号作为调节器的调节依据。

特点：①在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；②当调节系统收到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，调节的速度相对比较缓慢2.2、前馈调节系统（也称开环调节系统）：调节器接受了被调对象受到的扰动信号，按预定的调节规律立即对被调对象产生一个调节作用，以抵消扰动信号对被调量的影响。

不存在反馈回路。

特点：①由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；②由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值2.3、复合调节系统：前馈+反馈（3）按调节系统闭环回路的数目分类：1、单回路调节系统2、多回路调节系统（4）按调节作用的形式分类：连续调节系统2、离散调节系统（采样调节系统）（5）按系统的特性分类：1、线性调节系统2、非线性调节系统3、典型的调节过程：（1）非周期（不振荡的）调节过程（2）衰减振荡调节过程（3）等幅振荡调节过程（4）渐扩振荡调节过程注：后两种不可采用4、 自动调节系统主要的性能指标：4.1、稳定性：负反馈是调节系统稳定的必要条件，正反馈是系统不稳定的根本原因，系统的稳定性用衰减率来衡量，衰减率：131=M M M ψ- 稳定性的最佳指标：0.750.9ψ= 非周期调节过程：=1ψ；等幅振荡调节过程：0ψ=；衰减振荡调节过程：01ψ<<；渐扩振荡调节过程：0ψ<4.2、准确性：反应调节过程中和调节结束时被调量与给定值之间偏差的程度（1） 动态偏差max e ：在整个调节过程中被调量偏高给定值的最大偏差值（2） 静态偏差e ∞：调节过程结束后被调量和给定值之间的偏差值4.3、快速性：反应调节过程持续时间的长短，称调节时间s t4 准则数I ：0|y()()|I t y dt ∞=-∞⎰，I 值数值越小，调节的质量越好5 超调量p M ：反映系统调节过程中被调量超过稳定值的最大程度max 100%p y y M y ∞∞-=⨯ 第二章 自动调节系统的数学模型1、静态特性：系统处于平衡状态时（即输入信号和输出信号都不随时间变化），输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系，称为系统的静态特性。