锅炉汽包温度串级控制系统的实现与应用

"锅炉汽包温度控制系统的串级控制系统设计" 在本文中，张朝阳同学进行了一个过程控制系统课程设计，主题是“锅炉汽包温度控制系统”。该设计采用了串级控制策略来提升控制效果，以应对锅炉汽包温度控制的挑战。过程控制系统主要由检测、变送和控制仪表以及执行装置构成，通过这些设备实现对生产过程中变量的监测、传输和调节。 串级控制系统的特点在于它由两个调节器串联工作，其中一个调节器的输出作为另一个的设定值。这种结构能够显著改善系统的动态响应，提高控制精度，快速抵消副回路中的扰动，增加系统的工作频率，并增强对负荷变化的适应性。因此，串级控制特别适合以下几种情况： 1. 容量滞后大的过程，由于串级控制可以分别处理主、副回路，能够有效地补偿滞后问题。 2. 具有显著纯时延的过程，串级控制可以缩短响应时间。 3. 扰动剧烈且幅度大的过程，串级控制能够快速稳定系统。 4. 参数相互关联的过程，通过独立调节，可以减少相互影响。 5. 非线性过程，串级控制的灵活性有助于在非线性区域保持稳定。 在这个设计中，单片机作为主控制器，负责管理整个系统。锅炉汽包的温度是主被控对象，而上水的流量则作为副被控对象。电磁阀作为执行器，根据控制信号改变上水流量。AD590传感器用于测量汽包温度，流量传感器则用来检测上水流量。设计中包含了系统框图和原理图，清晰地展示了各个组件之间的关系。 在设计过程中，张朝阳同学需要完成的任务包括确定控制目标、选择测量参数和操纵变量、确定控制方案、选择控制算法、整定调节器参数、选择执行器、进行系统调试和实验，以及编写课程设计说明书。这些任务涵盖了从系统设计到实际操作的全过程。 硬件设计部分涉及了系统对象特性分析、检测回路设计、控制器选择以及执行器的选取。软件设计则涉及到程序编写，特别是温度控制算法的程序设计。 这个课程设计通过实施串级控制系统，展示了如何有效地控制锅炉汽包的温度，确保其在运行过程中的稳定性和效率，同时也体现了学生在过程控制理论与实践上的综合能力。