主要問題

1、第五章 線性時(shí)不變系統(tǒng)綜合 ——極點(diǎn)配置問題,遼寧科技大學(xué),主講教師：曲強(qiáng),主要問題,Q1 極點(diǎn)位置如何決定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性Q2 任意配置系統(tǒng)極點(diǎn)應(yīng)滿足的條件是什么Q3 如何利用極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)鍋爐汽溫控制系統(tǒng),問題 1,極點(diǎn)位置如何決定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性？,,,極點(diǎn)位置與系統(tǒng)穩(wěn)定性,系統(tǒng)傳遞函數(shù),=0極點(diǎn),不穩(wěn)定,系統(tǒng)穩(wěn)定條件：系統(tǒng)的極點(diǎn)全部落在S的左半平面。,系統(tǒng)的穩(wěn)定性 在擾動(dòng)

2、作用下，系統(tǒng)暫時(shí)偏離平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，經(jīng)過有限的時(shí)間，能夠返回到平衡狀態(tài)。,極點(diǎn)位置與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性間的關(guān)系,,極點(diǎn)位置與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性間的關(guān)系,峰值時(shí)間tp,令 求得:,自由振蕩頻率越大，阻尼比越小，調(diào)整時(shí)間越短，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。,,極點(diǎn)位置與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性間的關(guān)系,調(diào)節(jié)時(shí)間ts,自由振蕩頻率和阻尼比越大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間越短，系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度越快。,,放松一下,例：現(xiàn)有一個(gè)三階系統(tǒng)，工藝上要求其滿

3、足最大超調(diào)量 ，5%調(diào)整時(shí)間為 ，試確定該系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式。,,任意配置系統(tǒng)極點(diǎn)應(yīng)滿足的條件是什么？,,放松一下,2、考慮到 應(yīng)遠(yuǎn)離主導(dǎo)極點(diǎn)，選擇其實(shí)部大于 ，可取 。則系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式為：,問題 2,任意配置系統(tǒng)極點(diǎn)應(yīng)滿足的條件是什么？,,可控的單輸入-單輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,其中：,,狀態(tài)方程的可控標(biāo)

4、準(zhǔn)型為,閉環(huán)極點(diǎn)任意配置的條件——原系統(tǒng)狀態(tài)完全可控的,,問題2 任意配置系統(tǒng)極點(diǎn)應(yīng)滿足的條件是什么,,極點(diǎn)配置步驟,解題步驟：驗(yàn)證系統(tǒng)是否能控？計(jì)算期望的閉環(huán)特征多項(xiàng)式 ；按照 計(jì)算引入狀態(tài)反饋后的特征多項(xiàng)式；令 得到狀態(tài)反饋增益陣 。,放松一下,2、計(jì)算期望的閉環(huán)特征多項(xiàng)式,

5、3、計(jì)算引入狀態(tài)反饋后閉環(huán)特征多項(xiàng)式,問題 3,如何利用極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)?,,鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖,控制目標(biāo) 在保證鍋爐在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行，為負(fù)荷設(shè)備供應(yīng)一定壓力和溫度的過熱蒸汽。,鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 在保證燃燒所產(chǎn)生的熱量，能夠滿足生產(chǎn)合格蒸汽需要的基礎(chǔ)上，保證燃料充分燃燒。鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) 保證汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 主要使過熱器出口

6、溫度保持在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過工藝允許范圍。鍋爐水處理系統(tǒng) 主要使鍋爐給水達(dá)到工藝要求。,燃燒系統(tǒng),過熱蒸汽溫度控制,汽包水位控制系統(tǒng),鍋爐水處理系統(tǒng),燃料,,,過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的極點(diǎn)配置,控制目標(biāo)通過改變減溫水流量，保證過熱器出口蒸汽溫度恒定。,控制策略——串級(jí)PID控制主回路 由過熱器出口溫度變送器、主調(diào)節(jié)器組成，它的輸出作為副回路的給定。副回路 由減溫器出口溫度變送器、副調(diào)節(jié)器

7、、調(diào)節(jié)閥M組成，它的輸出調(diào)節(jié)減溫水的流量。,汽溫控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,,過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)原理框圖,,是否可以減小過熱器的時(shí)間常數(shù)呢？——極點(diǎn)配置,,,過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的極點(diǎn)配置,目標(biāo) 已知某鍋爐汽溫控制系統(tǒng)過熱器的時(shí)間常數(shù)為 ，試確定狀態(tài)反饋矩陣 ，使閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)變?yōu)?。,,極點(diǎn)配置實(shí)例,已知300MW火電廠鍋爐二級(jí)過熱器在機(jī)組負(fù)荷為180MW時(shí)噴