一种锅炉汽包水位控制系统过程给定处理方法及装置与流程

本发明涉及工业过程控制领域，尤其涉及一种锅炉汽包水位控制系统过程给定处理方法及装置。

背景技术：

1、在工业过程控制实践中，工程研究人员发明出一种工程最速控制器(engineeringfastest controller，efc)，显著提高了反馈控制性能。efc的范畴包括：工程最速比例-积分(engineering fastest proportional-integral，efpi)控制器、加速型工程最速比例-积分(accelerated engineering fastest proportional-integral，aefpi)控制器、工程最速超前观测器(engineering fastest leading observer，eflo)。efpi适合与eflo串级运用，在高阶过程，相对比例-积分-微分(proportional-integral-derivative，pid)控制性能的提升幅度是足够的。aefpi适合单独运用，相对相对比例-积分-微分(proportional-integral，pi)控制性能的提升幅度是足够的。

2、efc技术已经在广东省火电机组调峰、调频领域进行了规模化推广。

3、实践中发现，在火电机组锅炉汽包水位控制系统等一阶滞后过程，aefpi控制的过程超调量较大，但锅炉汽包水位控制系统不允许出现较大的过程超调，通过在过程给定端接入一个一阶惯性滤波器(first order inertial filter，foif)对抑制过程超调有较好的作用。然而，这种简单的处理方法明显降低了aefpi控制的调节性能。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种锅炉汽包水位控制系统过程给定处理方法及装置，显著提高了加速型工程最速比例-积分(aefpi)控制的调节性能。

2、为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提供了一种锅炉汽包水位控制系统过程给定处理方法，包括：

3、将火电机组锅炉汽包水位控制系统的过程给定信号输入比例控制器；

4、将所述比例控制器的输出信号输入二阶惯性滤波器；

5、将所述二阶惯性滤波器的输出信号分别输入一阶惯性滤波器和第一减法器；

6、将所述二阶惯性滤波器的输出信号与所述一阶惯性滤波器的输出信号进行相减处理，得到减法信号；

7、将所述过程给定信号与所述减法信号进行相减处理，得到加速型最速控制系统过程给定信号。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述比例控制器的拉普拉斯传递函数为：

9、fpco(s)＝kpco

10、其中，fpco(s)为比例控制器的拉普拉斯传递函数；kpco为比例控制器的增益。

11、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述二阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数为：

12、

13、其中，fsoif(s)为二阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数；tsoif为二阶惯性滤波器的时间常数。

14、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述一阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数为：

15、

16、其中，ffoif(s)为一阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数；tfoif为一阶惯性滤波器的时间常数。

17、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述将火电机组锅炉汽包水位控制系统的过程给定信号输入比例控制器之前，还包括：

18、获取过程输出信号到达第一峰值时的第一时间；

19、获取过程输出信号到达第二峰值时的第二时间；

20、计算所述第二时间与所述第一时间的时间差值；

21、根据所述时间差值设置所述二阶惯性滤波器的时间常数和所述一阶惯性滤波器的时间常数。

22、本技术实施例的第二方面提供了锅炉汽包水位控制系统过程给定处理装置，包括：比例控制器、二阶惯性滤波器、一阶惯性滤波器、第一减法器和第二减法器；外部的过程给定信号源分别与所述比例控制器的输入端、所述第二减法器的被减数端相连；所述比例控制器的输出端与所述二阶惯性滤波器的输入端相连；所述二阶惯性滤波器的输出端分别与所述一阶惯性滤波器的输入端、所述第一减法器的被减数端相连；所述一阶惯性滤波器的输出端与所述第一减法器的减数端相连；所述第一减法器的输出端与所述第二减法器的减数端相连；所述第二减法器与外部的加速型工程最速比例-积分控制器相连；

23、所述比例控制器得到锅炉汽包水位控制系统的过程给定信号并处理后，将处理得到的比例控制信号输入所述二阶惯性滤波器；

24、所述二阶惯性滤波器将二阶惯性滤波信号分别输入所述一阶惯性滤波器的输入端和所述第一减法器的减数端；

25、所述一阶惯性滤波器将一阶惯性滤波信号输入所述第一减法器的减数端；

26、所述第一减法器将所述二阶惯性滤波信号和所述一阶惯性滤波信号相减，得到相减信号；

27、所述第二减法器将所述过程给定信号和所述相减信号相减，得到加速型最速控制系统过程给定信号。

28、在第二方面的一种可能的实现方式中，所述比例控制器的拉普拉斯传递函数为：

29、fpco(s)＝kpco

30、其中，fpco(s)为比例控制器的拉普拉斯传递函数；kpco为比例控制器的增益。

31、在第二方面的一种可能的实现方式中，所述二阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数为：

32、

33、其中，fsoif(s)为二阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数；tsoif为二阶惯性滤波器的时间常数。

34、在第二方面的一种可能的实现方式中，一阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数为：

35、

36、其中，ffoif(s)为一阶惯性滤波器的拉普拉斯传递函数；tfoif为一阶惯性滤波器的时间常数。

37、在第二方面的一种可能的实现方式中，还包括时间常数设置模块，用于：

38、获取过程输出信号到达第一峰值时的第一时间；

39、获取过程输出信号到达第二峰值时的第二时间；

40、计算所述第二时间与所述第一时间的时间差值；

41、根据所述时间差值设置所述二阶惯性滤波器的时间常数和所述一阶惯性滤波器的时间常数。

42、相比于现有技术，本发明实施例提供一种锅炉汽包水位控制系统过程给定处理方法及装置，通过对锅炉汽包水位控制系统的过程给定信号进行五步处理，依次为：比例控制处理、二阶惯性滤波处理、一阶惯性滤波处理、一次减法处理和二次减法处理。其中，二阶惯性滤波处理和一阶惯性滤波处理减少所述过程给定信号的过程超调量后再和通过一次减法处理和二次减法处理的过程减少一阶惯性滤波处理和二阶惯性滤波处理对外部aefpi的抑制作用，通过比例控制还能调整信号的范围保证兼容性，进而减少振荡。综上，通过五次处理使供热蒸汽温度控制系统的加速型最速控制系统抑制了过程超调，显著减小了调节时间且降低了过程输出振荡，提升了加速型工程最速比例-积分控制器的控制性能。