一种水蒸气温度控制方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种水蒸气温度控制方法，用于蒸汽温度控制系统，所述蒸汽温度控制系统的水蒸气发生装置连接管道，管道上装设的温度测量点有多个，分别分布在管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制；所述蒸汽温度控制方法由所述控制终端实现包括：采集所述测量点监控回传的温度值；当所述监控回传的温度值与初始温度设定值不符时，控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率，直至所述监控回传的温度值达到温度跟踪设定值。本发明专利技术实施例达到精确控制的技术目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制
，更具体地说，涉及一种水蒸气温度控制方法和系统。
技术介绍
水箱水位控制是科研和教学中常见的计算机直接控制系统实验项目，现有的计算机直接控制系统多基于PID(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))的直接控制方案。然而，作为科研和教学中同样较为重要的实验项目，水蒸气温度的控制，由于受环境影响较大，可控程度较低并且常规的PID控制方法并不能得到精确的控制效果。从而对于水蒸气温度的控制过程实现亟需可控度高且精确的控制方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种水蒸气温度控制方法和系统，以提高对水蒸气温度的可控程度，并且能够精确地实现控制过程。一种水蒸气温度控制方法，用于蒸汽温度控制系统，所述蒸汽温度控制系统的水蒸气发生装置连接管道，管道上装设的温度测量点有多个，分别分布在管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制；所述蒸汽温度控制方法由所述控制终端实现包括：采集所述测量点监控回传的温度值；当所述监控回传的温度值与初始温度设定值不符时，控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率，直至所述监控回传的温度值达到温度跟踪设定值。优选地，所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制包括：设定PID控制与内模控制接口；在PID控制环境下设置有初始温度设定值、PID控制参数及控制周期：控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率包括：计算加热功率变化量：Δu(n)＝q0e(n)+q1e(n-1)+q2e(n-2)；Δu(n)＝q0(e(n)-e(n-1))；e(n)＝Tset-Tout，q0=Kp(1+TsTi+TdTs);]]>其中：q1和q2为第一微分增益与第二微分增益，Kp为比例系数；Ti为积分时间；Td为微分时间；Ts为采样周期；Tset为温度设定；所述输出功率为u(n)＝u(n-1)+Δu(n)；以及，在内模控制环境下设置有控制器开度、开环条件下的阶跃响应曲线及通过调用该曲线并利用阶跃相应法和最小二乘法完成的辨识；控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率包括：利用微控制器IMC调节所述水蒸气发生装置的输出功率。优选地，所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制还包括：设置的预设控制算法接口。优选地，所述的水蒸气温度控制方法，还包括：所述控制终端接收手动与自动转换请求；解析所述手动与自动转换请求，并指示手动与自动转换制式转换。优选地，采集所述测量点监控回传的温度值包括：采集所述测量点监控回传的温度模拟量；将所述温度模拟量通过模拟/数字转换装置A/D转换装置转换为温度数字量。优选地，控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率包括：根据监控回传的温度值与初始温度设定值的判断结果，将生成的数字控制量通过数字/模拟转换装置转换为温度模拟量。一种水蒸气温度控制系统，包括：水蒸气发生装置、管道、温度测量点和控制终端，其中：所述水蒸气发生装置连接所述管道，管道上设置所述温度测量点，所述温度测量点有多个，分别分布在所述管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述系统应用权利要求1所述的水蒸气温度控制方法。优选地，所述温度测量点包括第一测量点，第二测量点和第三测量点，所述第一测量点装设于所述水蒸气发生装置的水蒸气出口位置；所述第二测量点装设于所述管道管路中间位置；所述第三测量点装设于管道管路末端。优选地，水蒸气温度控制系统还包括：模拟/数字转换装置A/D转换装置，用于采集所述测量点监控回传的温度模拟量；将所述温度模拟量通过所述A/D转换装置转换为温度数字量。优选地，所述的水蒸气温度控制系统还包括：数字/模拟转换装置D/A转换装置，根据监控回传的温度值与初始温度设定值的判断结果，将生成的数字控制量通过D/A转换装置转换为温度模拟量。从上述的技术方案可以看出，本专利技术实施例的水蒸气温度控制方法和系统，基于结构合理的实验硬件设定，并且在控制终端中嵌入PID控制策略和内模控制策略，克服了水蒸气温度的控制受环境影响较大的问题，并通过PID控制策略和内模控制策略结合的方式，达到精确控制的技术目的。并且，所述控制终端还具有兼容其他控制算法的接口，以方便水蒸气温度控制过程中调试其他算法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种水蒸气温度控制方法流程图；图2为本专利技术实施例公开的一种水蒸气温度控制方法流程图；图3为本专利技术又一实施例公开的一种水蒸气温度控制方法流程图；图4为本专利技术实施例公开的一种水蒸气温度控制系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种水蒸气温度控制方法和系统，以提高对水蒸气温度的可控程度，并且能够精确地实现控制过程。由于水蒸气温度控制受到环境温度和设备本身的影响，在温度监测、跟踪和调节上，存在较多不可控因素。现有的单一PID控制方式很难获得较好的控制效果，本实施例中，将所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制结合，能够在原有PID参数控制基础上，对水蒸气温度进行更为精确的控制。图1示出了一种水蒸气温度控制方法，所述方法应用于蒸汽温度控制系统，所述蒸汽温度控制系统至少包括：水蒸气发生装置、管道、温度测量点和控制终端，所述蒸汽温度控制系统的水蒸气发生装置连接管道，管道上装设的温度测量点有多个，分别分布在管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制：所述蒸汽温度控制方法由所述控制终端实现，包括：S11：采集所述测量点监控回传的温度值；S12：判断监控回传的温度值是否与初始温度设定值不符，如果是，执行S14，否则执行S13。S13：执行下一温度点的控制步骤；S14：控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率，直至所述监控回传的温度值达到温度跟踪设定值。如图2，所述PID控制过程可包括：S21：设定PID控制与内模控制接口；S22：在PID控制环境下设置有初始温度设定值、PID控制参数及控制周期：S23：控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率；包括：计算加热功率变化量：Δu(n)＝q0e(n)+q1e(n-1)+q2e(n-2)；Δu(n)＝q0(e(n)-e(n-1))；e(n)＝Tset-Tout，q0=Kp(1+TsTi+TdTs);]]>其中：q1和q2为第一微分增益与第二微分增益，Kp＝txtKp.Text；Ti＝txt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水蒸气温度控制方法，其特征在于，用于蒸汽温度控制系统，所述蒸汽温度控制系统的水蒸气发生装置连接管道，管道上装设的温度测量点有多个，分别分布在管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制；所述蒸汽温度控制方法由所述控制终端实现包括：采集所述测量点监控回传的温度值；当所述监控回传的温度值与初始温度设定值不符时，控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率，直至所述监控回传的温度值达到温度跟踪设定值。

【技术特征摘要】
1.一种水蒸气温度控制方法，其特征在于，用于蒸汽温度控制系统，所述蒸汽温度控制系统的水蒸气发生装置连接管道，管道上装设的温度测量点有多个，分别分布在管道预设位置，所述控制终端接收并处理所述测量点的温度数据，所述水蒸气发生装置的输出功率受控于所述控制终端；所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制；所述蒸汽温度控制方法由所述控制终端实现包括：采集所述测量点监控回传的温度值；当所述监控回传的温度值与初始温度设定值不符时，控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率，直至所述监控回传的温度值达到温度跟踪设定值。2.如权利要求1所述的水蒸气温度控制方法，其特征在于，所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制包括：设定PID控制与内模控制接口；在PID控制环境下设置有初始温度设定值、PID控制参数及控制周期：控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率包括：计算加热功率变化量：Δu(n)＝q0e(n)+q1e(n-1)+q2e(n-2)；Δu(n)＝q0(e(n)-e(n-1))；e(n)＝Tset-Tout，q0=Kp(1+TsTi+TdTs);]]>其中：q1和q2为第一微分增益与第二微分增益，Kp为比例系数；Ti为积分时间；Td为微分时间；Ts为采样周期；Tset为温度设定；所述输出功率为u(n)＝u(n-1)+Δu(n)；以及，在内模控制环境下设置有控制器开度、开环条件下的阶跃响应曲线及通过调用该曲线并利用阶跃相应法和最小二乘法完成的辨识；控制调节所述水蒸气发生装置的输出功率包括：利用微控制器IMC调节所述水蒸气发生装置的输出功率。3.如权利要求1-2任一项所述的水蒸气温度控制方法，其特征在于，所述控制终端的算法基于比例微积分PID控制与内模控制还包括：设置的预设控制算法接口。4.如权利要求1所述的水蒸气温...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13