大型船舶鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本文的研究對(duì)象是大型船舶的汽包水位。汽包的主要功能是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生蒸汽、帶動(dòng)汽輪機(jī)作功。汽包水位的高低直接影響出口蒸汽的品質(zhì)和汽包的安全。因此，控制汽包水位非常重要而且是非常必要的，對(duì)汽包水位控制的研究具有非常重要的意義。 本文要研究的問題是高機(jī)動(dòng)條件下的汽包水位控制。在海戰(zhàn)中，有時(shí)為了快速調(diào)整艦船姿態(tài)或者避免船舶之間的碰撞，就會(huì)出現(xiàn)急劇的、頻繁的打舵情況。由于有較大的、突然的功率輸出，汽包水位會(huì)發(fā)生急劇的變化，使得水位的超

2、調(diào)過大、過度過程時(shí)間加長(zhǎng)，這對(duì)艦船的安全運(yùn)行至關(guān)重要，所以，研究高機(jī)動(dòng)條件下大型船舶汽包水位的控制是非常必要的。 本文的研究思路是根據(jù)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性提出控制方案。影響汽包水位的因素主要有蒸汽流量和給水流量，因?yàn)檫@兩個(gè)因素對(duì)水位的影響作用是相反的過程，為了實(shí)現(xiàn)給水流量對(duì)水位的影響“跟隨”蒸汽流量對(duì)水位的影響，進(jìn)而消除汽包的水位波動(dòng)，所以該文提出了以蒸汽流量(負(fù)載)為系統(tǒng)輸入、給水流量作為反饋信號(hào)的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)。同時(shí)，采用直流力

3、矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)給水閥門并設(shè)計(jì)了閥門位置控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)位置和速度反饋，其中速度反饋環(huán)采用反饋校正的方法來實(shí)現(xiàn)，位置控制器采用工程上非常實(shí)用的PID方法。 本文對(duì)汽包水位的控制策略研究分為兩部分。為了實(shí)現(xiàn)給水流量對(duì)水位的影響“跟隨”蒸汽流量對(duì)水位的影響，該文首先將汽包水位模型進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，轉(zhuǎn)換為代數(shù)恒等式的形式(即表達(dá)式中等號(hào)兩側(cè)沒有分式)，為消除水位波動(dòng)需使恒等式右側(cè)為零，據(jù)此該文推導(dǎo)了汽包水位的控制規(guī)律。與此同時(shí)，針對(duì)

4、汽包水位模型的特點(diǎn)，該文采用了PI、輸入前饋控制、Smith控制、小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法在Matlab 6.5/simulink中進(jìn)行了仿真研究。 本文的研究工具是MATLAB軟件。該軟件是當(dāng)今最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一，它以強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算與可視化功能、簡(jiǎn)單易用、開放式可擴(kuò)展環(huán)境，特別是所附帶的30種面向不同領(lǐng)域的工具箱，大大方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。 本文的研究結(jié)論是，在階躍信號(hào)的作用下，采用蒸汽流量(負(fù)載)為系統(tǒng)輸入、給