2.2 采樣周期的設(shè)定
采樣周期的設(shè)定取決于步長(zhǎng)的設(shè)定。步長(zhǎng)越大，閥板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)使控制對(duì)象從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到下一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)，相應(yīng)的也需要較長(zhǎng)的采樣時(shí)間。采樣周期的設(shè)定也可以在系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行，采樣周期應(yīng)略長(zhǎng)于閥板轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)所引起的閥門(mén)的輸出的變化達(dá)到穩(wěn)定值所需要的最長(zhǎng)時(shí)間。
3 步進(jìn)式控制的控制性能分析
3.1 余差
步進(jìn)控制法德余差與步長(zhǎng)的設(shè)置有關(guān)。如果按照一個(gè)步長(zhǎng)所引起的被空置量的最大變化量略小于靜態(tài)允差的原則設(shè)置步長(zhǎng)，則不論電動(dòng)調(diào)節(jié)閥用于穩(wěn)定系統(tǒng)還是用于跟隨系統(tǒng)，其輸出的余差都不會(huì)大于系統(tǒng)的靜態(tài)允差。
3.2 超調(diào)
由于計(jì)算機(jī)輸出的是固定的小增量，并且對(duì)應(yīng)于每一個(gè)這樣的小增量控制對(duì)象的變化量不大于靜態(tài)允差的 2 倍。故采用步進(jìn)控制法閥門(mén)輸出的超調(diào)量在數(shù)值上不大于系統(tǒng)的靜態(tài)允差。
3.3 響應(yīng)速度和過(guò)渡時(shí)間
因?yàn)殚y門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中慣性等因素的存在，使閥門(mén)在開(kāi)閉過(guò)程中存在非線性。按照常規(guī)的控制規(guī)律閥門(mén)每次在運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，非線性的影響往往可以忽略不計(jì)。
在步進(jìn)式控制中，閥門(mén)的輸出達(dá)到設(shè)定量需要通過(guò)若干步長(zhǎng)才能完成。正是由于每一步中非線性項(xiàng)的累積影響，使得步進(jìn)式控制的響應(yīng)速度比其他控制方式慢，過(guò)渡時(shí)間長(zhǎng)。并且控制精度越高響應(yīng)速度越慢。圖3是假定閥門(mén)增益為常量 3，繼電環(huán)節(jié)輸出 Ua 為0.01，執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)為 1/N(s+1)，選取步長(zhǎng)為 0.01，采樣周期為 8s，步進(jìn)式控制對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)速度與直接響應(yīng)法得到相同輸出穩(wěn)態(tài)值時(shí)的響應(yīng)速度比較的 simulink 仿真圖（圖3）。從圖中可以看出前者的過(guò)渡時(shí)間約 260s，而后者的過(guò)渡時(shí)間僅約 80s，二者的響應(yīng)速度相差 2 倍以上。
圖3 步進(jìn)式控制響應(yīng)速度的比較
4 步進(jìn)式控制的應(yīng)用
濟(jì)鋼 500t pd 環(huán)形套筒石灰窯使用轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)煉鋼用活性石灰，對(duì)應(yīng)一定的生產(chǎn)率，要求單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入石灰窯的煤氣的總發(fā)熱量基本保持恒定。由于煤氣的熱值波動(dòng)范圍較大，需要根據(jù)生產(chǎn)率和煤氣的熱值以及該生產(chǎn)率下單位產(chǎn)品的熱耗計(jì)算出對(duì)應(yīng)的煤氣流量。通過(guò)控制煤氣流量來(lái)穩(wěn)定入窯煤氣的總發(fā)熱量。運(yùn)用步進(jìn)式控制方法，通過(guò)煤氣總管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)煤氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先根據(jù)工藝需要將煤氣流量偏差的允許值設(shè)定為 ±100m3/h，煤氣流量在這個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)對(duì)石灰的焙燒工藝沒(méi)有明顯影響。然后按照 2.1 和 2.2 所述的方法將步長(zhǎng)值設(shè)置為閥板總開(kāi)度的 3%；將采樣周期設(shè)置為 5s。
上述方法實(shí)施后，燃燒室和循環(huán)氣體溫度的波動(dòng)基本消除，石灰質(zhì)量明顯提高。
