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《工业控制计算机》2016年第29卷第12期69

基于PID调节的锅炉温度串级控制系统设计

DesignofBoilerTemperatureCascadeControlSystemBasedonPIDControl

李红梅（雅化集团攀枝花恒泰化工有限公司，四川攀枝花617000）

摘要：基于锅炉的生产工艺进行分析和设计，旨在实现锅炉温度的良好控制，以确保产品质量的优良。通过对被控对象

模型和被控过程特性的分析，选定锅炉内胆温度为主控对象，锅炉冷却水流量为副控对象，在Simulink中设计并建立相应

的串级控制系统模型，通过控制冷却水的流量来实现对锅炉温度的控制，其作用是消除系统在控制过程中受到的二次干

扰，使系统能在一个稳定的状态下工作，提高控制精度，同时，设计采用两步整定法对所建立的串级控制系统模型进行PID

参数整定，使得系统具有良好的超调和响应时间。

关键词：锅炉温度，PID算法，串级控制系统，副对象

Abstract:Thispaperisbasedontheboilerproductionprocesscarriesontheanalysisanddesign,toachievegoodcon-

trolofboilertemperature,toensureproductqualityexcellent．Thisdesignthroughtothecontrolledobjectmodelandtheac-

cusedthepaperanalysesthecharacteristicsoftheprocess,theselectedboilertanktemperatureascontrolobject,theboiler

coolingwaterflowrateascontrolobjectdesigninsimulinkandcorrespondingcascadecontrolsystemmodelissetup,by

controllingtheflowofcoolingwatertotheboilertemperaturecontrol,itsfunctionistoeliminatesystemofsecondarydistur-

banceincontrolprocess,thesystemcanworkinastablestate,improvethecontrolprecision,atthesametime．

Keywords:boilertemperature,PIDalgorithm,cascadecontrolsystem,thedeputyobjects

锅炉温度的控制方式多种多样。从宏观来讲，其中包括原始一个执行器和一个调节器来保持被控参数恒定，另外它还采用

的人工控制以及现代的微机控制两大类。原始的人工控制局限一个测量变送器监测被控过程。单回路系统的结构比较简单，成

性高，只适用于小型的、生产工艺要求不高的简易锅炉，因此其本较低，方便调整并且易于投运。它广泛适用于惯性小、纯滞后、

应用越来越少，甚至逐渐被微机控制所取代。至于微机控制，其负荷和扰动变化缓慢的被控过程中，或者适用于对被控质量要

分类又比较多样化，其中运用最多的是单片机控制、PLC控制以求不高的场合。

及PID控制。而本次课题主要就是针对PID控制的研究。方案二：串级控制。串级控制系统与单回路相比，它的系统

锅炉温度控制系统一般分为单回路控制系统和串级控制系在结构上多了一个副回路，形成了两个闭环回路，一个是定值控

统。单回路控制系统虽然系统结构简单，投资少，易于调整和投制系统的