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结合对图4-2所示系统的分析可知，该系统采用了串联后补偿单向解耦的方案。系统解耦的等效框图如图4-7所示。
图4-8 串联后补偿单向解耦结构框图
按照式（4-7）给出的解耦条件有
R12??GG12??NBG22GPB（4-13）
由于与GNB与GPB特性的相似性，可以近似的认为两者的极点可以对消，即
1(80S?1)21R12???????0.4152(83S?1)2.2192.219 （4-14）
因该机组运行特性要求输出功率基本稳定，而运行过程中的主要扰动来自锅炉侧，故只考虑了单向解耦。锅炉侧扰动不致对输出功率产生严重影响，由锅炉控制器消除。
4.3.3 等效对象的传递函数
参照图4-4所示的系统框图，实现单向解耦以后的系统框图（图4-7）可以等效为图4-8所示的形式。
图4-9 图4-8所示系统的等效框图
其中，等效对象传递函数矩阵为
'0??G110??1R12??GN?GNB??GN??R12?GP???????'?01??G'?GGGPB ? ? ? P ? ? ? G 21 G 22 ? （4-15） ? ? P ? PB
代入燃煤机组动态模型所示的传递函数，有
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'G11?55.2s?1.76(7.95s?1)?0.45(82s?1)(12s?1)124s?10.0507(s?1.33877)(s2?0.01653s?0.0001)?(s?0.00806)(s?0.0122)(s?0.08333)'G22?GPB?2.219(80s?1)21.76(7.95s?1)124s?1'G21?GP???
4.4 数学模型的解耦设计仿真
300MW单元机组数学模型为：
?N??GN?GNB????????P???GGP?PB?T????B?300MW燃煤机组的数学模型为： 55.2s?G??N?(82s?1)(12s?1)?1?GNB??(83s?1)2???1.76(7.95s?1)?GP??124s?1?
?2.219?GPB?2
(80s?1)化解后为
4.4.1 未解耦前的SIMULINK图及仿真曲线
1．功率给定值做阶跃扰动下的SIMULINK图，如图4-10所示。
其仿真曲线如图4-11和图4-12所示。
由图4-11可见功率输出曲线在阶跃后趋于平稳，且500s时稳定在0.35MW左右，存在着较大的稳态误差。
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55.2s?GN??984s2?94s?1??1G??NB26889s?1 ? ? 166 s ??G??13.992s?1.76?P?124s?1?2.219?GPB??6400s2?160s?1xxx工业大学本科毕业设计说明书
Step155.2s2984s +94s+1Transfer Fcn1-13.992s-1.76124s+1Transfer Fcn212+166s+16889s Transfer Fcn32.21926400s +160s+1Transfer Fcn4Scope2Scope1图4-10 解耦前系统仿真结构图
图4-11 功率给定值作阶跃扰动下的功率输出曲线
图4-12 功率给定值作阶跃扰动下主汽压的输出曲线
由图4-11可见主汽压输出曲线在功率给定值做阶跃扰动下先下降后稳定在-0.36MPa左右，且其超调为29℅比较大，存在着明显的耦合。
根据图4-11和图4-12的曲线走势可知当功率给定值做阶跃扰动时主汽门开度增加，首先机组会利用锅炉的蓄热使功率暂时的增加，随后达到新的稳态值，而主汽压
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力会随着主汽门开度的增加而下降，但最后会趋于稳定。
2．主蒸汽压力给定值做阶跃扰动时的SIMULINK图，如图4-13所示。
Step55.2s2+94s+1984s Transfer Fcn1-13.992s-1.76124s+1Transfer Fcn212+166s+16889s Transfer Fcn32.2192+160s+16400s Transfer Fcn4Scope2Scope1图4-13 解耦前系统仿真结构图 其仿真曲线如图4-14和图4-15所示。
图4-14 主蒸汽压力给定值做阶跃扰动时功率的输出曲线
图4-15 主蒸汽压力给定值做阶跃扰动时主汽压的输出曲线
根据对图4-14和图4-15的曲线分析可知在主蒸汽压力给定值做阶跃扰动时系统的功率输出阶跃增加，最后稳定在0.2MW左右，且其超调20℅比较大，存在着明显
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的耦合；系统的主蒸汽压力阶跃增加，但最后在300S时稳定在0.8MPa左右，且存在着稳态误差。图4-14和图4-15的曲线分析可知当主蒸汽压力给定值做阶跃扰动时锅炉侧给煤量增加，会使主汽压和功率因惯性而缓慢的增加，最终趋于稳定。
由以上的仿真结果可以看出系统在输入与输出之间存在着关联与耦合，功率和主蒸汽压力受燃料量和主汽门开度的相互影响，使控制的难度加大，以下将通过串联后补偿结构对系统进行解耦，从而消除和削弱这种相互间的关联和耦合。
4.4.2 解耦后的SIMULINK图及仿真曲线
1．功率给定值做阶跃扰动下的SIMULINK图，如图4-16所示。
Step155.2s2984s +94s+1Transfer Fcn1-13.992s-1.76124s+1Transfer Fcn2126889s +166s+1Transfer Fcn32.21926400s +160s+1Transfer Fcn4Scope2Gain-0.415Scope1 图4-16 解耦后系统仿真结构图
其仿真曲线如图4-17和图4-18所示。
由图4-17和图4-18可见当功率给定值做阶跃扰动时功率输出阶跃增加，最终稳定在0.04MW,稳态误差有所减小，而主汽压有所下降。
图4-17 功率给定值做阶跃扰动下的功率输出曲线
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