300 MW火力发电机组热力参数高，负荷变化范围宽，机、炉及各种辅机调节特性各异。为提高经济运行效益，通常采取复合变压方式运行。为获得最佳锅炉响应，并确保高温蒸汽与汽轮机金属温度相匹配，机、炉许多设备须并行操作。同时，变压运行时汽包锅炉的蓄热能量减少，系统动态响应是高阶的，这意味着人工调整有难度，解决的办法是实现机炉协调控制。
　　机炉设备运行特性各不相同，有的差异较大，更有的此调彼动，交叉耦合劣化系统调节品质。在此条件下，要让不同特性的调节对象协调一致地完成调节功能，就构成技术上的复杂性。
　　经典控制理论认为，自动调节离不开PID。但面对被调对象的非线性、大滞后性和回路交叉耦合的问题，PID又不是万能的。为此，模糊控制、自适应控制、Bang－Bang控制等都已经有应用实例。不过，比较各种控制技术，PID控制精确、定值无差、结构简单的优点仍然受到人们的重视。为改善不足，有人设想利用函数算法描述基本相关状态，建立调节对象的数学模型，再采用PID规律在函数构架中实现过程参数的动态调节，完成特定的自动调节，这就是状态参量控制的基本构想。
　　融计算机、数据通信和现代控制技术为一体的计算机分散控制系统（DCS）为实现状态参量控制奠定了现实基础。丰富的计算机软件资源支持种类繁多的数据计算；友好的人机界面为用户建立、修改控制模型。整定过程参数提供了方便；面向问题的计算机语言使过程控制算法对用户完全透明，生成系统直观、简洁。湛江电厂选用的DCS是西屋公司的WDPFⅡ分散控制系统，提供了Graphic（图形）、Text（文本）、Ladders（梯形图）3种过程控制算法语言。

1　实际应用概述　　
　　实际运用中的状态参量控制由2部分有机结合而成，一部分反映对象输入输出固有的因果状态关系，即特性曲线，许多相关联的特性曲线结合在一起构成系统状态基本框架。对于机炉协调控制系统所含子系统的特性，大致包括以下基本曲线：（1）锅炉负荷—风量要求；（2）锅炉负荷—燃料要求；（3）锅炉负荷—蒸汽流量；（4）风量要求—送风机开度；（5）送风机—引风机开度；（6）锅炉负荷—烟气氧量；（7）排粉机—烟气氧量；（8）锅炉负荷—一次风压；（9）给粉机转速—燃料量；（10）主汽流量—给水流量；（11）风量要求—再热蒸汽温度；（12）电动给水泵—汽动给水泵转速；（13）主汽流量—主蒸汽温度。
　　对于非线性曲线采用WDPFⅡGraphic算法八段函数发生器（XFCTGEN），通过设置断点，能够比较准确地复现曲线特征。调整斜率的线性曲线一般选用可调增益线性发生器（XLIMIT）。
　　这些描述特性曲线的函数算法或串联或并联链接在系统的回路（LOOP）中，具备两重意义：一是定义出CCS平行动作时各回路的状态轨迹，在一定程度上使子系统之间的特性互补，改善调节品质，同时隔离干扰耦合，提高系统信噪比；二是修正单一回路调节全程各阶段的非线性，扩展PID的适用范围。
　　状态参量控制的另一部分是参量控制，传统的PID调节通常使用比例、积分、微分算法（XPID）调节系统动态过程，但Graphic PID算法与以往的PID调节器相比性能上已经有了质的飞跃，能抗积分过饱和，与变增益平衡器（XMASTER）组合，可自动平衡控制多输出调节回路的动态特性。

2　应用举例　　
　　锅炉燃烧调节仍然是机炉协调控制投入的技术难点之一。燃料、送风和引风控制全部应用状态参量控制的设计方案，燃料调节器、送风调节器并联特征函数，作为给定值的燃料与风量要求，通过特征函数直接影响输出指令，体现控制基本特性，同时也是超前动作指令。动态过渡过程调节以及系统静态偏差消除，依然由PID完成。这就有利于保持燃烧稳定，减小对象调节惰性。引风调节则与特征函数串联，主要因为炉膛负压高频波动大，对稳定性相对要求更高一些。用串联特征函数设置偏差死区允许锅炉负压定值存在有限差，当偏差增大需要调节时，特征函数起规范调节斜率的作用。
　　燃料调节为串级系统。燃烧率信号形成的核心是氧量校正回路，由氧量校正调节器、超前／滞后交叉限幅环节、内扰抑制回路等组成。氧量调节器是系统主调，大环校正燃烧调节风煤配比，烟气氧量作为主信号，反映锅炉实时燃烧效果。LDC目标负荷是功率给定信号，进入氧量校正回路后，经函数算法处理具有高负荷低氧量、低负荷高氧量的负特性，有助于锅炉高负荷时经济运行和低负荷时稳定燃烧。由函数算法预置的制粉系统补偿信号、LDC目标负荷以及手动偏置等合成氧量校正调节器给定值。
　　送风为串级调节。氧量校正回路发出的风量请求是给定信号，经过温度补偿的送风量作为被调过程值。引风控制是具有补偿的单回路调节系统，从送风调节器输出接入前馈动态补偿。

3　调试特点　　
　　机炉协调控制系统中引入状态参量控制的概念后，系统调节不再是简单的PID调节，还受控于描述对象状态的特性曲线。因此，系统的投入和参数整定与常规调节系统有所不同。
　　因大量的函数决定了输入输出信号调整、静态配合等基本特性，系统是运作在一个函数框架中，所以首先应根据机炉设计资料进行函数设置，再进行PID参数整定。计算机系统参数设定的精确性，为量化计算提供了条件，这也有别于模拟调节器主要依靠凑试的烦琐办法。在进行机炉大范围变负荷动态校正，全面校验整定参数对自动调节的适应性后，以完成RB工况整定作为工作的结束。
　　这种复合调节系统的调节品质与特征函数关系较大，能否求得准确的对象特性曲线是设计成败的关键。常规方法是通过试验来获取，在机组运行中进行试验有相当难度，有的甚至无法进行。借助历史数据存储与检索站（HSR），根据HSR存储的各种运行工况，把离散数据拟合成所需要的特性曲线，以获取精确的模型。

4　结语　　
　　实践证明，在机炉协调控制系统中引入状态参量控制概念，用函数算法规范CCS调节回路基本动作规律，减少干扰耦合，有效地扩展了PID调节的应用范围和功能，且方法简单、易行，适用性强，与超驰控制相结合能切实地提高大容量、高参数燃煤机组的调节品质，确保机组的安全稳定运行。