第7復(fù)雜控制系統(tǒng)

1、1第第7章章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)(續(xù)續(xù))比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)2前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)3 1均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)4分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)5多沖量控制系統(tǒng)多沖量控制系統(tǒng)7選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)6327-2 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) 一、概述一、概述p用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上物料之間保持一定比值關(guān)用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上物料之間保持一定比值關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱(chēng)為比值控制系統(tǒng)。系的控制系統(tǒng)，稱(chēng)為比值控制系統(tǒng)。主流量主流量：在保持比值關(guān)系的：在保持比值關(guān)系的兩種物料中，一種物料處于兩種物料中，一種物料處于主導(dǎo)地位，稱(chēng)為主物料，又主導(dǎo)地位，稱(chēng)為主物料，又稱(chēng)為主流量

2、。稱(chēng)為主流量。副流量副流量：另一種物料按主物：另一種物料按主物料進(jìn)行配比，稱(chēng)為從物料，料進(jìn)行配比，稱(chēng)為從物料，又稱(chēng)為副流量。又稱(chēng)為副流量。主流量主流量副流量副流量3常將主要物料定為主物料，次要流量定為從物料；常將主要物料定為主物料，次要流量定為從物料；將不可控流量定為主流量，將可控流量定為副流量。將不可控流量定為主流量，將可控流量定為副流量。主流量主流量副流量副流量p若用若用f1表示主流量，表示主流量，f2表示副流量，則表示副流量，則f1和和f2之間之間應(yīng)滿(mǎn)足一定的比值關(guān)系：應(yīng)滿(mǎn)足一定的比值關(guān)系： f2=k*f14二、比值控制的類(lèi)型二、比值控制的類(lèi)型 1開(kāi)環(huán)比值控制開(kāi)環(huán)比值控制p開(kāi)環(huán)比值控制是

3、各種比值控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的控制方開(kāi)環(huán)比值控制是各種比值控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的控制方案，組成原理及方塊圖如圖所示。案，組成原理及方塊圖如圖所示。 主流量主流量副流量副流量p控制器控制器5優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)施方便，只需一臺(tái)實(shí)施方便，只需一臺(tái)比例控制器比例控制器即可，且比值即可，且比值調(diào)整容易。調(diào)整容易。 開(kāi)環(huán)比值控制方案分析：開(kāi)環(huán)比值控制方案分析：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：該控制方案是一個(gè)：該控制方案是一個(gè)開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)，因?yàn)?，因?yàn)閒2的測(cè)量信號(hào)并沒(méi)的測(cè)量信號(hào)并沒(méi)有反饋到輸入端，所以，當(dāng)有反饋到輸入端，所以，當(dāng)f2因管線(xiàn)兩端壓力波動(dòng)發(fā)生變化因管線(xiàn)兩端壓力波動(dòng)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有控制作用，此時(shí)，時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有控制作用，此時(shí)，

4、很難保證很難保證f2與與f1間的比值關(guān)系。間的比值關(guān)系。應(yīng)用場(chǎng)合：應(yīng)用場(chǎng)合：這種方案適用于副這種方案適用于副流量較平穩(wěn)且比值要求不高的流量較平穩(wěn)且比值要求不高的場(chǎng)合。實(shí)際生產(chǎn)中，場(chǎng)合。實(shí)際生產(chǎn)中，f2的干擾的干擾常常是不可避免的，因此這種常常是不可避免的，因此這種方案使用較少。方案使用較少。62 2單閉環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制p如圖所示，圖中的如圖所示，圖中的k k表示表示比值計(jì)算器比值計(jì)算器，比值計(jì)算器，比值計(jì)算器的輸入信號(hào)為主流量信號(hào)，的輸入信號(hào)為主流量信號(hào)，k=f2/f1k=f2/f1。 單回路單回路閉環(huán)流閉環(huán)流量控制量控制7單閉環(huán)比值控制優(yōu)缺點(diǎn)單閉環(huán)比值控制優(yōu)缺點(diǎn)p優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：是對(duì)進(jìn)入副

5、流量回路的是對(duì)進(jìn)入副流量回路的干擾都有較好的抑制作用。干擾都有較好的抑制作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。p缺點(diǎn)缺點(diǎn)：該方案無(wú)法保證：該方案無(wú)法保證主流量的穩(wěn)定。當(dāng)主流量主流量的穩(wěn)定。當(dāng)主流量波動(dòng)較大時(shí)，無(wú)法保證系波動(dòng)較大時(shí)，無(wú)法保證系統(tǒng)流量比。統(tǒng)流量比。8 3 3雙閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制p為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行有時(shí)不僅要求兩種物料之為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行有時(shí)不僅要求兩種物料之間保持精確的比例關(guān)系，且間保持精確的比例關(guān)系，且還要求兩種物料的流量也還要求兩種物料的流量也保持相對(duì)的穩(wěn)定，保持相對(duì)的穩(wěn)定，這時(shí)可采用雙閉環(huán)比值控制。這時(shí)可采用雙閉環(huán)比值控制。p雙

6、閉環(huán)是在單閉環(huán)比值控制基礎(chǔ)上，增設(shè)了主流量雙閉環(huán)是在單閉環(huán)比值控制基礎(chǔ)上，增設(shè)了主流量控制回路構(gòu)成。控制回路構(gòu)成。9雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖：雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖：10雙閉環(huán)比值控制優(yōu)缺點(diǎn)雙閉環(huán)比值控制優(yōu)缺點(diǎn)p優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)進(jìn)入主、副流量回路的干擾都有較好的抑制對(duì)進(jìn)入主、副流量回路的干擾都有較好的抑制作用。不論系統(tǒng)處于靜態(tài)，還是動(dòng)態(tài)，都能實(shí)現(xiàn)作用。不論系統(tǒng)處于靜態(tài)，還是動(dòng)態(tài)，都能實(shí)現(xiàn)比較精確的流量比。比較精確的流量比。當(dāng)系統(tǒng)改變負(fù)荷時(shí)，只要改變主流量控制器的當(dāng)系統(tǒng)改變負(fù)荷時(shí)，只要改變主流量控制器的給定值就能方便地實(shí)現(xiàn)。給定值就能方便地實(shí)現(xiàn)。p缺點(diǎn)缺點(diǎn)：該方案儀表多、投資高。要求主流量可：該方

7、案儀表多、投資高。要求主流量可控?？?。114變比值控制變比值控制p有些生產(chǎn)過(guò)程要求兩種物料的配比根據(jù)第三參數(shù)的有些生產(chǎn)過(guò)程要求兩種物料的配比根據(jù)第三參數(shù)的需要而自動(dòng)調(diào)整。這類(lèi)比值控制稱(chēng)為變比值控制。需要而自動(dòng)調(diào)整。這類(lèi)比值控制稱(chēng)為變比值控制。 例：硝酸生產(chǎn)過(guò)程中的氧化爐設(shè)備的控制例：硝酸生產(chǎn)過(guò)程中的氧化爐設(shè)備的控制12分析：分析：要求氨氣和空氣混合后進(jìn)入爐內(nèi)，在鉑觸媒的作要求氨氣和空氣混合后進(jìn)入爐內(nèi)，在鉑觸媒的作用下，進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硝酸氣體，這一過(guò)程是放熱反用下，進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硝酸氣體，這一過(guò)程是放熱反應(yīng)。爐溫作為間接表征氧化生產(chǎn)的質(zhì)量指標(biāo)。影響氧化應(yīng)。爐溫作為間接表征氧化生產(chǎn)的質(zhì)量指標(biāo)。

8、影響氧化爐溫度的干擾因素很多，其中氨氣和空氣的比值對(duì)反應(yīng)爐溫度的干擾因素很多，其中氨氣和空氣的比值對(duì)反應(yīng)溫度影響很大。溫度影響很大。13當(dāng)出現(xiàn)影響氨空氣流量比值變化的干擾時(shí)，可由副回路的當(dāng)出現(xiàn)影響氨空氣流量比值變化的干擾時(shí)，可由副回路的比值控制加以克服。比值控制加以克服。對(duì)其他干擾引起爐溫變化時(shí)，則通過(guò)溫度控制器來(lái)改變比值對(duì)其他干擾引起爐溫變化時(shí)，則通過(guò)溫度控制器來(lái)改變比值控制器的給定值，使?fàn)t溫重新回到給定值?？刂破鞯慕o定值，使?fàn)t溫重新回到給定值。 14方塊圖：157-3 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)一、概述一、概述p在反饋控制中，控制器是按照偏差進(jìn)行控制作在反饋控制中，控制器是按照偏差進(jìn)行控制作

9、用的。用的。干擾干擾控制作控制作用往往用往往不及時(shí)不及時(shí)16p 為了彌補(bǔ)反饋控制的上述缺陷，即便有干擾存為了彌補(bǔ)反饋控制的上述缺陷，即便有干擾存在，只要能預(yù)先加以補(bǔ)償，控制系統(tǒng)能避免偏在，只要能預(yù)先加以補(bǔ)償，控制系統(tǒng)能避免偏差出現(xiàn)。差出現(xiàn)。p 控制系統(tǒng)在干擾還沒(méi)有影響到被控變量之前就控制系統(tǒng)在干擾還沒(méi)有影響到被控變量之前就產(chǎn)生控制作用，該系統(tǒng)稱(chēng)為前饋控制。產(chǎn)生控制作用，該系統(tǒng)稱(chēng)為前饋控制。干擾干擾前饋控制器前饋控制器17p例：換熱器前饋控制的工作原理例：換熱器前饋控制的工作原理ttfttffc虛線(xiàn)：反饋控制虛線(xiàn)：反饋控制實(shí)線(xiàn)：前饋控制實(shí)線(xiàn)：前饋控制進(jìn)料流量波動(dòng)進(jìn)料流量波動(dòng)tc18p換熱器前饋控

10、制換熱器前饋控制原理：原理：當(dāng)進(jìn)料流量變化時(shí)，前饋控制器當(dāng)進(jìn)料流量變化時(shí)，前饋控制器根據(jù)輸入信號(hào)運(yùn)算后，輸出控制信根據(jù)輸入信號(hào)運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)，相應(yīng)改變閥門(mén)開(kāi)度，使蒸汽量號(hào)，相應(yīng)改變閥門(mén)開(kāi)度，使蒸汽量變化，以補(bǔ)償進(jìn)料量變化，以補(bǔ)償進(jìn)料量f1對(duì)溫度對(duì)溫度22的影響。的影響。p前饋控制過(guò)程：前饋控制過(guò)程：圖圖7-15 是進(jìn)料量是進(jìn)料量f1增加時(shí)，采增加時(shí)，采用前饋控制的補(bǔ)償過(guò)程。用前饋控制的補(bǔ)償過(guò)程。表示擾動(dòng)引起出口溫度降低表示擾動(dòng)引起出口溫度降低表示前饋控制打開(kāi)表示前饋控制打開(kāi)閥門(mén)，出口溫度升高閥門(mén)，出口溫度升高出口溫度的實(shí)際值出口溫度的實(shí)際值只要干擾通道和調(diào)節(jié)通道的特性只要干擾通道和調(diào)節(jié)通

11、道的特性相匹配，則前饋控制完全有可能相匹配，則前饋控制完全有可能抵消進(jìn)料量的影響，使出口溫度抵消進(jìn)料量的影響，使出口溫度穩(wěn)定?？梢?jiàn)，前饋控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)穩(wěn)定?？梢?jiàn)，前饋控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)擾動(dòng)的全補(bǔ)償。擾動(dòng)的全補(bǔ)償。19p前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 前饋控制系統(tǒng)是基于前饋控制系統(tǒng)是基于擾動(dòng)擾動(dòng)來(lái)消除干擾因素對(duì)被控變量的來(lái)消除干擾因素對(duì)被控變量的影響；影響；反饋控制基于偏差大小來(lái)消除干擾。反饋控制基于偏差大小來(lái)消除干擾。在擾動(dòng)發(fā)生后，前饋控制作用在擾動(dòng)發(fā)生后，前饋控制作用比反饋控制比反饋控制作用更為及時(shí)作用更為及時(shí)和有效。和有效。前饋控制系統(tǒng)是一種前饋控制系統(tǒng)是一種開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。

12、反饋控制是一種閉反饋控制是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。環(huán)控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)只對(duì)它所測(cè)量的擾動(dòng)量有校正作用，而對(duì)前饋控制系統(tǒng)只對(duì)它所測(cè)量的擾動(dòng)量有校正作用，而對(duì)系統(tǒng)中的其他未測(cè)干擾則無(wú)能為力，系統(tǒng)中的其他未測(cè)干擾則無(wú)能為力，反饋控制對(duì)進(jìn)入閉環(huán)反饋控制對(duì)進(jìn)入閉環(huán)的所有擾動(dòng)均有校正作用。的所有擾動(dòng)均有校正作用。前饋控制器的控制規(guī)律是根據(jù)對(duì)象特性確定的。由于大前饋控制器的控制規(guī)律是根據(jù)對(duì)象特性確定的。由于大多數(shù)對(duì)象的特性是不同的，所以在前饋控制中，需要采用多數(shù)對(duì)象的特性是不同的，所以在前饋控制中，需要采用各種形式的專(zhuān)用前饋控制器，而不是采用通用的各種形式的專(zhuān)用前饋控制器，而不是采用通用的pidpid控制控制

13、器。器。反饋控制采用通用反饋控制采用通用pidpid控制器。控制器。 20 換熱器靜態(tài)前饋控制換熱器靜態(tài)前饋控制熱交換器是應(yīng)用前饋控制熱交換器是應(yīng)用前饋控制較多的場(chǎng)合，換熱器有滯較多的場(chǎng)合，換熱器有滯后大、時(shí)間常數(shù)大、反應(yīng)后大、時(shí)間常數(shù)大、反應(yīng)慢的特性，前饋控制就是慢的特性，前饋控制就是針對(duì)這種對(duì)象特性設(shè)計(jì)的，針對(duì)這種對(duì)象特性設(shè)計(jì)的，故能很好發(fā)揮作用。故能很好發(fā)揮作用。 二、前饋控制的結(jié)構(gòu)形式二、前饋控制的結(jié)構(gòu)形式p靜態(tài)前饋控制靜態(tài)前饋控制kf2f1212121rfkf根據(jù)熱平衡原理來(lái)分析根據(jù)熱平衡原理來(lái)分析psckh2121sprf hfc令令kf2f1通過(guò)調(diào)整通過(guò)調(diào)整k值，達(dá)到校正效果。值

14、，達(dá)到校正效果。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、靜態(tài)模型的準(zhǔn)確性問(wèn)題；、靜態(tài)模型的準(zhǔn)確性問(wèn)題； 2、只能針對(duì)具體的擾動(dòng)設(shè)計(jì)。、只能針對(duì)具體的擾動(dòng)設(shè)計(jì)。22p換熱器前饋換熱器前饋- -反饋復(fù)合控制反饋復(fù)合控制ttfttffc虛線(xiàn)：反饋控制；虛線(xiàn)：反饋控制；實(shí)線(xiàn)：前饋控制。實(shí)線(xiàn)：前饋控制。干擾干擾前饋控制器前饋控制器+23 三、前饋控制的應(yīng)用三、前饋控制的應(yīng)用對(duì)象的慣性滯后或純滯后較大（控制通道長(zhǎng)），對(duì)象的慣性滯后或純滯后較大（控制通道長(zhǎng)），反饋控制難以滿(mǎn)足工藝要求，可采用前饋控制。反饋控制難以滿(mǎn)足工藝要求，可采用前饋控制。當(dāng)主要干擾為可測(cè)、不可控變量，無(wú)法將其納入當(dāng)主要干擾為可測(cè)、不可控變量，無(wú)法將其納入到串級(jí)

15、控制的副回路時(shí)，可采用前饋控制。到串級(jí)控制的副回路時(shí)，可采用前饋控制。 系統(tǒng)中存在變化頻繁，波動(dòng)幅值大，對(duì)被控變量系統(tǒng)中存在變化頻繁，波動(dòng)幅值大，對(duì)被控變量影響顯著，反饋控制又難以克服的干擾，采用前饋影響顯著，反饋控制又難以克服的干擾，采用前饋控制?？刂?。247-4 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)一、背景一、背景p例：多塔分離過(guò)程。例：多塔分離過(guò)程。p圖中甲塔出料量即為乙塔進(jìn)料量。甲塔需保持塔釜液位的穩(wěn)定，圖中甲塔出料量即為乙塔進(jìn)料量。甲塔需保持塔釜液位的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了液面控制系統(tǒng)；乙塔希望進(jìn)料量保持不變，設(shè)計(jì)了流量控制設(shè)計(jì)了液面控制系統(tǒng)；乙塔希望進(jìn)料量保持不變，設(shè)計(jì)了流量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。25p當(dāng)甲塔

16、塔釜液位在干擾作用下上升時(shí)，液位控制發(fā)出信號(hào)當(dāng)甲塔塔釜液位在干擾作用下上升時(shí)，液位控制發(fā)出信號(hào)使閥使閥1開(kāi)大，從而使乙塔進(jìn)料流量增加。于是乙塔流量控制開(kāi)大，從而使乙塔進(jìn)料流量增加。于是乙塔流量控制產(chǎn)生控制作用又使閥產(chǎn)生控制作用又使閥2關(guān)小，其結(jié)果會(huì)使甲塔液位升高，如關(guān)小，其結(jié)果會(huì)使甲塔液位升高，如此下去，這兩個(gè)控制系統(tǒng)始終在相互矛盾狀態(tài)下工作。此下去，這兩個(gè)控制系統(tǒng)始終在相互矛盾狀態(tài)下工作。相互矛盾相互矛盾!p解決辦法解決辦法1：從工藝設(shè)計(jì)角度，增加緩沖罐：從工藝設(shè)計(jì)角度，增加緩沖罐p解決辦法解決辦法2：均勻控制：均勻控制可實(shí)現(xiàn)前后設(shè)備在物料供求關(guān)系上互相協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧的可實(shí)現(xiàn)前后設(shè)備在物料供

17、求關(guān)系上互相協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧的控制系統(tǒng)稱(chēng)為均勻控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)稱(chēng)為均勻控制系統(tǒng)。26二、均勻控制的特點(diǎn)二、均勻控制的特點(diǎn)p只有液位控制：只有液位控制：當(dāng)把液位參數(shù)控制平穩(wěn)時(shí)，進(jìn)入下一個(gè)設(shè)當(dāng)把液位參數(shù)控制平穩(wěn)時(shí)，進(jìn)入下一個(gè)設(shè)備的流量就會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)。備的流量就會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)。 液位液位27p 只有流量控制：只有流量控制：當(dāng)把流量參數(shù)控制平穩(wěn)時(shí)，前一個(gè)當(dāng)把流量參數(shù)控制平穩(wěn)時(shí)，前一個(gè)設(shè)備的液位也將出現(xiàn)大范圍變化。設(shè)備的液位也將出現(xiàn)大范圍變化。流量流量28p均勻控制：均勻控制：當(dāng)某一個(gè)參當(dāng)某一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)參數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生變化，因數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生變化，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)這種

18、變化才能為只有通過(guò)這種變化才能緩解供求之間的矛盾。緩解供求之間的矛盾。特點(diǎn)：表征前后供求矛盾的兩個(gè)參數(shù)都應(yīng)該在各自允特點(diǎn)：表征前后供求矛盾的兩個(gè)參數(shù)都應(yīng)該在各自允許的波動(dòng)范圍內(nèi)緩慢變化。許的波動(dòng)范圍內(nèi)緩慢變化。29三、均勻控制的結(jié)構(gòu)形式三、均勻控制的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)要求：控制器不含微分作用；通過(guò)設(shè)計(jì)要求：控制器不含微分作用；通過(guò)pi參數(shù)整定達(dá)到均勻參數(shù)整定達(dá)到均勻控制效果?？刂菩Ч?。307-5 分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)一、基本概念一、基本概念 p由一個(gè)控制器的輸出去控制兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行器的系統(tǒng)稱(chēng)由一個(gè)控制器的輸出去控制兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行器的系統(tǒng)稱(chēng)為分程控制系統(tǒng)。為分程控制系統(tǒng)。p分程控制是通過(guò)閥

19、門(mén)定位器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分程控制是通過(guò)閥門(mén)定位器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。31分程控制：分程控制：例：執(zhí)行器例：執(zhí)行器1 1在在0.020.06mpa的范圍內(nèi)動(dòng)作；的范圍內(nèi)動(dòng)作； 執(zhí)行器執(zhí)行器2 2在在0.060.1mpa的范圍內(nèi)動(dòng)作；的范圍內(nèi)動(dòng)作；輸出氣壓信號(hào)小于輸出氣壓信號(hào)小于0.06mpa 的范圍，執(zhí)行器的范圍，執(zhí)行器1 1隨著氣隨著氣壓信號(hào)的變化而改變開(kāi)度；壓信號(hào)的變化而改變開(kāi)度；輸出輸出氣壓信號(hào)大于氣壓信號(hào)大于0.06mpa 的范圍，執(zhí)行器的范圍，執(zhí)行器1 1移動(dòng)到移動(dòng)到極限位置開(kāi)度不再變化，執(zhí)行器極限位置開(kāi)度不再變化，執(zhí)行器2 2則隨著氣壓信號(hào)的變化則隨著氣壓信號(hào)的變化而改變開(kāi)度。而改變開(kāi)度。32o 分

20、程控制的分類(lèi)：分程控制的分類(lèi)： 執(zhí)行器同向動(dòng)作的分程執(zhí)行器同向動(dòng)作的分程控制控制執(zhí)行器反向動(dòng)作的分程執(zhí)行器反向動(dòng)作的分程控制控制33二、分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用二、分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用p擴(kuò)大執(zhí)行器的可調(diào)范圍，以適應(yīng)不同生產(chǎn)負(fù)荷需要擴(kuò)大執(zhí)行器的可調(diào)范圍，以適應(yīng)不同生產(chǎn)負(fù)荷需要例：蒸汽壓力分程控制例：蒸汽壓力分程控制全關(guān)到全關(guān)到全開(kāi)全開(kāi)全關(guān)到全關(guān)到全開(kāi)全開(kāi)347-6 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)一、基本概念一、基本概念p在現(xiàn)代化的大型生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)自動(dòng)控制的期望越來(lái)在現(xiàn)代化的大型生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)自動(dòng)控制的期望越來(lái)越高。不僅要求控制系統(tǒng)能在正常工況下克服外界干擾，越高。不僅要求控制系統(tǒng)能在正常工況下克服外界干

21、擾，而且還要求控制系統(tǒng)具有良好的應(yīng)變能力。當(dāng)生產(chǎn)操作而且還要求控制系統(tǒng)具有良好的應(yīng)變能力。當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到極限時(shí)，能采取一些相應(yīng)的保護(hù)措施，以防止事故達(dá)到極限時(shí)，能采取一些相應(yīng)的保護(hù)措施，以防止事故的發(fā)生。的發(fā)生。p屬于保護(hù)措施的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩類(lèi)：屬于保護(hù)措施的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是硬一類(lèi)是硬保護(hù)控制，另一類(lèi)是軟保護(hù)控制。保護(hù)控制，另一類(lèi)是軟保護(hù)控制。硬保護(hù)控制，硬保護(hù)控制，esdesd（emergency shutdown device，緊急停車(chē)系統(tǒng)，緊急停車(chē)系統(tǒng) ）。35p軟保護(hù)控制，就是當(dāng)生產(chǎn)操作出現(xiàn)異常情況時(shí)，軟保護(hù)控制，就是當(dāng)生產(chǎn)操作出現(xiàn)異常情況時(shí)，不使設(shè)備停車(chē)，而用另一

22、套符合工藝安全邏輯關(guān)系不使設(shè)備停車(chē)，而用另一套符合工藝安全邏輯關(guān)系的控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的安全保護(hù)。選擇性控制系的控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的安全保護(hù)。選擇性控制系統(tǒng)就可以用于達(dá)到上述目的。統(tǒng)就可以用于達(dá)到上述目的。p選擇控制，又被稱(chēng)作取代控制，超馳控制。選擇控制，又被稱(chēng)作取代控制，超馳控制。工作過(guò)程：在正常工況下，選擇性控制系統(tǒng)基于工作過(guò)程：在正常工況下，選擇性控制系統(tǒng)基于克服擾動(dòng)的控制方案工作，而當(dāng)生產(chǎn)操作條件趨向克服擾動(dòng)的控制方案工作，而當(dāng)生產(chǎn)操作條件趨向于安全極限時(shí)，系統(tǒng)立即切換到一個(gè)用于控制不安于安全極限時(shí)，系統(tǒng)立即切換到一個(gè)用于控制不安全情況的控制方案。待影響生產(chǎn)的不利因素被克服，全情況的控

23、制方案。待影響生產(chǎn)的不利因素被克服，生產(chǎn)操作重新回到安全范圍時(shí)，正常工況下的控制生產(chǎn)操作重新回到安全范圍時(shí)，正常工況下的控制方案又恢復(fù)對(duì)生產(chǎn)的控制。方案又恢復(fù)對(duì)生產(chǎn)的控制。36二、選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)例分析二、選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)例分析p 例：液氨蒸發(fā)器溫度與液位選擇控制例：液氨蒸發(fā)器溫度與液位選擇控制p正常生產(chǎn)中，以被冷卻物料的出口溫度作為被控變量，液氨流正常生產(chǎn)中，以被冷卻物料的出口溫度作為被控變量，液氨流量作為操縱變量構(gòu)成單回路溫度控制系統(tǒng)。量作為操縱變量構(gòu)成單回路溫度控制系統(tǒng)。p安全性安全性：液氨液位上升較高，可能將液氨夾帶到壓縮機(jī)中。：液氨液位上升較高，可能將液氨夾帶到壓縮機(jī)中。冷卻器冷

24、卻器壓縮機(jī)壓縮機(jī)物料物料37p安全性安全性：液氨液位上升較高，可能將液氨夾帶到壓縮機(jī)中。：液氨液位上升較高，可能將液氨夾帶到壓縮機(jī)中。p閥門(mén)開(kāi)閉形式選擇：氣開(kāi)閥，閥門(mén)開(kāi)閉形式選擇：氣開(kāi)閥，+ptt，+p對(duì)象，液氮流量增加，溫度降低，對(duì)象，液氮流量增加，溫度降低，-p所以，所以，tc為正作用。為正作用。溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：38p閥門(mén)開(kāi)閉形式選擇：氣開(kāi)閥，閥門(mén)開(kāi)閉形式選擇：氣開(kāi)閥，+plt，+p對(duì)象，液氮流量增加，液位升高，對(duì)象，液氮流量增加，液位升高，+p所以，所以，lc為反作用。為反作用。液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：39o 選擇控制的控制原理選擇控制的控制原理-+-正常

25、情況：正常情況：液位控制：液位控制：液位低于設(shè)定值液位低于設(shè)定值偏差為負(fù)偏差為負(fù)液位控制器輸出液位控制器輸出較高信號(hào)較高信號(hào)溫度控制：溫度控制：溫度接近設(shè)定值溫度接近設(shè)定值偏差較小偏差較小溫度控制器輸出溫度控制器輸出較小信號(hào)較小信號(hào)因此，設(shè)計(jì)一個(gè)低選器，構(gòu)成溫度因此，設(shè)計(jì)一個(gè)低選器，構(gòu)成溫度-液位選擇控制回路。液位選擇控制回路。40o 選擇性控制方塊圖選擇性控制方塊圖41p構(gòu)成該系統(tǒng)應(yīng)具備兩方面構(gòu)成該系統(tǒng)應(yīng)具備兩方面: :生產(chǎn)操作上有一定的選擇性規(guī)律；生產(chǎn)操作上有一定的選擇性規(guī)律；組成控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，必須包含具有選組成控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，必須包含具有選擇性功能的選擇單元。擇性功能的選擇

26、單元。p選擇控制特點(diǎn)：選擇控制特點(diǎn)：通常系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)控制器；通常系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)控制器；設(shè)有兩個(gè)以上的變送器；設(shè)有兩個(gè)以上的變送器；設(shè)有選擇器，選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信設(shè)有選擇器，選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。427.7 多沖量控制系統(tǒng)多沖量控制系統(tǒng)o 沖量既變量的意思。多沖量控制系統(tǒng)，也就是多變量沖量既變量的意思。多沖量控制系統(tǒng)，也就是多變量控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。p例：鍋爐給水系統(tǒng)控制例：鍋爐給水系統(tǒng)控制p在鍋爐的正常運(yùn)行中，汽包水位是重要在鍋爐的正常運(yùn)行中，汽包水位是重要的操作指標(biāo)，給水控制系統(tǒng)的作用就是自的操作指標(biāo)，給水控制系統(tǒng)的作用就是自動(dòng)控制鍋爐的給水量，使其適應(yīng)蒸發(fā)量的動(dòng)控制鍋爐的給水量，使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化，維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。變化，維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。p控制閥作用方式選擇控制閥作用方式選擇保證鍋爐安全（防止燒干）：選用氣關(guān)閥保證鍋爐安全（防止燒干）：選用氣關(guān)閥保證后續(xù)汽輪機(jī)安全（防止蒸汽帶液）：保證后續(xù)汽輪機(jī)安全（防止蒸汽帶液）：選用氣開(kāi)閥選用氣開(kāi)閥43（1）單沖量