過(guò)程控制工程

1、第二章 常用復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本概念和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.性能分析 能迅速克服進(jìn)入副回路擾動(dòng)的影響 改善主控制器gc2的廣義對(duì)象特性，提高工作頻率 容許副回路內(nèi)各環(huán)節(jié)特性在一定范圍內(nèi)變動(dòng)不影響整個(gè)系統(tǒng)控制品質(zhì) 能夠更精確控制操縱變量的流量 可實(shí)現(xiàn)更靈活的操作方式二、串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題1.串級(jí)控制系統(tǒng)主、副被控變量的選擇2.串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器控制規(guī)律的選擇3.串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器正反作用的選擇4.串級(jí)控制系統(tǒng)的積分飽和及防止積分飽和的措施5.串級(jí)控制系統(tǒng)中副環(huán)的非線(xiàn)性6.串級(jí)控制系統(tǒng)中控制器的參數(shù)整定和系統(tǒng)投運(yùn)三、串級(jí)控制系統(tǒng)的變

2、型1.引入中間輔助變量的串級(jí)控制系統(tǒng)2.引入閥門(mén)定位器的串級(jí)控制系統(tǒng)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)一、基本原理和結(jié)構(gòu)1.基本原理2.均勻控制系統(tǒng)的實(shí)施方案 單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 雙沖量均勻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 被控變量的差作為被控變量 被控變量的和作為被控變量3.均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和示例二、控制器參數(shù)整定1.控制器控制規(guī)律的選擇2.控制器參數(shù)整定3.控制系統(tǒng)分析 控制系統(tǒng)分析 液位被控對(duì)象近似為積分環(huán)節(jié) 液位被控對(duì)象近似為一階慣性環(huán)節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本原理2.基本結(jié)構(gòu)3.性能分析二、控制方案分析1.相乘方案的實(shí)施2.相除方案的實(shí)施三、比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)

3、用中的問(wèn)題1.主動(dòng)量和從動(dòng)量的選擇2.比值控制系統(tǒng)類(lèi)型的選擇3.比值函數(shù)環(huán)節(jié)的選擇4.檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的選擇5.其他問(wèn)題6.比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)四、比值控制系統(tǒng)的變型1.快速跟蹤2.無(wú)限可調(diào)比的比值控制系統(tǒng)3.均分控制系統(tǒng)公式匯總第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本原理2.基本結(jié)構(gòu) 單純前饋控制系統(tǒng) 前饋信號(hào)與反饋信號(hào)相乘的前饋-反饋控制系統(tǒng) 前饋信號(hào)與反饋信號(hào)相加的前饋-反饋控制系統(tǒng)3.性能分析二、前饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題1.擾動(dòng)變量的選擇2.前饋控制規(guī)律的設(shè)計(jì)3.前饋-反饋控制系統(tǒng)中流量副回路的引入4.前饋控制通道中非線(xiàn)性環(huán)節(jié)的處理5.前饋控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)和

4、偏置值的設(shè)置6.前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)7.多變量前饋控制系統(tǒng)8.比例滯后控制第五節(jié) 分程控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本原理2.基本結(jié)構(gòu)和性能分析 釜式反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng)分析二、分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題1.分程控制系統(tǒng)中控制閥的泄漏量2.分程控制工作范圍的選擇和實(shí)現(xiàn)3.分程點(diǎn)廣義對(duì)象特性的突變 分程控制用于適應(yīng)不同控制要求 分程控制用于擴(kuò)大可調(diào)范圍示例一示例二示例三第六節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本原理2.基本結(jié)構(gòu)和性能分析 選擇器位于兩個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器之間 選擇器位于幾個(gè)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)與控制器之間 利用選擇器實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性控制規(guī)律二、選擇

5、性控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的結(jié)合1.選擇性控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)的結(jié)合 具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng) 從動(dòng)量供應(yīng)不足時(shí)的比值控制系統(tǒng)2.選擇性控制系統(tǒng)與分程控制系統(tǒng)的結(jié)合3.補(bǔ)充燃料的選擇性控制系統(tǒng)三、選擇性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題1.選擇器類(lèi)型的選擇2.控制器的選擇3.防積分飽和選擇性控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果第七節(jié) 雙重控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.基本原理和結(jié)構(gòu)2.性能分析 增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 提高雙重控制系統(tǒng)的工作頻率 動(dòng)靜結(jié)合，快慢結(jié)合，急則治標(biāo)，緩則治本二、雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題1.主、副操縱變量的選擇2.主、副控制器的選擇3.主、副控制器正反

6、作用的選擇4.雙重控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)5.雙重控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定第八節(jié) 基于模型計(jì)算的控制系統(tǒng)一、根據(jù)模型計(jì)算測(cè)量值的控制系統(tǒng)1.質(zhì)量流量的控制2.熱量控制3.內(nèi)回流控制二、根據(jù)模型計(jì)算設(shè)定值的控制系統(tǒng)1.具有壓力補(bǔ)償?shù)臏囟瓤刂?.離心壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)3.根據(jù)計(jì)算指標(biāo)控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)三、非線(xiàn)性控制1.補(bǔ)償被控對(duì)象的非線(xiàn)性 采用控制閥的非線(xiàn)性流量特性補(bǔ)償 采用非線(xiàn)性控制規(guī)律進(jìn)行補(bǔ)償 采用串級(jí)控制系統(tǒng)2.位式控制3.滿(mǎn)足一定控制要求而引入的非線(xiàn)性第二章結(jié)束謝謝！控制系統(tǒng)框圖gc2(s)gf1(s)gf2(s)gm2(s)gm1(s)gp1(s)gp2(s)gv(s)gc1(s)r1e

7、1u2qy2y1f1f2u1=r2e2ym1ym2串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖串級(jí)控制系統(tǒng)的相關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)1是要保持平穩(wěn)控制的主要被控變量。2是串級(jí)控制系統(tǒng)的輔助被控變量。的傳遞函數(shù)c1( )、c2( ) 。傳遞函數(shù)p1( )、p2( ) 。主被控變量的檢測(cè)變送環(huán)節(jié)m1( )、副被控變量的檢測(cè)變送環(huán)節(jié)m2( ) 。主被控變量的測(cè)量值m1、副被控變量的測(cè)量值m2。1和2分別是。擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)分別為f1( )和f2( )。由c2( )、v( )、p2( )和m2( )組成的控制回路稱(chēng)為。由c1( )和副回路、p1( )和m1( )組成的控制回路稱(chēng)。121222212211( )( )( )( )1( )(

8、)( )( )( )( )( )( )( )( )ffcvpmccvppmy sgs gsf sgs g s gs gsgs gs g s gs gs gs1( )1221122212211( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )sccvppcvpmccvppmygs gs g s gs gsr sgs g s gs gsgs gs g s gs gs gs122211122212211( )( )( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )fcvpmfcvpmccvppmgsgs

9、g s gs gs gsy sf sgs g s gs gsgs gs g s gs gs gs2222222( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )cvpcvpmgs g s gsy sgsr sgs g s gs gs副串級(jí)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)gc2(s)gf1(s)gf2(s)gm2(s)gm1(s)gp1(s)gp2(s)gv(s)gc1(s)r1e1u2qy2y1f1f2u1=r2e2ym1ym2gc2(s)gf1(s)gf2(s)gm1(s)gp1(s)gp2(s)gv(s)u2qy2y1f1f2e2ym2r2串級(jí)控制框圖提高系統(tǒng)工作效率下一頁(yè)上一頁(yè)工作效率和其他參數(shù)的關(guān)系串級(jí)控制框圖示例一示例二示例三示例四示例五防積分飽和串級(jí)控制框圖串級(jí)控制框圖方案二方案一與單回路液位控制的區(qū)別下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)示例一示例二下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)計(jì)算公式前饋與反饋控制的比較前饋控制框圖下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)示例二示例一示例二示例一正常：正常：tc控制閥u1=kc1e1+u1/