第七章復雜控制系統(tǒng)新(化工專)

1、第八章第八章 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)重點：重點： 串級控制系統(tǒng)的構成原則；如何根據(jù)工藝要串級控制系統(tǒng)的構成原則；如何根據(jù)工藝要求確定主、副調節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。求確定主、副調節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。 難點：難點：串級控制系統(tǒng)設計、應用。串級控制系統(tǒng)設計、應用。 主要內容：主要內容： 串級控制系統(tǒng)的組成、特點及應用場合；串級控制系統(tǒng)的組成、特點及應用場合；串級控制系統(tǒng)的構成原則；如何根據(jù)工藝要求確定主、串級控制系統(tǒng)的構成原則；如何根

2、據(jù)工藝要求確定主、副調節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。副調節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定一、概述一、概述 當對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，采用當對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，采用串級控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)。1.1.什么是串級控制系統(tǒng)什么是串級控制

3、系統(tǒng) 加熱爐溫度控制系統(tǒng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)。操縱變量是燃料量，改。操縱變量是燃料量，改變燃料量來維持爐出口溫變燃料量來維持爐出口溫度保持在工藝所規(guī)定的數(shù)度保持在工藝所規(guī)定的數(shù)值上。值上。 F F1 1F F2控制系統(tǒng)可以克服的干擾有：控制系統(tǒng)可以克服的干擾有：1)被加熱原料方面（流量、溫度）被加熱原料方面（流量、溫度） 的干擾的干擾F1；2)燃料方面（組分、熱值、壓力）的干擾燃料方面（組分、熱值、壓力）的干擾F2；7-1F1F2t0t1 上述系統(tǒng)的特點是把所有的干擾都包括在控制回路上述系統(tǒng)的特點是把所有的干擾都包括在控制回路里，由溫度控制器來克服。控制通道長，時間常數(shù)大里，由溫度控制器來克服。

4、控制通道長，時間常數(shù)大，容量滯后大，控制不及時，克服干擾能力差，控制，容量滯后大，控制不及時，克服干擾能力差，控制質量不高。質量不高。方框圖（并寫出控制通道）方框圖（并寫出控制通道） 燃料量的變化或燃料熱值的變化，首先是會使爐膛燃料量的變化或燃料熱值的變化，首先是會使爐膛溫度發(fā)生變化的。溫度發(fā)生變化的。先穩(wěn)爐膛溫度，再穩(wěn)定物料出口溫度。先穩(wěn)爐膛溫度，再穩(wěn)定物料出口溫度。 其工作工程如下：其工作工程如下：燃料油的壓力或熱值發(fā)生變化，燃料油的壓力或熱值發(fā)生變化，首先使爐膛溫度首先使爐膛溫度2發(fā)生變化，發(fā)生變化，T2C進行工作，使爐膛溫進行工作，使爐膛溫度的偏差隨之減少。度的偏差隨之減少。 同時，由

5、于爐膛溫度的變化，或物料本身的進口流量同時，由于爐膛溫度的變化，或物料本身的進口流量或溫度變化，使物料出口溫度或溫度變化，使物料出口溫度1發(fā)生變化。發(fā)生變化。1的變化通的變化通過控制器過控制器T1C不斷地去改變控制器不斷地去改變控制器T2C的給定值。的給定值。 7-2 根據(jù)爐膛溫度的變化，預先控制燃料量，然后再根據(jù)根據(jù)爐膛溫度的變化，預先控制燃料量，然后再根據(jù)爐出口溫度與給定值之差再控制燃料量，以使爐出口溫爐出口溫度與給定值之差再控制燃料量，以使爐出口溫度恒定。度恒定。 構成了以構成了以爐出口溫度為被控參數(shù)的溫度控制器與爐爐出口溫度為被控參數(shù)的溫度控制器與爐膛溫度控制器膛溫度控制器串聯(lián)在一起的

6、串級控制系統(tǒng)。串聯(lián)在一起的串級控制系統(tǒng)。F1被控變量被控變量1執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C給定值給定值1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象12溫度對象溫度對象1：受熱管道，其輸出變量為物料出口溫度受熱管道，其輸出變量為物料出口溫度1溫度對象溫度對象2：爐膛及燃燒裝置爐膛及燃燒裝置 ，輸出變量為爐膛溫度，輸出變量為爐膛溫度2干擾干擾F2：燃料油壓力、組分等的變化，燃料油壓力、組分等的變化， 干擾干擾F1：物料本身的流量、進口溫度等的變化物料本身的流量、進口溫度等的變化 副測量變送器-調節(jié)閥副對象-給定值副參數(shù)主測量

7、變送器主控制器副控制器主對象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級控制系統(tǒng)的典型方框圖執(zhí)行器圖圖7-4主變量（主參數(shù)）：主變量（主參數(shù)）：工藝要求控制的指標，在串級工藝要求控制的指標，在串級 系統(tǒng)中起主導作用的被控量。系統(tǒng)中起主導作用的被控量。副變量（副參數(shù)）：副變量（副參數(shù)）：為穩(wěn)定主變量或滿足某種關系需為穩(wěn)定主變量或滿足某種關系需 要而引入的輔助被控變量。要而引入的輔助被控變量。 主對象：主對象：生產過程中需要控制主變量的工藝設備。生產過程中需要控制主變量的工藝設備。副對象：副對象：需要控制副變量的工藝設備。需要控制副變量的工藝設備。2.串級控制系統(tǒng)中常用名詞串級控制系統(tǒng)中常用名詞副回路副

8、回路主回路主回路主控制器：主控制器：按主變量測量值與給定值的偏差而動作，按主變量測量值與給定值的偏差而動作，其輸出作為副變量的給定值其輸出作為副變量的給定值 副控制器：副控制器：其給定值來自主控制器的輸出，并按副變其給定值來自主控制器的輸出，并按副變量的測量值與給定值的偏差而工作，其輸出直接控制量的測量值與給定值的偏差而工作，其輸出直接控制執(zhí)行器。執(zhí)行器。主、副測量變送器：主、副測量變送器：測量主、副變量的變送器。測量主、副變量的變送器。副測量變送器-調節(jié)閥副對象-給定值副參數(shù)主測量變送器主控制器副控制器主對象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級控制系統(tǒng)的典型方框圖執(zhí)行器圖圖7-4副回路：副

9、回路：由副變量的測量變送裝置，副控制器、執(zhí)行由副變量的測量變送裝置，副控制器、執(zhí)行器和副對象所構成的內回路，也稱內環(huán)或器和副對象所構成的內回路，也稱內環(huán)或副環(huán)副環(huán)。主回路主回路：由主變量的測量變送裝置，主、副控制器，執(zhí)：由主變量的測量變送裝置，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對象構成的外回路，也稱外環(huán)或行器和主、副對象構成的外回路，也稱外環(huán)或主環(huán)主環(huán)。副測量變送器-調節(jié)閥副對象-給定值副參數(shù)主測量變送器主控制器副控制器主對象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級控制系統(tǒng)的典型方框圖執(zhí)行器圖圖7-4副回路副回路主回路主回路第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過

10、程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的 選擇選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定二二. .串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程1. 當干擾作用于副回路（當干擾作用于副回路（F2出現(xiàn)）：出現(xiàn)）： 爐溫不允許過高，因此執(zhí)行器選氣開式。副控制器爐溫不允許過高，因此執(zhí)行器選氣開式。副控制器選反作用。主控制器選反作用。選反作用。主控制器選反作用。 假設干擾使假設干擾使2溫度升高。溫度升高。如干擾量小，經過副回路控

11、制如干擾量小，經過副回路控制后，影響不到物料出口溫度后，影響不到物料出口溫度122 z2 e2 P2 閥閥 設置了副回路以后，干擾設置了副回路以后，干擾F2引起引起2變化，溫度控制器變化，溫度控制器T2C及時進行控制，使其很快穩(wěn)定下來。及時進行控制，使其很快穩(wěn)定下來。 F11執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 若若2的變化太大影響到主參數(shù)的變化太大影響到主參數(shù)1，使的主控制器，使的主控制器 也也投入控制過程。投入控制過程。1Z1 e1 P1 e2（

12、=Z2 - P1) P2 2 閥閥 1F11執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 由于副回路控制通道端，時間常數(shù)小，所以當干擾由于副回路控制通道端，時間常數(shù)小，所以當干擾進入副回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控進入副回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控制作用，有效地克服干擾對主被控變量的影響制作用，有效地克服干擾對主被控變量的影響 2. 當干擾作用于主對象（當干擾作用于主對象（F1出現(xiàn)）出現(xiàn)）假設干擾使假設干擾使1溫度升高溫度升高2 1Z1

13、 e1P1 P21 閥關小閥關小e2（= Z2 - P1 ）F11執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 在串級控制系統(tǒng)中，如果干擾作用于主對象，由在串級控制系統(tǒng)中，如果干擾作用于主對象，由于副回路的存在，可以及時改變副變量的數(shù)值，以達于副回路的存在，可以及時改變副變量的數(shù)值，以達到穩(wěn)定主變量的目的。到穩(wěn)定主變量的目的。 3. 當干擾作用于副回路和主對象當干擾作用于副回路和主對象(F1、F2同時出現(xiàn)同時出現(xiàn))主、副回路干擾有兩種可能主、副回路干擾有兩種

14、可能 一種是干擾作用下，主、副變量的一種是干擾作用下，主、副變量的變化方向相同變化方向相同（同時增加或同時減?。?；同時增加或同時減?。?；2 1P1 P21 閥閥e2（= Z2 - P1 ）假設干擾使假設干擾使1和和2都增加，都增加， F11執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象1210 Z1Z2e1e2P1 P2另一種是主、副變量的另一種是主、副變量的變化方向相反變化方向相反（一個增加，另一（一個增加，另一個減小）；個減?。幌喾锤蓴_相反干擾（ 1 、2 ） 閥動作小閥動作小1P1 e2

15、（=Z2 - P1 ）變化小變化小P P2 2變化小變化小F11執(zhí)行器執(zhí)行器溫度對象溫度對象22測量變送器測量變送器F2溫度控溫度控制器制器T1C1測量變送器測量變送器溫度控溫度控制器制器T2C溫度對象溫度對象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 在串級控制系統(tǒng)中，在串級控制系統(tǒng)中，副回路副回路具有具有先調、粗調、快先調、粗調、快調的特點調的特點；主回路主回路具有具有后調、細調、慢調后調、細調、慢調的特點，并的特點，并對于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底克服。對于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底克服。 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、

16、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的 選擇選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點(1)(1)有兩個控制回路：有兩個控制回路：主回路是定值控制系統(tǒng)，主回路是定值控制系統(tǒng)， 副回路是隨動控制系統(tǒng)。副回路是隨動控制系統(tǒng)。副測量變送器-調節(jié)閥副對象-給定值副參數(shù)主測量變送器主控制器副控制器主對象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級控制系統(tǒng)的典型方框圖執(zhí)行器(2) 有兩個變量：主變

17、量和副變量。有兩個變量：主變量和副變量。 主變量是反映產品質量或生產過程運行情況的主主變量是反映產品質量或生產過程運行情況的主要工藝變量。主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中介要工藝變量。主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中介紹的被控變量選擇原則是一樣的。紹的被控變量選擇原則是一樣的。 (4) 由于增加了副回路，因此具有一定的自適應能由于增加了副回路，因此具有一定的自適應能力，可用于負荷和操作條件有較大變化的場合。力，可用于負荷和操作條件有較大變化的場合。(3)由于副回路的引入，改善了對象的特性，使控制過由于副回路的引入，改善了對象的特性，使控制過程加快，具有超前控制作用，從而有效地克服滯后，程加快，

18、具有超前控制作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質量。提高了控制質量。第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的 選擇選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定四、串級控制系統(tǒng)副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)副回路的確定1主、副變量間應有一定的內在聯(lián)系主、副變量間應有一定的內在聯(lián)系 所謂副回路的確定：所謂副回路的確定：就是根據(jù)生產工藝的具體情況，就

19、是根據(jù)生產工藝的具體情況，選擇一個合適的副變量選擇一個合適的副變量，從而構成一個以副變量為被，從而構成一個以副變量為被控變量的副回路?？刈兞康母被芈?。 在串級系統(tǒng)中，副變量的變化應在很大程度上能影在串級系統(tǒng)中，副變量的變化應在很大程度上能影響主變量的變量。響主變量的變量。 一類情況是選擇與主變量一類情況是選擇與主變量有一定關系的某一中間變量有一定關系的某一中間變量作為副變量。作為副變量。 另一類情況是選擇的副變另一類情況是選擇的副變量是操縱變量本身。量是操縱變量本身。 TC的輸出作為的輸出作為FC的給定值的給定值， 選擇的副變量就是操縱變量選擇的副變量就是操縱變量（加熱蒸汽量）（加熱蒸汽量）

20、7-52. 要使系統(tǒng)的主要干擾被包圍在副回路內要使系統(tǒng)的主要干擾被包圍在副回路內圖圖7-6 加熱爐出口溫度與燃料油壓力串級控制系統(tǒng)加熱爐出口溫度與燃料油壓力串級控制系統(tǒng)壓力控制器壓力控制器燃料油壓力作為副變量燃料油壓力作為副變量 在選擇副變量時，既要考慮到使副環(huán)包圍較多的干在選擇副變量時，既要考慮到使副環(huán)包圍較多的干擾，又要擾，又要考慮到使副變量不要離主變量太近考慮到使副變量不要離主變量太近，否則一，否則一旦干擾影響到副變量，很快也就會影響到主變量，這旦干擾影響到副變量，很快也就會影響到主變量，這樣副環(huán)的作用也就不大了。樣副環(huán)的作用也就不大了。 3在可能的情況下，應使副回路包圍更多的次要干擾在

21、可能的情況下，應使副回路包圍更多的次要干擾 一方面能將對主變量一方面能將對主變量影響最嚴重、變化最劇影響最嚴重、變化最劇烈的干擾包圍在副回路烈的干擾包圍在副回路內，另一方面又使副對內，另一方面又使副對象的時間常數(shù)很小象的時間常數(shù)很小 4. 副變量的選擇應考慮到主、副對象時間常數(shù)的匹配，副變量的選擇應考慮到主、副對象時間常數(shù)的匹配，以防以防“共振共振”的發(fā)生的發(fā)生時間常數(shù)之比一般為時間常數(shù)之比一般為T主主/T副副 =3-10之間之間 如果如果T副副較大會動作緩慢，易出現(xiàn)共振。如果較大會動作緩慢，易出現(xiàn)共振。如果T副較副較小會漏掉主要干擾。小會漏掉主要干擾。 在串級控制系統(tǒng)中，主、副對象的時間常數(shù)

22、不能在串級控制系統(tǒng)中，主、副對象的時間常數(shù)不能太接近。太接近。 如果主、副對象的時間常數(shù)比較接近，那么主、副如果主、副對象的時間常數(shù)比較接近，那么主、副回路的工作頻率也就比較接近，這樣一旦系統(tǒng)受到干回路的工作頻率也就比較接近，這樣一旦系統(tǒng)受到干擾，就有可能產生擾，就有可能產生“共振共振”。 5.當對象具有較大純滯后而影響質量時，副回路應盡當對象具有較大純滯后而影響質量時，副回路應盡量少包括純滯后或不包括純滯后。量少包括純滯后或不包括純滯后。 通過合理選擇副變量將純滯后部分放到主對象中，通過合理選擇副變量將純滯后部分放到主對象中，以提高副回路的快速抗干擾功能，及時克服干擾的影以提高副回路的快速抗

23、干擾功能，及時克服干擾的影響，將其抑制在最小限度內，從而可以使主變量的控響，將其抑制在最小限度內，從而可以使主變量的控制質量得到提高。制質量得到提高。第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的 選擇選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定7-2五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇1.主、副控制器

24、控制規(guī)律的選擇主、副控制器控制規(guī)律的選擇 主變量調節(jié)過程結束時不應有余差，主控制器一般主變量調節(jié)過程結束時不應有余差，主控制器一般選選PI或或PID。 副控制器一般采用副控制器一般采用P控制規(guī)律。為了能夠快速跟蹤，控制規(guī)律。為了能夠快速跟蹤，最好不帶積分作用最好不帶積分作用，副控制器，副控制器不能加微分作用不能加微分作用，否則容，否則容易引起控制閥大幅度地變化，對系統(tǒng)的穩(wěn)定是不利的。易引起控制閥大幅度地變化，對系統(tǒng)的穩(wěn)定是不利的。 2. 主、副控制器正、反作用的選擇主、副控制器正、反作用的選擇(1) 副控制器的選擇：副控制器的選擇： 按簡單控制系統(tǒng)選；按簡單控制系統(tǒng)選；執(zhí)行器應該選氣開閥，執(zhí)行

25、器應該選氣開閥， “正正”方向方向 當燃料量加大時，爐膛溫度當燃料量加大時，爐膛溫度2是增是增加的，因此副對象是加的，因此副對象是“正正”方向方向副控制器副控制器T2C應選擇應選擇“反反”作用方向作用方向。 當主、副變量同時增加（或減?。?，由工藝分析要當主、副變量同時增加（或減?。晒に嚪治鲆笄笳{節(jié)閥的動作方向一致調節(jié)閥的動作方向一致時，主控制器選時，主控制器選”反反”作用作用；反之，動作方向不一致，則應選反之，動作方向不一致，則應選”正正”作用。作用。（2） 主控制器作用方向的選擇主控制器作用方向的選擇 串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的選擇可以按先副后主串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的選擇可以按

26、先副后主的順序，即先確定執(zhí)行器的氣開、氣關形式及副控制器的順序，即先確定執(zhí)行器的氣開、氣關形式及副控制器的正、反作用，然后確定主控制器的作用方向。的正、反作用，然后確定主控制器的作用方向。主變量主變量1或副變量或副變量2增加時增加時，對控制閥動作方向的要求，對控制閥動作方向的要求是一致的，都要求關小控制是一致的，都要求關小控制閥，減少供給的燃料量，才閥，減少供給的燃料量，才能使能使1或或2降下來，所以此降下來，所以此時時T1C應為應為反作用方向。反作用方向。7-2副控制器副控制器：閥為閥為“+”，F(xiàn)T為為“+”，副對象為，副對象為“+”。舉例：舉例： 副副控制器為控制器為“- -”。因此，選反

27、作用控制器。因此，選反作用控制器。冷劑冷劑被冷卻物料被冷卻物料 圖圖7-8 冷卻器溫度串級控制系統(tǒng)冷卻器溫度串級控制系統(tǒng)主變量：主變量：冷卻物料出口溫度；冷卻物料出口溫度；副變量：副變量：冷劑流量。冷劑流量。 執(zhí)行器：執(zhí)行器：被冷卻物料溫度不允被冷卻物料溫度不允許過低。許過低。選氣開閥。選氣開閥。主控制器：主控制器：副變量增大時閥要關小。主變量增大時要副變量增大時閥要關小。主變量增大時要開大閥門。兩者要求相反，故選開大閥門。兩者要求相反，故選正作用控制器正作用控制器。最后確定：最后確定：控制閥應選氣開閥控制閥應選氣開閥；副控制器應選反作用副控制器應選反作用; ; 主控制器應選正作用。主控制器應

28、選正作用。 先閥、后副、再主。先閥、后副、再主。（3）控制閥由氣開改為氣關，或由氣關改為氣開時）控制閥由氣開改為氣關，或由氣關改為氣開時，只要改變副控制器的正反作用而不需要改變主控制，只要改變副控制器的正反作用而不需要改變主控制器的正反作用。器的正反作用。無論哪種切換，都必須保證當主變量變化時，去控制無論哪種切換，都必須保證當主變量變化時，去控制閥的信號完全一致。閥的信號完全一致。 主控：切除副控制器，由主控制器的輸出直接控制執(zhí)主控：切除副控制器，由主控制器的輸出直接控制執(zhí)行器。行器。7-2氣開閥氣開閥反作用反作用反作用反作用 系統(tǒng)串級與主控切換的條件是：系統(tǒng)串級與主控切換的條件是：當主變量變

29、化時，當主變量變化時，串級時副控制器的輸出與主控時主控制器的輸出信串級時副控制器的輸出與主控時主控制器的輸出信號方向完全一致。號方向完全一致。 當副控制器為當副控制器為“反反“作用時作用時，才能在串級與主控，才能在串級與主控之間之間直接進行切換直接進行切換。如果副控制器為。如果副控制器為”正正“作用，則作用，則在串級與主控之間進行切換的同時，要改變主控制器在串級與主控之間進行切換的同時，要改變主控制器的正、反作用。的正、反作用。第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、概述一、概述二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點四、串級控制系統(tǒng)中

30、副回路的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的 選擇選擇六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定 1. 兩步整定法兩步整定法先整定副控制器，后整定主控制器的方法先整定副控制器，后整定主控制器的方法2. 一步整定法一步整定法 根據(jù)經驗先將副控制器一次放好，不再變動，然根據(jù)經驗先將副控制器一次放好，不再變動，然后按一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制后按一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)。器參數(shù)。第七章第七章 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 串級

31、控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)目的：目的：為解決連續(xù)生產過程中前后設備供求之間的矛為解決連續(xù)生產過程中前后設備供求之間的矛盾而設置的。盾而設置的。均勻控制系統(tǒng)：均勻控制系統(tǒng)：用來保持前后兩個設備供求間的被控用來保持前后兩個設備供求間的被控變量在規(guī)定范圍內緩慢、均勻變化的系統(tǒng)。變量在規(guī)定范圍內緩慢、均勻變化的系統(tǒng)。一、均勻控制的目的一、均勻控制的目的FCFTLTLC甲乙12圖15-10 前后精餾塔的供求關系 s.ps.p圖圖7-9 如果甲塔的液位上升，則如

32、果甲塔的液位上升，則LC就會開大出料閥就會開大出料閥1，而這，而這將引起乙塔進料量增大，也將引起乙塔進料量增大，也是乙塔的是乙塔的FC又要關小閥又要關小閥2，其結果會使甲塔液位升高，其結果會使甲塔液位升高，出料閥出料閥1繼續(xù)開大繼續(xù)開大 。FCFTLTLC甲乙12圖15-10 前后精餾塔的供求關系 s.ps.p圖圖7-9圖圖7-10對兩個變量的要求：對兩個變量的要求：表征前、后供求矛盾的表征前、后供求矛盾的兩個變量在控制過程中兩個變量在控制過程中都都應是變化的，且變化是緩應是變化的，且變化是緩慢的。慢的。 液位定值控制液位定值控制 流量定值控制流量定值控制 均勻控制均勻控制 前后互相聯(lián)系又互相

33、矛前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個變量盾的兩個變量應局限在所應局限在所允許的范圍內變化允許的范圍內變化。 1.1.簡單均勻控制簡單均勻控制二、均勻控制方案二、均勻控制方案控制器：控制器：P、PI，很大，很大， TI很大。很大?？刂谱饔萌酰瑑蓚€參數(shù)都會平穩(wěn)變控制作用弱，兩個參數(shù)都會平穩(wěn)變化?；?圖圖7-11 簡單均勻控制簡單均勻控制s.p甲甲乙乙圖圖7-10液位定值控制液位定值控制 流量定值控制流量定值控制 均勻控制均勻控制 優(yōu)點：優(yōu)點： 結構簡單，成本低廉。結構簡單，成本低廉。適用于：適用于：干擾不大，要求不高的場合。干擾不大，要求不高的場合。三、均勻控制系統(tǒng)的特點三、均勻控制系統(tǒng)的特點1 1前

34、后供求的兩個變量都應是緩慢變化的。前后供求的兩個變量都應是緩慢變化的。 “均勻均勻”并非平均分配，應根據(jù)前后設備大小及重并非平均分配，應根據(jù)前后設備大小及重要性等確定均勻的主次，有時需要以照顧流量為主，要性等確定均勻的主次，有時需要以照顧流量為主，有時以液位為主。有時以液位為主。2 2變量應在允許范圍內變化。變量應在允許范圍內變化。 3 3結構上仍然是簡單控制系統(tǒng)或串級控制系統(tǒng)。結構上仍然是簡單控制系統(tǒng)或串級控制系統(tǒng)。均勻控制必須滿足上述兩個限制條件均勻控制必須滿足上述兩個限制條件。能否實現(xiàn)主要在于控制器參數(shù)的整定。能否實現(xiàn)主要在于控制器參數(shù)的整定。第八章第八章 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第一節(jié)

35、第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)一、概述一、概述比值控制系統(tǒng)：比值控制系統(tǒng)：實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)符合一定比符合一定比例關系例關系的控制系統(tǒng)。的控制系統(tǒng)。主動量主動量：表征主物料的參數(shù)，也稱主流量。用表征主物料的參數(shù)，也稱主流量。用Q1 1表示。表示。 從動量：從動量：表征從物料的參數(shù)，或稱副流量。用表征從物料的參數(shù)，或稱副流量。用Q2 2表示。表示。 比值控制系統(tǒng)就是要實現(xiàn)副流量比值控制系統(tǒng)就是要實現(xiàn)副流量Q2 2與主流量與主流量Q1 1成一成一定比值關系：定比值關系：12/QQK K：副流量與主流量的流量比值。：副流量與主流量的流量比值。二、比值控制系統(tǒng)的類二、比值控制系統(tǒng)的類型型1.1.開環(huán)比值控制系統(tǒng)：開環(huán)比值控制系統(tǒng)：優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，使用儀表少。結構簡單，使用儀表少。適用于：適用于：從物料流量穩(wěn)定且比值從物料流量穩(wěn)定且比值要求不高的場合。要求不高的場合。 圖圖7-13 開環(huán)比值控制開環(huán)比值控制主