第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)

1、第八章第八章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)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)復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 串級(jí)串級(jí)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)多沖量控制系統(tǒng)多沖量控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng) 串級(jí)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原則；如何根據(jù)工藝要求串級(jí)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原則；如何根據(jù)工藝要求確定主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。確定主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。 串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用。串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用。

2、 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 串級(jí)控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；串級(jí)控串級(jí)控制系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；串級(jí)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原則；如何根據(jù)工藝要求確定主、副調(diào)制系統(tǒng)的構(gòu)成原則；如何根據(jù)工藝要求確定主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。節(jié)器的控制規(guī)律及正、反作用。 重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)：難點(diǎn)：第二節(jié)第二節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)一、基本概念一、基本概念當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用串級(jí)控制系統(tǒng)。烈、頻繁時(shí)，采用串級(jí)控制系統(tǒng)。1.1.什么是串級(jí)控制系統(tǒng)什么是串級(jí)控制系統(tǒng) 如圖所示：如圖所示：加熱爐溫度控制系統(tǒng)?？刂茀?shù)加熱爐溫度控制系統(tǒng)?？刂茀?shù)是燃料量，改變?nèi)剂?/p>

3、量來(lái)維持爐是燃料量，改變?nèi)剂狭縼?lái)維持爐出口溫度保持在工藝所規(guī)定的數(shù)出口溫度保持在工藝所規(guī)定的數(shù)值上。值上。 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)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f f1 1；2)2)燃料方面（組分、熱值、壓力）燃料方面（組分、熱值、壓力） 的干擾的干擾f f2 2；3)3)鼓風(fēng)、爐膛抽力和環(huán)境溫度方面鼓風(fēng)、爐膛抽力和環(huán)境溫度方面 的干擾的干擾f f3 3。f f1 1f f2f f3 3方框圖（并寫出控制通道）方框圖（并寫出控制通道）f f1f f2、f f3X11 上述系統(tǒng)的特點(diǎn)是把所有的干擾都包括在控上述系統(tǒng)的特

4、點(diǎn)是把所有的干擾都包括在控制制回路里，由溫度控制器來(lái)克服?？刂仆ǖ篱L(zhǎng)，時(shí)回路里，由溫度控制器來(lái)克服?？刂仆ǖ篱L(zhǎng)，時(shí)間間常數(shù)大，容量滯后大，控制不及時(shí)，克服干擾能常數(shù)大，容量滯后大，控制不及時(shí)，克服干擾能力力差，控制質(zhì)量不高。差，控制質(zhì)量不高。 發(fā)現(xiàn)干擾先從爐膛溫度溫度反映出來(lái)。我們先發(fā)現(xiàn)干擾先從爐膛溫度溫度反映出來(lái)。我們先穩(wěn)定爐膛溫度，對(duì)物料的溫度是有幫助的。穩(wěn)定爐膛溫度，對(duì)物料的溫度是有幫助的。爐管爐管原料原料f11 1控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器爐膛爐膛測(cè)量變送器測(cè)量變送器 f2 f32 2X X2控制器控制器X X1工藝控制圖工藝控制圖測(cè)量變送器測(cè)量變送器T T2 2T TT T2 2C C

5、T T1 1T TT T1 1C C 根據(jù)爐膛溫度的變化，來(lái)預(yù)先控制燃料量，然根據(jù)爐膛溫度的變化，來(lái)預(yù)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，后再根據(jù)爐出口溫度與給定值之差再控制燃料量，以使?fàn)t出口溫度恒定。以使?fàn)t出口溫度恒定。 構(gòu)成了以爐出口溫度為被控參數(shù)的溫度調(diào)節(jié)器構(gòu)成了以爐出口溫度為被控參數(shù)的溫度調(diào)節(jié)器與爐膛溫度調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起的串級(jí)控制系統(tǒng)。與爐膛溫度調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起的串級(jí)控制系統(tǒng)。副測(cè)量變送器-調(diào)節(jié)閥副對(duì)象-給定值副參數(shù)主測(cè)量變送器主控制器副控制器主對(duì)象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級(jí)控制系統(tǒng)的典型方框圖主被控參數(shù)（主參數(shù)）：主被控參數(shù)（主參數(shù)）：工藝要求控制

6、的指標(biāo)，在串級(jí)工藝要求控制的指標(biāo)，在串級(jí) 系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控參數(shù)。系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控參數(shù)。副被控參數(shù)（副參數(shù)）：副被控參數(shù)（副參數(shù)）：為穩(wěn)定主參數(shù)或滿足某種關(guān)系為穩(wěn)定主參數(shù)或滿足某種關(guān)系 需要而引入的輔助被控變量。需要而引入的輔助被控變量。 主被控對(duì)象：主被控對(duì)象：為主被控參數(shù)表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備為主被控參數(shù)表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備。副副被控被控對(duì)象：對(duì)象：為副被控參數(shù)表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備。為副被控參數(shù)表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備。副回路副回路主回路主回路2.2.串級(jí)控制系統(tǒng)中常用名詞串級(jí)控制系統(tǒng)中常用名詞主調(diào)節(jié)器：主調(diào)節(jié)器：按主參數(shù)測(cè)量與給定的偏差動(dòng)作，輸出作按主參數(shù)測(cè)量與給定的偏差動(dòng)作，輸出作

7、 為副控制器的給定。為副控制器的給定。 P P主出主出= =X X副副 副調(diào)節(jié)器：副調(diào)節(jié)器：按副參數(shù)測(cè)量值與主控制器輸出的偏差而按副參數(shù)測(cè)量值與主控制器輸出的偏差而 動(dòng)作，輸出直接控制執(zhí)行器。動(dòng)作，輸出直接控制執(zhí)行器。主、副測(cè)量變送器：主、副測(cè)量變送器：測(cè)量主、副參數(shù)的變送器。測(cè)量主、副參數(shù)的變送器。副測(cè)量變送器-調(diào)節(jié)閥副對(duì)象-給定值副參數(shù)主測(cè)量變送器主控制器副控制器主對(duì)象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級(jí)控制系統(tǒng)的典型方框圖測(cè)量變送器測(cè)量變送器爐管爐管原料原料f1t1 T2C執(zhí)行器執(zhí)行器爐膛爐膛測(cè)量變送器測(cè)量變送器f2 f3t2 T1Ct10 Z1Z2e1e2P1 P23.3.串級(jí)控制系

8、統(tǒng)的控制過(guò)程分析串級(jí)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程分析當(dāng)干擾作用于副回路（當(dāng)干擾作用于副回路（f f2 2、f f3 3出現(xiàn)）：出現(xiàn)）：爐溫不允許過(guò)高，因此閥選氣開式。爐溫不允許過(guò)高，因此閥選氣開式。 副控制器選反作用。主控制器選反作用。副控制器選反作用。主控制器選反作用。假設(shè)干擾使假設(shè)干擾使t t2 2溫度升高溫度升高t2t2 Z2 e2 P2 閥閥 若若t t2 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)t t1 1，使的主控制器，使的主控制器 也投入控制過(guò)程。也投入控制過(guò)程。 t1 Z1 e1 P1 e2（=Z2 - P1) P2 t 2 閥閥 t1爐管爐管原料原料f1t1 T2C執(zhí)行器執(zhí)行器爐

9、膛爐膛測(cè)量變送器測(cè)量變送器f2 f3t2 T1Ct10 Z1Z2e1e2P1 P2測(cè)量變送器測(cè)量變送器當(dāng)干擾作用于主回路（當(dāng)干擾作用于主回路（f f1 1出現(xiàn)）出現(xiàn)）假設(shè)干擾使假設(shè)干擾使t t1 1溫度升高溫度升高t t2 t t1Z Z1 e e1 1P P1 1 P P2 2t t1 閥關(guān)小閥關(guān)小e e2 2（= = Z Z2 2 - - P P1 1 ）Z1 TC2P2e2測(cè)量變送器測(cè)量變送器爐管爐管原料原料f1t1執(zhí)行器執(zhí)行器爐膛爐膛測(cè)量變送器測(cè)量變送器f2 f3t2 TC1t10Z2e1P1當(dāng)干擾作用于主、副回路（當(dāng)干擾作用于主、副回路（f f1 1、f f2 2、f f3 3同時(shí)出

10、現(xiàn)）同時(shí)出現(xiàn)）主、副回路干擾有兩種可能主、副回路干擾有兩種可能一種是作用方向相同（同時(shí)增加）一種是作用方向相同（同時(shí)增加） 另一種作用方向相反（作用方向相反）另一種作用方向相反（作用方向相反）測(cè)量變送器測(cè)量變送器爐管爐管原料原料f f1t1 TC2執(zhí)行器執(zhí)行器爐膛爐膛測(cè)量變送器測(cè)量變送器f f2 f f3t2 TC1t10Z1Z2e1e2P1P2同相干擾同相干擾（t1、t2 ）t1相反干擾相反干擾（ t1、t2 ） 閥動(dòng)作小閥動(dòng)作小t1P1 e2 P2 閥閥 t2 t1P1 e2（=Z2 - P1 ）變化小變化小P P2 2變化小變化小 串級(jí)系統(tǒng)中，內(nèi)部回路起了預(yù)報(bào)作用，進(jìn)行了串級(jí)系統(tǒng)中，內(nèi)部

11、回路起了預(yù)報(bào)作用，進(jìn)行了“粗調(diào)粗調(diào)”。而爐出口溫度完成。而爐出口溫度完成“細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)”的任務(wù)，以保的任務(wù)，以保證被控變量滿足工藝的要求。證被控變量滿足工藝的要求。二、串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)二、串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)(1)有兩個(gè)控制回路：主回路是定值控制系統(tǒng)，有兩個(gè)控制回路：主回路是定值控制系統(tǒng)， 副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。(2)(2)由于副回路的快速調(diào)節(jié)作用，具有很強(qiáng)的抗干擾由于副回路的快速調(diào)節(jié)作用，具有很強(qiáng)的抗干擾 能力能力, ,有效地克服了控制通道的滯后，大大地提高有效地克服了控制通道的滯后，大大地提高 了控制質(zhì)量。了控制質(zhì)量。(3)(3)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，

12、因此具由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，因此具 有一定的自適應(yīng)能力。有一定的自適應(yīng)能力。副測(cè)量變送器-調(diào)節(jié)閥副對(duì)象-給定值副參數(shù)主測(cè)量變送器主控制器副控制器主對(duì)象主參數(shù)一次干擾二次干擾圖15-6 串級(jí)控制系統(tǒng)的典型方框圖 三、串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的設(shè)計(jì)三、串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的設(shè)計(jì)1 1應(yīng)使副回路包含較多的干應(yīng)使副回路包含較多的干 擾，尤其一定要包括主要擾，尤其一定要包括主要 干擾。干擾。2 2主、副變量間應(yīng)有一定主、副變量間應(yīng)有一定 內(nèi)在聯(lián)系，副變量選擇內(nèi)在聯(lián)系，副變量選擇 合理可行。合理可行。3.3.應(yīng)使主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)相匹配，防止應(yīng)使主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)相匹配，防止“共振共振 效應(yīng)效應(yīng)”出

13、現(xiàn)。出現(xiàn)。時(shí)間常數(shù)之比一般為時(shí)間常數(shù)之比一般為T T主主/ /T T副副 = =3-103-10之間之間如果如果T T副較大會(huì)動(dòng)作緩慢，易出現(xiàn)共振。副較大會(huì)動(dòng)作緩慢，易出現(xiàn)共振。如果如果T T副較小會(huì)漏掉主要干擾。副較小會(huì)漏掉主要干擾。4.4.當(dāng)對(duì)象具有較大純滯后而影響質(zhì)量時(shí)，副回當(dāng)對(duì)象具有較大純滯后而影響質(zhì)量時(shí)，副回 路應(yīng)盡量少包括純滯后或不包括純滯后。路應(yīng)盡量少包括純滯后或不包括純滯后。四、主、副控制器的選擇四、主、副控制器的選擇1.1.主、副控制器控制規(guī)律的選擇主、副控制器控制規(guī)律的選擇主變量調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)不應(yīng)有主變量調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)不應(yīng)有余差，主控器一般選余差，主控器一般選PIPI或或P

14、IDPID。副控制器副控制器一般不引入積分控制一般不引入積分控制作用作用，不能加微分不能加微分，否則會(huì)使，否則會(huì)使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作過(guò)大，對(duì)控制不利。調(diào)節(jié)閥動(dòng)作過(guò)大，對(duì)控制不利。2. 2. 主、副控制器正、反作用的選擇主、副控制器正、反作用的選擇副控制器的選擇：副控制器的選擇：按簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)選；按簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)選；主控制器的選擇：主控制器的選擇：主、副變量同時(shí)增加（或減主、副變量同時(shí)增加（或減?。晒に嚪治鲆笳{(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向一致?。?，由工藝分析要求調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向一致時(shí)，主控制器選反作用；反之，動(dòng)作方向不一時(shí)，主控制器選反作用；反之，動(dòng)作方向不一致，則應(yīng)選正作用。致，則應(yīng)選正作用。冷劑冷劑被冷卻物料

15、被冷卻物料閥：閥：被冷卻物料溫度不允許過(guò)低。被冷卻物料溫度不允許過(guò)低。副控制器：副控制器：閥為閥為“+ +”，F(xiàn)TFT為為“+ +”，副對(duì)象為，副對(duì)象為“+ +”。舉例舉例 控制器為控制器為“- -”。因此，選反作用控制器。因此，選反作用控制器。選氣開閥。選氣開閥。冷劑冷劑被冷卻物料被冷卻物料 主控制器：主控制器：副變量增大時(shí)閥要關(guān)小。主變量增大時(shí)要開副變量增大時(shí)閥要關(guān)小。主變量增大時(shí)要開 大閥門。兩者要求相反，故選正作用控制器。大閥門。兩者要求相反，故選正作用控制器。 最后確定：最后確定：控制閥應(yīng)選氣開閥控制閥應(yīng)選氣開閥；副控制器應(yīng)選反作用；副控制器應(yīng)選反作用； 主控制器應(yīng)選正作用。主控制器

16、應(yīng)選正作用。 先閥、后副、再主。先閥、后副、再主。舉例舉例舉例舉例舉例舉例燃料T1TT2TT1CT2C原料 加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)閥的氣開、氣關(guān)形式：閥的氣開、氣關(guān)形式：被加熱物料被加熱物料溫度不允許過(guò)高。溫度不允許過(guò)高。 最后確定：最后確定：控制閥應(yīng)選控制閥應(yīng)選氣開閥氣開閥；副控制器應(yīng)選副控制器應(yīng)選反作用；反作用； 主控制器應(yīng)選主控制器應(yīng)選反作用。反作用。 舉例舉例選主控制器：選主控制器：副變量增大時(shí)要求閥關(guān)小，主變量增大副變量增大時(shí)要求閥關(guān)小，主變量增大時(shí)也要求閥關(guān)小，兩個(gè)參數(shù)要求調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向一時(shí)也要求閥關(guān)小，兩個(gè)參數(shù)要求調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向一致。致。副控制器：副控制器：閥為

17、閥為“+ +”，T T2 2T T為為“+ +”，副，副對(duì)象為對(duì)象為“+ +”。選氣開閥。選氣開閥。副控制器為副控制器為“- -”，選反作用控制器。選反作用控制器。主控制器選反作用。主控制器選反作用。第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng) 為解決連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中前后設(shè)備供求之間的矛為解決連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中前后設(shè)備供求之間的矛盾而設(shè)置的。盾而設(shè)置的。均勻控制系統(tǒng)：均勻控制系統(tǒng)：用來(lái)保持前后兩個(gè)設(shè)備供求用來(lái)保持前后兩個(gè)設(shè)備供求間的被控變量在規(guī)定范圍內(nèi)緩慢、均勻變化間的被控變量在規(guī)定范圍內(nèi)緩慢、均勻變化的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。一、均勻控制的目的一、均勻控制的目的11 11.液位變化曲線液位變化曲線 2.流量變化曲

18、線流量變化曲線t t液位液位流量流量2 2t t液位液位流量流量FCFTLTLC甲乙12圖15-10 前后精餾塔的供求關(guān)系 2 21.1.簡(jiǎn)單均勻控制簡(jiǎn)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LCLC的控制規(guī)律中比例度不要太小，積分時(shí)間大的控制規(guī)律中比例度不要太小，積分時(shí)間大一些?？刂谱饔萌酰瑑蓚€(gè)參數(shù)都會(huì)平穩(wěn)變化。一些?？刂谱饔萌?，兩個(gè)參數(shù)都會(huì)平穩(wěn)變化。 如圖所示。如圖所示。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。適用于：適用于：干擾不大，要求不高的場(chǎng)合。干擾不大，要求不高的場(chǎng)合。2.2.串級(jí)均勻控制串級(jí)均勻控制如果流量波動(dòng)比較嚴(yán)重時(shí)設(shè)計(jì)液位與流量串級(jí)控制。如果流量

19、波動(dòng)比較嚴(yán)重時(shí)設(shè)計(jì)液位與流量串級(jí)控制。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：串級(jí)均勻控制，能串級(jí)均勻控制，能 克服較大的干擾?？朔^大的干擾。 適用于：適用于：系統(tǒng)前后壓力波動(dòng)系統(tǒng)前后壓力波動(dòng) 較大的系統(tǒng)。對(duì)流較大的系統(tǒng)。對(duì)流 量要求比較平穩(wěn)的量要求比較平穩(wěn)的 場(chǎng)合。場(chǎng)合。三、系統(tǒng)的特點(diǎn)三、系統(tǒng)的特點(diǎn)1 1前后供求的兩個(gè)變量都應(yīng)是緩慢變化的。前后供求的兩個(gè)變量都應(yīng)是緩慢變化的?！熬鶆蚓鶆颉辈⒎瞧骄峙?，應(yīng)根據(jù)前后設(shè)備大小及并非平均分配，應(yīng)根據(jù)前后設(shè)備大小及重要性等確定均勻的主次，有時(shí)需要以照顧流重要性等確定均勻的主次，有時(shí)需要以照顧流量為主，有時(shí)以液位為主。量為主，有時(shí)以液位為主。2 2變量應(yīng)在允許范圍內(nèi)變化變量應(yīng)在允

20、許范圍內(nèi)變化 3 3結(jié)構(gòu)上仍然是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)或串級(jí)控制系。結(jié)構(gòu)上仍然是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)或串級(jí)控制系。均勻控制必須滿足上述兩個(gè)限制條件均勻控制必須滿足上述兩個(gè)限制條件。能否實(shí)現(xiàn)主要在于控制器參數(shù)的整定。能否實(shí)現(xiàn)主要在于控制器參數(shù)的整定。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(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一 定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)。定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)。主動(dòng)量：主動(dòng)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(dòng)量：從動(dòng)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

21、 2表示。表示。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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用儀表少。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用儀表少。執(zhí)行器執(zhí)行器- -給定給定測(cè)量變送測(cè)量變送Q1 1使用于：使用于：從動(dòng)物料穩(wěn)定的場(chǎng)合。從動(dòng)物料穩(wěn)定的場(chǎng)合。對(duì)象對(duì)象Q2 2控制器控制器 2.2.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)為了克服開環(huán)比值控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)單閉環(huán)為了克服開環(huán)比值控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。比值控制系統(tǒng)。 F F1 1C C當(dāng)主流量當(dāng)主流量Q Q1 1變化時(shí)，其信號(hào)經(jīng)測(cè)量變送器送至比值變化時(shí)，其信號(hào)經(jīng)測(cè)量變送器送至比值器器FYFY。比值器按預(yù)先設(shè)定好

22、的比值使輸出成比例地。比值器按預(yù)先設(shè)定好的比值使輸出成比例地變化。變化。當(dāng)主流量沒變而副流量發(fā)生了變化，副回路是一定值當(dāng)主流量沒變而副流量發(fā)生了變化，副回路是一定值控制系統(tǒng)，可以控制穩(wěn)定下來(lái)，使流量比值仍能保持控制系統(tǒng)，可以控制穩(wěn)定下來(lái)，使流量比值仍能保持不變。不變。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)副流量跟隨主流量變化而變化，克服副流量實(shí)現(xiàn)副流量跟隨主流量變化而變化，克服副流量本身對(duì)干擾對(duì)比值的影響，因此主、副流量的比本身對(duì)干擾對(duì)比值的影響，因此主、副流量的比值較為準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單，實(shí)施較方便。值較為準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單，實(shí)施較方便。 使用場(chǎng)合：使用場(chǎng)合：從動(dòng)量經(jīng)常波動(dòng)的場(chǎng)合。從動(dòng)量經(jīng)常波動(dòng)的場(chǎng)合。3.3

23、.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)了主、副流量定值控制。也實(shí)現(xiàn)了比較精確實(shí)現(xiàn)了主、副流量定值控制。也實(shí)現(xiàn)了比較精確的流量比值。確保了兩物料總量不變。適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷的流量比值。確保了兩物料總量不變。適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷的變化。的變化。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用儀表多，投資較大，系統(tǒng)調(diào)整比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用儀表多，投資較大，系統(tǒng)調(diào)整比 較麻煩。較麻煩。適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合： 主物料干擾頻繁，工藝上不允許負(fù)荷變化太大。主物料干擾頻繁，工藝上不允許負(fù)荷變化太大。三、比值系數(shù)的計(jì)算三、比值系數(shù)的計(jì)算 工藝上規(guī)定的比值，是兩個(gè)流量的質(zhì)量或體積工藝上規(guī)定的比值，是兩個(gè)流量的質(zhì)量或體積流量之比。而儀表使用

24、的是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。必須流量之比。而儀表使用的是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。必須把工藝上要求的比值換算成儀表上的比值系數(shù)把工藝上要求的比值換算成儀表上的比值系數(shù)K K才能才能進(jìn)行設(shè)定。進(jìn)行設(shè)定。1.1.線性流量信號(hào)線性流量信號(hào)（如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)等）（如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)等）流量流量0 Qmax 對(duì)應(yīng)儀表信號(hào)對(duì)應(yīng)儀表信號(hào)420mA（型儀表）型儀表）I = kQ + C當(dāng)當(dāng)Q = 0 I = 4mA 所以所以 C = 4當(dāng)當(dāng)Q = Qmax I = 20mA 所以所以k = 20-4 / Qmax任意中間值任意中間值Q所對(duì)應(yīng)的輸出電流為所對(duì)應(yīng)的輸出電流為416maxQQI若工藝要求若工藝要求Q從從

25、/Q主主=Kmaxmax44主從主從QQIIKmaxmax從主QQKK max16Q4IQ2.2.非線性流量信號(hào)（如差壓式流量計(jì)）非線性流量信號(hào)（如差壓式流量計(jì)）因?yàn)橐驗(yàn)镼=P Q = I 所以所以 I = kQ+C同理得出非線性流量信號(hào)比值系數(shù)計(jì)算公式同理得出非線性流量信號(hào)比值系數(shù)計(jì)算公式max2max22從主QQKK 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)一、基本概念一、基本概念我們研究的是反饋控制系統(tǒng)采用的是閉環(huán)結(jié)構(gòu)。由我們研究的是反饋控制系統(tǒng)采用的是閉環(huán)結(jié)構(gòu)。由于偏差是干擾作用形成后才產(chǎn)生，按偏差的大小進(jìn)于偏差是干擾作用形成后才產(chǎn)生，按偏差的大小進(jìn)行控制的。行控制的。前饋控制是按引起被

26、控變量變化的干擾大小進(jìn)行控前饋控制是按引起被控變量變化的干擾大小進(jìn)行控制的。制的。換熱器為例換熱器為例如圖采用前饋控制，進(jìn)料流量變化，測(cè)出后送給前如圖采用前饋控制，進(jìn)料流量變化，測(cè)出后送給前饋控制器饋控制器FCFC，按一定的控制規(guī)律去操縱蒸汽閥，以，按一定的控制規(guī)律去操縱蒸汽閥，以補(bǔ)償進(jìn)料流量的變化對(duì)出口的影響。補(bǔ)償進(jìn)料流量的變化對(duì)出口的影響。前饋控制補(bǔ)償過(guò)程如圖所示前饋控制補(bǔ)償過(guò)程如圖所示從圖中可看出前饋控制是一種開環(huán)控制回路。不存從圖中可看出前饋控制是一種開環(huán)控制回路。不存在測(cè)量與給定的比較。在測(cè)量與給定的比較?？刂谱饔每刂谱饔酶蓴_作用干擾作用前饋控制補(bǔ)償過(guò)程前饋控制補(bǔ)償過(guò)程 前饋、反饋區(qū)

27、別點(diǎn)；前饋、反饋區(qū)別點(diǎn)；1.1.前饋是開環(huán)控制系統(tǒng)，反饋是閉環(huán)控制系統(tǒng)。前饋是開環(huán)控制系統(tǒng)，反饋是閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.2.系統(tǒng)檢測(cè)的信號(hào)不同，反饋控制檢測(cè)的是被控系統(tǒng)檢測(cè)的信號(hào)不同，反饋控制檢測(cè)的是被控 變量；前饋控制檢測(cè)信號(hào)是干擾量。變量；前饋控制檢測(cè)信號(hào)是干擾量。3.3.控制系統(tǒng)的依據(jù)不同，反饋控制基于偏差大??；控制系統(tǒng)的依據(jù)不同，反饋控制基于偏差大??； 前饋控制基于干擾大小進(jìn)行控制。前饋控制基于干擾大小進(jìn)行控制。二、前饋控制器的設(shè)計(jì)二、前饋控制器的設(shè)計(jì)前饋控制器可采用靜態(tài)前饋和動(dòng)態(tài)前饋前饋控制器可采用靜態(tài)前饋和動(dòng)態(tài)前饋靜態(tài)前饋：靜態(tài)前饋：利用對(duì)象的控制通道和干擾通道靜態(tài)放利用對(duì)象的控制通道

28、和干擾通道靜態(tài)放 大系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)前饋控制器。保證被控變量的靜大系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)前饋控制器。保證被控變量的靜 態(tài)偏差為零。態(tài)偏差為零。動(dòng)態(tài)前饋：動(dòng)態(tài)前饋：利用對(duì)象的控制通道和干擾通道動(dòng)態(tài)數(shù)利用對(duì)象的控制通道和干擾通道動(dòng)態(tài)數(shù) 學(xué)模型，使系統(tǒng)在干擾作用下的動(dòng)態(tài)偏差接近學(xué)模型，使系統(tǒng)在干擾作用下的動(dòng)態(tài)偏差接近 或等于零?；虻扔诹?。靜態(tài)前饋可根據(jù)物料能量平衡計(jì)算得出或通過(guò)實(shí)靜態(tài)前饋可根據(jù)物料能量平衡計(jì)算得出或通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出。測(cè)數(shù)據(jù)得出。我們以換熱器為例設(shè)計(jì)前饋控制器。我們以換熱器為例設(shè)計(jì)前饋控制器。忽略換熱器的熱損失得：忽略換熱器的熱損失得：LQttCQp2121)(式中：式中：Q1 Q2 進(jìn)料流量，蒸汽流量；進(jìn)料流量，蒸汽流量； CP 被加熱物料比熱；被加熱物料比熱；t1,t2 被加熱物料的給定溫度和測(cè)量溫度；被加