常見的復(fù)雜控制系統(tǒng)有串級(jí)均勻比值課件

1、第五章 復(fù)雜控制系統(tǒng)第五章 復(fù)雜控制系統(tǒng)第五章 復(fù)雜控制系統(tǒng)一. 串級(jí)控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 定義:通常復(fù)雜控制系統(tǒng)是多變量的，具有兩個(gè)以上變送器、兩個(gè)以上控制器或兩個(gè)以上控制閥所組成的多個(gè)回路的控制系統(tǒng)，所以又稱為多回路控制系統(tǒng)。 常見的復(fù)雜控制系統(tǒng)有串級(jí)、均勻、比值、分程、三沖量、前饋、選擇性等系統(tǒng)。復(fù)雜控制系統(tǒng) 定義:通常復(fù)雜控制系統(tǒng)是多變量的，具有兩個(gè)以上變送器、兩個(gè)以上控制器或兩個(gè)以上控制閥所組成的多個(gè)回路的控制系統(tǒng)，所以又稱為多回路控制系統(tǒng)。 常見的復(fù)雜控制系統(tǒng)有串級(jí)、均勻、比值、分程、三沖量、前饋、選擇性等系統(tǒng)。復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng) 一、串級(jí)控制

2、系統(tǒng)概述 目的：可延長爐子壽命，防止?fàn)t管燒壞；可保證后面精餾分離的質(zhì)量。 為了控制爐出口溫度，可以設(shè)置一個(gè)簡單控制系統(tǒng)。氣開反作用PID 由于爐子的控制通道容量滯后很大，反應(yīng)緩慢，控制精度低，但是工藝上要求爐出口溫度的變化范圍為(12)。上圖的單變量單回路控制系統(tǒng)是難以滿足的。串級(jí)控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)1.串級(jí)控制系統(tǒng)的組成串級(jí)控制系統(tǒng)定義:由兩個(gè)測量變送器、兩個(gè)控制器其中一個(gè)控制器的輸出是另一個(gè)控制器的給定、一個(gè)控制閥組成的雙閉環(huán)定值系統(tǒng). 2.串級(jí)控制系統(tǒng)中常用的名詞 主被控變量（Yl)：是工藝控制指標(biāo)或與工藝控制指標(biāo)有直接關(guān)系，在串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。 副被控變量（Y2）：大

3、多為影響主被控變量的重要參數(shù)。 主控制器：在系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，按主被控變量和其設(shè)定值之差進(jìn)行控制運(yùn)算，并將其輸出作為副控制器給定值。 副控制器：在系統(tǒng)中起輔助作用，按所測得的副被控變量和主控輸出之差來進(jìn)行控制運(yùn)算，其輸出直接作用于控制閥的控制器，簡稱為“副控”。主變送器：測量并轉(zhuǎn)換主被控變量的變送器。副變送器：測量并轉(zhuǎn)換副被控變量的變送器。主對(duì)象：大多為工業(yè)過程中所要控制的、由主被控 變量表征其主要特性的生產(chǎn)設(shè)備或過程。副對(duì)象：大多為工業(yè)過程中影響主被控變量的、由副被控變量表征其特性的輔助生產(chǎn)設(shè)備或輔助過程。副回路:由副變送器、副控制器、控制閥和副對(duì)象所構(gòu)成的閉環(huán)回路 , 又稱為“ 副環(huán)” 或

4、“內(nèi)環(huán)”。主回路：由主變送器、主控制器、副回路等效環(huán)節(jié)、主對(duì)象所構(gòu)成的閉環(huán)回路，又稱為“主環(huán)”或“外環(huán)”。 副回路串級(jí)控制系統(tǒng)3.串級(jí)控制系統(tǒng)的典型的方框圖 4. 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1) 對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾具有較強(qiáng)的抗干擾能力。副回路主回路2) 改善了對(duì)象特性，使控制過程加快，提高了控制質(zhì)量。 3)串級(jí)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)能力第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的目的和特點(diǎn)解決矛盾的方法，可在兩塔之間設(shè)置一個(gè)中間貯罐 解決供求之間的矛盾，只有沖突的雙方各自降低要求 為了解決前后工序供求矛盾，達(dá)到前后兼顧協(xié)調(diào)操作，使前后供求矛盾的兩個(gè)變量在一定范圍內(nèi)變化，為此組成的系統(tǒng)稱為均勻控制系統(tǒng)。 均勻控制通常是

5、對(duì)兩個(gè)矛盾變量同時(shí)兼顧，使兩個(gè)互相矛盾的變量達(dá)到下列要求(特點(diǎn))。(2)前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個(gè)變量應(yīng)保持在所允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。 (1)兩個(gè)變量在控制過程中都應(yīng)該是變化的,且變化緩慢。二.均勻控制系統(tǒng)的方案1 .簡單均勻控制 如何能夠滿足均勻控制的要求呢?是通過控制器的參數(shù)整定來實(shí)現(xiàn)的。 有時(shí)為了克服連續(xù)發(fā)生的同一方向干擾所造成的過大偏差，防止液位超出規(guī)定范圍，則引人積分作用，這時(shí)比例度一般大于100，積分時(shí)間也要放得大一些。2. 串級(jí)均勻控制 串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的主、副控制器一般都采用純比例作用的。只在要求較高時(shí)，為了防止偏差過大而超過允許范圍，才引入適當(dāng)?shù)姆e分作用。 串級(jí)均勻控制系統(tǒng)之所

6、以能夠使兩個(gè)變量間的關(guān)系得到協(xié)調(diào)，是通過控制器參數(shù)整定來實(shí)現(xiàn)的。 第三節(jié) 比值控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上物料符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng) .K= F2/F1式中K為從動(dòng)流量與主動(dòng)流量的工藝流量比值。F1-主動(dòng)流量(其物料處于主導(dǎo)地位既主物料 )F2-從動(dòng)流量(其物料在控制過程中隨主物料而變化 ) 燃料與空氣成比例,什么是主動(dòng)物料?什么是從動(dòng)物料?氫氧化鈉濃溶液與水成比例,什么是主動(dòng)物料?什么是從動(dòng)物料?一.比值控制系統(tǒng)的類型 1. 開環(huán)比值控制系統(tǒng) 這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，只需一臺(tái)純比例控制器，其比例度可以根據(jù)比值要求來設(shè)定。 缺點(diǎn)是如主物料Fl穩(wěn)定不變，從物料的流量F2將

7、受控制閥前后壓差變化影響而改變。 F1F2FTFCF1F2FTFCFTFC2. 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 當(dāng)主動(dòng)流量F1變化時(shí)，經(jīng)變送器送至比值控制器FC。FC按預(yù)先設(shè)置好的比值使輸出成比例地變化，也就是成比例地改變從動(dòng)流量控制器FC的給定值. 此時(shí)從動(dòng)流量控制系統(tǒng)為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，從而F2跟隨F1變化，使流量比值K保持不變。 F1F2FTFCFTFC3. 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是提降負(fù)荷比較方便，只要緩慢地改變主動(dòng)流量控制器的給定值，就可以提降主動(dòng)流量，同時(shí)從動(dòng)流量也就自動(dòng)跟蹤提降，并保持兩者比值不變。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要適用于主流量干擾頻繁、上經(jīng)常需要提降負(fù)荷的場合。FY第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng) 例如在右圖所示的換熱器出口溫度的反饋控制中，控制信號(hào)總是要在干擾已經(jīng)造成影響后，被控變量偏離給定值以后才能產(chǎn)生，控制作用總是不及時(shí)的。 如果已知主要干擾是進(jìn)口物料流量的變化，為了及時(shí)克服此干擾對(duì)被控變量的影響，可以測量進(jìn)料流量，根據(jù)進(jìn)料流量大小的變化直接去改變加熱蒸汽量的大小，這就是所謂的“前饋”控制。 反饋控制前饋控制 由于前饋控制作用是按干擾進(jìn)行工作的，而且整個(gè)系統(tǒng)是開環(huán)的，因此根據(jù)一種干擾設(shè)置的前饋控制就只能克服這一干擾對(duì)被控變量的影響 . 前饋與反饋控制的優(yōu)缺點(diǎn)是相對(duì)應(yīng)的，若