過程控制PID整定及參數(shù)調(diào)整

1、過程控制系統(tǒng) PID整定及參數(shù)調(diào)整過程（Process）-生產(chǎn)過程基本概念歷經(jīng)一段時(shí)間一般工業(yè)生產(chǎn)伴隨物質(zhì)能量變化過程（Process）的特點(diǎn)連續(xù)過程(Continuous Process)批量（間歇）過程(Batch Process)離散過程(Discrete Process)流程工業(yè)(Flow Manufacturing Industry)離散制造業(yè)(Discrete Industry)過程控制(Process Control） 針對(duì)連續(xù)或半連續(xù)（間歇）過程中的溫度、壓力、流量、液（物）位、化學(xué)成分（如含氧量）、物性參數(shù)（如粘度、融溶指數(shù)）等變量而實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，稱為過程控制。被控參數(shù)

2、種類基本概念溫度壓力流量液位成分（氧含量，產(chǎn)品組份等）物性（粘度，干點(diǎn)，冰點(diǎn)等）過程控制領(lǐng)域基本概念石油化工：輸油，煉油，乙烯，合成橡 膠，合成氨電力：火電廠冶金：冶金加熱爐，熱處理爐生化：啤酒，制藥輕工：食品，漂染環(huán)境：水處理，大氣監(jiān)測其它：農(nóng)業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)我國的控制工程相對(duì)落后 單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 第1章1.1單回路

3、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 單回路反饋控制系統(tǒng) 四個(gè)基本環(huán)節(jié)：被控對(duì)象、測量變送、控制器和控制閥 反饋控制中的最基本系統(tǒng) 特點(diǎn)：簡單、有效、 應(yīng)用最成熟、最普遍 - 占70%以上例1：恒溫箱的人工控制1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成人工控制的恒溫箱 加熱電阻絲220V調(diào)壓器溫度計(jì)觀測恒溫箱內(nèi)的溫度（被控制量）與要求的溫度（給定值）進(jìn)行比較，得到溫度 偏差的大小和方向根據(jù)偏差大小和方向調(diào)節(jié)調(diào)壓器，控制加熱電 阻絲的電流以調(diào)節(jié)溫度回復(fù)到要求值 人工控制恒溫箱調(diào)節(jié)過程 1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成人工控制過程的實(shí)質(zhì)：檢測偏差，調(diào)節(jié)操縱變量，縮小偏差期望 溫度大腦手調(diào)壓器恒溫箱眼睛實(shí)際 溫度溫度計(jì) 恒溫箱自動(dòng)控制調(diào)節(jié)過程

4、 恒溫箱實(shí)際溫度由熱電偶轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電 壓u2 恒溫箱期望溫度由電壓u1給定，并與實(shí)際溫度 u2比較得到溫度偏差信號(hào)uu1 u2溫度偏差信號(hào)經(jīng)電壓、功率放大后，用以驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)調(diào)壓器動(dòng)觸 頭。當(dāng)溫度偏高時(shí)，動(dòng)觸頭向減小電流的方向 運(yùn)動(dòng)，反之加大電流，直到溫度達(dá)到給定值為 止，此時(shí)，偏差u0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。恒溫箱自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理：1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成例2：水槽液位控制系統(tǒng)LCF1F2F1F21.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成F1增加 L增加 變送器輸出信號(hào)增加 偏差（測量值-設(shè)定值）為正、增加 控制器輸出增加 閥開度增加 F2增加 L降低；工作過程：1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)

5、構(gòu)組成控制器控制閥被控對(duì)象測量變送偏差給定 測量 液位給定量位于系統(tǒng)的輸入端，稱為系統(tǒng)輸入量。 也稱為參考輸入量（信號(hào)）。被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱為系統(tǒng)輸出量。 輸出量（全部或一部分）通過測量裝置返回系 統(tǒng)的輸入端，使 之與輸入量進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差（給定信號(hào)與返回的輸出信號(hào)之差）信號(hào)。輸出量的返回過程稱為反饋。返回的全部或部分輸出信號(hào)稱為反饋信號(hào)。1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 控制系統(tǒng)的原理和作用維持被控參數(shù)保持在設(shè)定值上，偏差越小越好偏差控制：糾正偏差 過程工業(yè)中，此類系統(tǒng)占大多數(shù)按被控參數(shù)分類： 溫度控制回路、壓力控制回路、 流量控制回路、物位（液位）控制回路引言:單回路控制設(shè)計(jì)了解生產(chǎn)

6、工藝掌握生產(chǎn)過程的規(guī)律確定確定合理的控制方案被控變量&操縱變量控制閥開閉形式、流量特性控制器的類型及正、反作用測量變送裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 1.2 被控變量的選擇即，要控制什么 基于工藝要求，選擇的結(jié)果直接影響生產(chǎn)（產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)安全）分類1.2 被控變量的選擇直接控制 最基本的熱工參數(shù)，一般是可以直接進(jìn)行測量和控制的參數(shù) 溫度、壓力、液位、流量間接控制 質(zhì)量指標(biāo)，以及一些特殊的參數(shù)成份、物性參數(shù)等，在一般條件下，無法直接測量和控制 應(yīng)根據(jù)工藝參數(shù)的關(guān)系，用可測的參數(shù)，間接進(jìn)行控制1.2 被控變量的選擇選擇被控變量的原則（1）盡可能選擇直接控制參數(shù) （2）必須選擇間接控制參數(shù)時(shí)，選擇對(duì)

7、目標(biāo)參數(shù)影響最顯著的可控參數(shù)，單值對(duì)應(yīng)關(guān)系最好 （3）靈敏度好，反映產(chǎn)品質(zhì)量變化，易于控制 （4）考慮工藝的合理性、測量儀表的選擇操縱變量的選擇：（1）一般選系統(tǒng)中可以調(diào)整的物料量或能量參數(shù)，多是流量；（2）不止一個(gè)，重要因素1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇對(duì)象特性分析精餾塔: 影響塔頂成分的有,溫度、壓力、 進(jìn)料流量、進(jìn)料成分等 對(duì)于實(shí)際過程，影響輸出的因素一般不只一個(gè)，因此，實(shí)際上都是多輸入系統(tǒng)（MIMO)F1F2FnY1.4 控制閥的選擇控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件接受控制器的命令執(zhí)行控制任務(wù)。選擇內(nèi)容：口徑大小、開閉形式、流量特性、結(jié)構(gòu)形式口徑大小 直接決定介質(zhì)流過的能力1.4

8、控制閥的選擇 通過計(jì)算閥的流通能力，并且保證具有一定的余量，具有較寬的可控范圍。 口徑過大，正常流量時(shí)閥門處于小的開度，閥的特性不好； 口徑過小，正常流量時(shí)閥門處于大的開度，閥的特性也不好。開閉形式氣動(dòng)控制閥：1.4 控制閥的選擇電動(dòng)控制閥：一般均為電開式（電機(jī)帶動(dòng)閥門）氣開式輸入氣壓信號(hào)（來自控制器）增大，閥的開度增大；氣閉式輸入氣壓信號(hào)（來自控制器）增大，閥的開度減??；控制閥的氣開、閉形式的選擇原則：1.4 控制閥的選擇（1）安全角度： 即當(dāng)出現(xiàn)意外事故時(shí)，如氣源中斷，或電源中斷，此時(shí)輸入控制閥的氣壓信號(hào)最小，這時(shí)，考慮到工藝設(shè)備的安全性，必須使閥門全閉（氣開式）或閥門全開（氣閉式） 如：

9、鍋爐燃?xì)饪刂崎y氣開式 （2）質(zhì)量角度：出現(xiàn)以外事故，考慮產(chǎn)品質(zhì)量 （3）消耗角度：原料、成品及動(dòng)力消耗 （4）介質(zhì)特點(diǎn)：特殊介質(zhì)，考慮氣結(jié)晶、蒸發(fā)等因素 具體工藝過程，對(duì)控制閥開閉有要求的場合，要區(qū)分主次因素（安全第一），對(duì)控制閥開閉沒有要求時(shí)，可以任選1.4 控制閥的選擇流量特性 目前控制閥的特性有三種： 線性特性、對(duì)數(shù)特性（等百分比特性）、快開特性 L/LmaxF/Fmax 一般的，生產(chǎn)負(fù)荷變化對(duì)象特性發(fā)生變化 如，熱交換器： 負(fù)荷（被加熱的流體）增大： 通過熱交換器的時(shí)間縮短， 純滯后減??； 特性改變 流速增大，傳熱效果變好 控制系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，已經(jīng)整定好了PID參數(shù)，一旦對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)

10、，原來好的PID參數(shù)就變得不好了1.4 控制閥的選擇流量特性什么時(shí)候選擇非線性特性？1.4 控制閥的選擇閥門定位器 控制閥的輔助裝置 接受控制器信號(hào)，輸出控制控制閥 作用： 提高控制閥控制精度，準(zhǔn)確定位； 功率放大； 可改變控制閥流量特性； 可實(shí)現(xiàn)分程控制 1.7系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.7.1系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其影響 如同一條水管安裝有多個(gè)水龍頭，各個(gè)龍頭的流量相互影響所謂關(guān)聯(lián)，就是系統(tǒng)之間彼此相互有影響TCLC提餾段溫度與塔底液位控制系統(tǒng)家中煤氣供量，高峰期互相影響 由此可見，這兩套控制系統(tǒng)存在著相互關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)在很大程度上影響控制系統(tǒng)的性能，要非常注意1.7.1系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其影響關(guān)聯(lián)蒸汽閥

11、開大，蒸汽量增加，溫度上升，但同時(shí)由于蒸發(fā)量增大，塔釜液位會(huì)下降；同樣，液位閥開大，采出量增加，液位下降，同時(shí)由于被加熱的液體減少，溫度會(huì)增加。例子：離心泵輸出管線上的流量和壓力控制控制系統(tǒng) PC FC 流量和壓力控制系統(tǒng)存在關(guān)聯(lián)，可采用控制器參數(shù)整定的方法，拉開各自的工作頻率。 若流量控制重要，可使流量控制器敏感些（減小比例度，減小微分時(shí)間），這樣，系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)，流量系統(tǒng)快速調(diào)整，然后，壓力系統(tǒng)再緩慢控制。 反之亦然。 1.7.3削弱或消除系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)的方法1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定系統(tǒng)投入運(yùn)行以及控制器的參數(shù)調(diào)整投運(yùn)前的準(zhǔn)備：（1）熟悉被控對(duì)象和整個(gè)控制系統(tǒng)，檢查所有儀表及連接管線，以保證投

12、運(yùn)時(shí)能及時(shí)、正確的操作，故障能及時(shí)查找。（2）現(xiàn)場檢驗(yàn)所有的儀表，保持儀表能正常使用。（3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或估算，設(shè)置Kc、TI、To，或?yàn)榧儽壤?，比例度設(shè)置在較大位置。（4）確認(rèn)閥的開、閉形式。（5）確認(rèn)控制器的正、反作用。（6）根據(jù)上述選擇，假設(shè)被控變量受一干擾，看控制系統(tǒng)能否克服干擾的影響。 原則：系統(tǒng)開環(huán)總放大倍數(shù)必須為負(fù)值（保證負(fù)反饋）1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定控制器正反作用的確定Gc(s)Gv(s)Go(s) Gm(s)R(s)E(s)Y(s)根據(jù)：對(duì)象Go(s)、控制閥Gv(s)、 測量變送器Gm(s)的正反作用，保證：總符號(hào)為負(fù)，確定：控制器Gc(s)的符號(hào)。正：輸入信號(hào)，輸出信號(hào)負(fù)

13、：輸入信號(hào) ，輸出信號(hào) 對(duì)象、控制閥、測量變送裝置 若控制閥為氣閉式，膜頭壓力增大閥門關(guān)小P 對(duì)象特性，輸出流量F2增大，液位L減小 測量變送 控制器符號(hào)應(yīng)該為負(fù)，即反作用LC水槽液位控制系統(tǒng)1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定P彈性薄膜閥芯一般，對(duì)于儀表控制器，都帶有正反作用開關(guān)，對(duì)于計(jì)算機(jī)控制，可以通過程序設(shè)置 1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定1.8.1控制系統(tǒng)投運(yùn) 關(guān)鍵是自動(dòng)和手動(dòng)的切換要求，必須保證是無擾動(dòng)切換手動(dòng)：通過控制器，手動(dòng)給出控制器的輸出， 手動(dòng)輸出自動(dòng)：控制器根據(jù)偏差，自動(dòng)計(jì)算給出控制 器的輸出，自動(dòng)輸出無擾動(dòng)切換手動(dòng)時(shí)，自動(dòng)輸出跟蹤手動(dòng)輸出自動(dòng)時(shí)，手動(dòng)輸出跟蹤自動(dòng)輸出1.8.1控制系統(tǒng)投

14、運(yùn)雙向平衡無擾動(dòng)切換 電動(dòng)III型、I系列、EK系列 電動(dòng)II型 一般，儀表控制器帶有自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)，計(jì)算機(jī)控制時(shí)，也必須設(shè)置這樣的開關(guān)1.8.2控制系統(tǒng)整定目前基本控制器一般均為PID控制器（比例、積分、微分控制器）PID控制器整定，調(diào)節(jié)P、I、D參數(shù)，使得控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)達(dá)到滿意。一旦控制控制系統(tǒng)安裝到位，控制系統(tǒng)的品質(zhì)就取決于控制器的參數(shù)設(shè)置整定的目的對(duì)象特性、控制方案、干擾的形式和大小、控制器參數(shù)整定 選擇什么樣的控制系統(tǒng)性能指標(biāo) 常見的，如4：1衰減等，根據(jù)不同的實(shí)際情 況，有所不同。 整定方法 兩類：理論計(jì)算和工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定理論整定方法 基于控制原理的

15、計(jì)算方法（時(shí)域法、頻域法、根軌跡法等）工程整定方法 理論整定方法，必須要求已知各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，對(duì)于一般的實(shí)際問題，難于滿足。另外，理論計(jì)算也比較煩瑣，工程上一般不采用。 工程整定方法，直接在閉合的控制回路中對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。經(jīng)驗(yàn)方法，簡單、方便，易于掌握，工程實(shí)際中廣泛采用。1.8.2控制系統(tǒng)整定（1）臨界比例度法步驟： 系統(tǒng)閉環(huán) TI最大、TD最小 （沒有積分、微分作用） 比例度放到100%（K=1），由大往小逐漸改變，每改變一次，通過設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾，觀察輸出Y的變化 若Y衰減振蕩，則繼續(xù)減??；若Y發(fā)散振蕩，則應(yīng)增大 當(dāng)Y出現(xiàn)等幅振蕩（臨界振蕩），此時(shí)k稱為臨界比

16、例度，振蕩周期Tk稱為臨界周期。工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定 有了k和Tk后，按經(jīng)驗(yàn)公式確定、TI、TD，按此參數(shù)可使控制系統(tǒng)呈4：1衰減。若還有差距，可適當(dāng)調(diào)整 1.8.2控制系統(tǒng)整定0tTk等幅振蕩曲線 臨界周期%TI，minTD，minP 2kPI2.2k0.85TkPID1.7k0.5Tk0.13Tk1.8.2控制系統(tǒng)整定表1-5 臨界比例度整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式臨界比例度法優(yōu)點(diǎn)： 應(yīng)用簡單 缺點(diǎn)：有些實(shí)際系統(tǒng)不允許進(jìn)行等幅振蕩測試，另外，對(duì)象也必須是二階以上系統(tǒng)，或是一階加純滯后的對(duì)象，否則，不能出現(xiàn)振蕩。 （2）衰減曲線法 與臨界法類似 4：1衰減曲線： 比例度放到100%（

17、K=1），由大往小逐漸改變，每改變一次，通過設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾，觀察輸出Y的變化 若Y衰減比大于4：1，則繼續(xù)減??；若小于4：1，則應(yīng)增大，直到出現(xiàn)4：1衰減振蕩，記錄此時(shí)比例度s和振蕩周期Ts 按經(jīng)驗(yàn)公式確定、TI、TD 工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定，%TI，minTD，minPsPI1.2s0.5TsPID0.8s0.3Ts0.1Ts1.8.2控制系統(tǒng)整定表1-6 衰減曲線法整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式y(tǒng)tTs4:1衰減曲線 s Ts 振蕩周期比例度1.8.2控制系統(tǒng)整定 先比例，后積分，最后微分的順序 優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)際應(yīng)用 缺點(diǎn)：有時(shí)4：1衰減不太好確定，只能近似 （3）反

18、應(yīng)曲線法 測試廣義對(duì)象的時(shí)間特性 步驟：系統(tǒng)開環(huán)、穩(wěn)定（測量值等于給定值）手動(dòng)操作控制器產(chǎn)生一個(gè)階躍輸出，它將作用于廣義對(duì)象上，記錄Y的曲線（反應(yīng)曲線）工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定1.8.2控制系統(tǒng)整定pP0tyT00yACBDt對(duì)象反應(yīng)曲線 純滯后時(shí)間 時(shí)間常數(shù) To1.8.2控制系統(tǒng)整定控 制 器 參 數(shù)控制器類型/%Ti/minTD/minP(K0/T0)100%PI(1.1K0/T0)100%3.3 PID(0.85K0/T0)100% 2 0.5表1-8 反應(yīng)曲線法整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式廣義對(duì)象特性可用一階加純滯后環(huán)節(jié)近似按經(jīng)驗(yàn)公式，可計(jì)算P、I、D參數(shù)此方法簡單，但有些實(shí)際場

19、合，不允許進(jìn)行開環(huán)階躍實(shí)驗(yàn)過程控制系統(tǒng)及工程第二章 串級(jí)控制系統(tǒng) 串級(jí)控制系統(tǒng)2.1 概述2.2 串級(jí)控制系統(tǒng)2.3 投運(yùn)和整定2.4 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)2.5 串級(jí)系統(tǒng)副回路的設(shè)計(jì) 第2章2.1概述復(fù)雜控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)：在一般情況下能夠滿足生產(chǎn)控制要求特殊情況：系統(tǒng)干擾因素多、干擾變化劇烈，以及工藝特殊要求復(fù)雜控制系統(tǒng) 串級(jí)控制系統(tǒng)原理 精餾控制過程： 提餾段溫度控制 通過控制再沸器加熱蒸汽量來維持提餾段溫度恒定 2.1概述TC精餾塔提餾段溫度控制：結(jié)果：溫度控制不穩(wěn)定2.1概述 分析干擾：若干擾僅來自精餾塔進(jìn)料的波動(dòng)，則通過此回路 可控制溫度情況一，很多情況下，除了進(jìn)料因

20、素影響，加熱蒸汽流量也會(huì)有波動(dòng)（如鍋爐蒸汽出口壓力的波動(dòng)），這時(shí)，在一定的閥門開度情況下，加熱蒸汽量不同。解決辦法：再加入一個(gè)蒸汽流量控制系統(tǒng)，可控制 流量穩(wěn)定。 問題：兩套控制系統(tǒng)不能協(xié)調(diào)，甚至出現(xiàn)矛盾 溫度控制系統(tǒng)要求增加或減小蒸汽流量，而流量控制系統(tǒng)卻只能根據(jù)事先的流量設(shè)定值進(jìn)行定值控制。 2.1概述TCFC串級(jí)控制系統(tǒng)：兩套控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制特點(diǎn)：兩個(gè)控制器，一個(gè)調(diào)節(jié)閥 一個(gè)控制器（主控制器）的輸出送到另一個(gè)控制器（副控制器）的給定，副控制器的輸出送到控制閥 2.1概述TCFC2.1概述溫度控制器流量控制器控制閥流量對(duì)象溫度對(duì)象溫度變送器流量變送器 特點(diǎn)：兩個(gè)閉環(huán)環(huán)路，內(nèi)環(huán)和外環(huán) 內(nèi)環(huán)

21、：副環(huán)，副控制器、副對(duì)象、副變送器 （流量） 外環(huán)：主環(huán)，主控制器、主對(duì)象、主變送器 （溫度） 主環(huán)，定值控制系統(tǒng)，給定值由工藝設(shè)定，主控制器輸出作為副控制器的設(shè)定 副環(huán)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)，給定值由主控制器輸出給定，副控制器輸出控制控制閥2.1概述串級(jí)控制系統(tǒng)工作過程控制系統(tǒng)處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài) 2.1概述氣開式控制閥反作用的流量控制器反作用的溫度控制器 情況1: 副環(huán)內(nèi)出現(xiàn)干擾 流量控制器：“粗調(diào)” 溫度控制器：“細(xì)調(diào)” 2.1概述蒸汽流量突然增大（一段時(shí)間：提餾段溫度不變，溫度控制器輸出不變，流量控制器設(shè)定值不變，但流量測量增大（流量控制器正偏差，流量控制器輸出減小，控制閥關(guān)小）蒸汽流量減小，削

22、弱對(duì)提餾段溫度的影響） 提餾段溫度緩慢上升（溫度控制器正偏差，溫度控制器輸出減小，輸出到流量控制器的設(shè)定值減小）流量控制器設(shè)定值減小，流量控制閥開度進(jìn)一步減小。 情況2: 主環(huán)內(nèi)出現(xiàn)干擾 進(jìn)料量突然增大，塔釜液位上升，提餾段溫度下降溫度控制器負(fù)偏差，輸出增大（流量控制器負(fù)偏差，流量控制器輸出增大，控制閥開度增大，蒸汽量增加）提餾段溫度回升2.1概述2.1概述情況3: 主環(huán)和副環(huán)同時(shí)（1）副環(huán)干擾使蒸汽流量增大， 主環(huán)干擾使提餾段溫度降低；（1）副環(huán)干擾使蒸汽流量增大， 主環(huán)干擾使提餾段溫度升高。FCFCspsp結(jié)論：串級(jí)控制系統(tǒng)具有單回路控制系統(tǒng)的全部功能，控制質(zhì)量優(yōu)于單回路控制系統(tǒng)，并且，實(shí)

23、現(xiàn)方便，生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較普遍。 2.1概述2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施組成控制系統(tǒng)的設(shè)備不同，實(shí)施方法也有差異目前主要是： 電動(dòng)型儀表系統(tǒng)、 氣動(dòng)型儀表系統(tǒng)、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS、PLC） 實(shí)施前要考慮的幾個(gè)問題 （1）系統(tǒng)設(shè)備間的傳輸信號(hào)要匹配，電信號(hào)420mA, 15V，氣信號(hào)0.020.1Mpa，混合時(shí)需要轉(zhuǎn)換裝置（電-氣轉(zhuǎn)換） （2）副控制器必須具有外給定功能 （3）是否需要切換開關(guān)，即切換成： a 主控制器直接控制控制閥； b 副控制器不接受主控制器的外給定，實(shí)現(xiàn)其獨(dú)立控制，并且要考慮無擾動(dòng)切換。無擾動(dòng)切換。2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施2.2.1串級(jí)控制系統(tǒng)控制方案 電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表

24、（很少用）、計(jì)算機(jī) （1）一般的串級(jí)方案 （2）能實(shí)現(xiàn)主控 串級(jí)切換的串級(jí)方案溫度控制器流量控制器控制閥流量對(duì)象溫度對(duì)象溫度變送器流量變送器2.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施 主變量是生產(chǎn)工藝的主要操作指標(biāo)，要求比較嚴(yán)格，一般不允許有余差 副變量是粗調(diào)，一般要求不嚴(yán)格，允許有波動(dòng)和余差主控制器（定值控制）一般選擇比例積分控制規(guī)律，有時(shí)為了克服對(duì)象滯后，也加入微分作用副控制器（隨動(dòng)控制）力求快速反應(yīng)，所以，一般不加入積分作用，只選擇比例控制規(guī)律只要主控制器有積分規(guī)律，主變量就可以保證沒有余差，不管干擾出現(xiàn)在什么位置（1）主、副控制器控制規(guī)律的選擇。 2.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施 選擇順序：先副后主 副

25、控制器：副回路按單回路獨(dú)立考慮，與主回路沒有關(guān)系 即從穩(wěn)定性考慮，開環(huán)放大倍數(shù)必須為“負(fù)” 要求，知道副對(duì)象的符號(hào)，以及控制閥的符號(hào) 主控制器：考慮主環(huán)內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的符號(hào)情況 主控制器、主對(duì)象，以及副回路。 副回路可以看作是一個(gè)符號(hào)為“正”的環(huán)節(jié) 隨動(dòng)系統(tǒng)，跟蹤主控制器的輸出。 （2）主、副控制器正反作用的選擇2.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施因此，主控制器的符號(hào)主要取決于主對(duì)象的符號(hào)，即，主對(duì)象為“正”，則主控制器取“反”作用，主對(duì)象為“負(fù)”，則主控制器取“正”作用 例1 圖2-7 加熱爐出口溫度與燃料壓力的串級(jí)控制系統(tǒng)PCTC副控制器： 控制閥選“氣開”式正 副對(duì)象，壓力對(duì)象，閥門開大，負(fù)，反作用 壓力上升正 變送器一般均為正主控制器： 副環(huán)正 主對(duì)象，溫度對(duì)象， 燃料壓力增大時(shí)，燃料量增加，負(fù)，反作用 出口溫度上升正2.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施例2精餾塔提餾段溫度與再沸器加熱蒸汽流量串級(jí)控制系統(tǒng)2.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)施FCTC副控制器： 控制閥選“氣閉”式負(fù) 正對(duì)象，流量對(duì)象，閥門開大， 流量增大正 變送器一般均為正主控制器： 副環(huán)正 主對(duì)象，溫度對(duì)象，