單回路 控制系統(tǒng) 與復(fù)雜 控制系統(tǒng)

會計學(xué)1單回路控制系統(tǒng)與復(fù)雜控制系統(tǒng)僅有一個測量變送器、一個控制器和一個執(zhí)行器（包括控制機(jī)構(gòu)），連同被控對象組成的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。一、單回路控制系統(tǒng)第1頁/共27頁單回路控制系統(tǒng)的分析與整定（一）被控量的選擇被控量是表征生產(chǎn)過程是否符合工藝要求的物理量。為了提高測量的靈敏度、減小遲延，應(yīng)采用先進(jìn)的測量方法，選擇合理的取樣點(diǎn)，正確合理的安裝檢測元件。第2頁/共27頁（二）控制量的選擇原則上選擇工藝上允許作為控制手段的變量作為控制量，一般不應(yīng)選擇不可控的變量作為控制量。第3頁/共27頁（四）影響系統(tǒng)控制質(zhì)量的

主要因素對于單回路控制系統(tǒng)，雖然控制對象的動態(tài)特性和調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇對控制過程品質(zhì)有決定性影響，但是測量元件、變送器、執(zhí)行器、控制機(jī)構(gòu)的性能優(yōu)劣對控制系統(tǒng)的工作也有不容忽視的影響。第4頁/共27頁1、測量元件主要由傳感器構(gòu)成。測量元件的慣性大小對控制品質(zhì)產(chǎn)生影響。因此任何一種測量單元都具有時間常數(shù)，其動態(tài)特性可以用一階慣性環(huán)節(jié)來表示。在單回路反饋控制系統(tǒng)分析時，為了突出回路中的主要環(huán)節(jié)，常將測量單元視為一個比例環(huán)節(jié)第5頁/共27頁2、變送器轉(zhuǎn)換時間常數(shù)較小，對控制品質(zhì)影響不大。但是變送器的穩(wěn)定性和線性度對控制系統(tǒng)工作品質(zhì)影響較大。由測量元件和變送器組成的測量單元中，時間常數(shù)的存在對系統(tǒng)的工作影響最大為了減小測量單元中慣性的影響，應(yīng)盡量減小測量元件的慣性。可采取的措施有采用快速測量元件，合理選擇變送器的安裝位置，盡量縮短信號取樣管道的長度，以減小容積遲延等。第6頁/共27頁3、執(zhí)行器和控制機(jī)構(gòu)將控制器輸出的弱強(qiáng)度控制信號進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移輸出執(zhí)行器和控制機(jī)構(gòu)均安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場，外界環(huán)境較為惡劣。因此它們的性能好壞對控制系統(tǒng)的工作品質(zhì)有很大的影響。第7頁/共27頁執(zhí)行器按驅(qū)動源不同可分為電動執(zhí)行器，氣動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器三大類。無論是電動還是氣動其動作的遲延和慣性都是比較小的，在控制系統(tǒng)中可作為比例環(huán)節(jié)來處理。第8頁/共27頁控制機(jī)構(gòu)在控制系統(tǒng)中的作用極為重要，其性能的優(yōu)劣直接影響自動控制系統(tǒng)能否投入運(yùn)行。電廠中應(yīng)用較多的控制機(jī)構(gòu)是各種控制閥門和風(fēng)門擋板。由于閥門的時間常數(shù)都很小，因此從其動態(tài)特性看，可認(rèn)為是比例環(huán)節(jié)。第9頁/共27頁單回路控制系統(tǒng)的整定被控對象的動態(tài)特性是不容易改變的，要取得滿意的控制效果，就要設(shè)置合適的調(diào)節(jié)器參數(shù)，因此單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定實(shí)際上就是調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定問題。第10頁/共27頁整定方法理論計算整定法，這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。工程整定法，主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。第11頁/共27頁1、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于時間常數(shù)較大，有較大遲延的調(diào)節(jié)對象，在某些場合下即使采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律依然不能得到滿意的調(diào)節(jié)品質(zhì)，這時可采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。例如：鍋爐過熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常采用串級工作方式。二、復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)第12頁/共27頁第13頁/共27頁

與單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的區(qū)別在于有兩個調(diào)節(jié)器，兩個閉合回路（內(nèi)回路和外回路）第14頁/共27頁串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）由于副回路具有快速性，因此，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)對進(jìn)入副回路的擾動有很強(qiáng)的克服能力（2）由于副回路起了改善調(diào)節(jié)對象動態(tài)特性的作用，從而提高了整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。第15頁/共27頁例如：過熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)其中間被調(diào)量就是減溫器后的汽溫，汽溫調(diào)節(jié)器除接受過熱器出口溫度信號外，還同時接受減溫器后的汽溫的微分信號。2、采用中間被調(diào)量微分信號的調(diào)節(jié)系統(tǒng)第16頁/共27頁第17頁/共27頁這個系統(tǒng)的特點(diǎn)是：調(diào)節(jié)器除了接受調(diào)節(jié)對象的主被調(diào)量信號外，還接受一個中間被調(diào)量信號。由于中間被調(diào)量的響應(yīng)比主被調(diào)量快，因此，這個微分信號起著導(dǎo)前作用，以補(bǔ)償主被調(diào)量的滯后。在穩(wěn)態(tài)時，中間被調(diào)量微分信號等于零，調(diào)節(jié)器維持主被調(diào)量為給定值。第18頁/共27頁按擾動進(jìn)行的調(diào)節(jié)稱為前饋調(diào)節(jié)。前饋調(diào)節(jié)是開環(huán)調(diào)節(jié)，不構(gòu)成閉合回路。3、前饋—反饋控制系統(tǒng)第19頁/共27頁前饋調(diào)節(jié)器根據(jù)擾動的大小和方向，按一定的規(guī)律輸出一信號加到反饋調(diào)節(jié)器上，通過調(diào)節(jié)作用達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。如果這種前饋?zhàn)饔们〉胶锰帲梢允贡徽{(diào)量不會由于擾動而產(chǎn)生偏差，在理想情況下，被調(diào)量的變化應(yīng)等于零。第20頁/共27頁第21頁/共27頁第22頁/共27頁盡管按照完全補(bǔ)償?shù)脑瓌t來設(shè)計的前饋調(diào)節(jié)器不易實(shí)現(xiàn)，但是采用前饋調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)局部補(bǔ)償，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，卻是完全有可能的。由于前饋調(diào)節(jié)是一種開環(huán)調(diào)節(jié)，所以在局部補(bǔ)償?shù)臈l件下還必須采用反饋調(diào)節(jié)，以確保被調(diào)量在穩(wěn)態(tài)時能恢復(fù)到給定值。第23頁/共27頁當(dāng)生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié)要求高，而反饋控制又不能滿足所要求的調(diào)節(jié)品質(zhì)時，可以考慮采用前饋—反饋調(diào)節(jié)，其選用的原則：（1）若調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)通道的遲延時間較大，反饋調(diào)節(jié)達(dá)不到良好的調(diào)節(jié)效果時?？梢砸肭梆佌{(diào)節(jié)（2）如果系統(tǒng)中存在著經(jīng)常變動、可