第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)

第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)

為了高精度的控制要求或某些特殊的生產(chǎn)要求，而采用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜或用途特殊的一些控制系統(tǒng)。分類:結(jié)構(gòu)和用途:串級(jí)、均勻、比值、分程、前饋、取代、三沖量等第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)概述：串機(jī)控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量差，達(dá)不到工藝要求，這時(shí)，可考慮串級(jí)控制系統(tǒng)。第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)1.管式加熱爐出口溫度控制：方案1：簡單控制：缺點(diǎn)：控制通道過長，滯后、時(shí)間常數(shù)都很大，控制質(zhì)量差。TC燃料氣1.管式加熱爐出口溫度的控制：方案2：選取間接指標(biāo)簡單控制：縮短了控制通道，控制質(zhì)量有所改善，但還不能滿足控制要求。缺點(diǎn)：間接指標(biāo)不能包括所有干擾對(duì)直接指標(biāo)的影響，若原料溫度、流量、組分變化引起出口溫度變化不能控制，控制質(zhì)量仍不好。TC燃料氣1.管式加熱爐出口溫度的控制：方案3：兩個(gè)簡單控制系統(tǒng)控制：考慮前兩點(diǎn)因素，對(duì)兩個(gè)參數(shù)同時(shí)控制。顯然不行，兩參數(shù)互相關(guān)聯(lián)無法控制。TC燃料氣TC1.管式加熱爐出口溫度的控制：方案4：串級(jí)控制：測(cè)量兩參數(shù)，分別送給兩個(gè)控制器，兩控制器串聯(lián)，一個(gè)控制器的輸出以給定值的形式作為另一控制器的輸入，控制信號(hào)給一個(gè)控制閥，進(jìn)行控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：串級(jí)特點(diǎn)：縮短了控制通道，控制閥根據(jù)兩變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)各種干擾都有克服作用結(jié)果：提高了控制質(zhì)量。T1C燃料氣T2C主對(duì)象、副對(duì)象主變量、副變量（主、副參數(shù)）主控制器、副控制器主回路、副回路系統(tǒng)方塊圖：控制器2控制閥對(duì)象2變送器2給定值-對(duì)象1被控變量y變送器1控制器1-T1C燃料氣T2C二.串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過程1.干擾進(jìn)入副回路2.干擾作用于主對(duì)象3.干擾同時(shí)作用于副回路和主對(duì)象同向干擾異向干擾T1C燃料氣T2C三.串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，兩個(gè)控制器，兩個(gè)測(cè)量變送器，分別測(cè)量主變量和副變量。主、副控制器是串聯(lián)工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值系統(tǒng)通過副控制器的輸出操縱執(zhí)行器。主回路是定值控制，副回路是隨動(dòng)控制。T1C燃料氣T2C三.串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)2.串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)變量，主變量和副變量。主變量是生產(chǎn)操作需要穩(wěn)定的變量，而副變量是為了保持主變量穩(wěn)定設(shè)置的。T1C燃料氣T2C三.串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)3.在系統(tǒng)特性上，串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對(duì)象特性，縮短了控制通道，有效的克服了滯后，提高了控制質(zhì)量。4.串級(jí)控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有一定的自適應(yīng)能力，可用于負(fù)荷和操做條件有較大變化的場(chǎng)合。T1C燃料氣T2C四.串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的確定1.主、副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系副變量的變化在很大程度上能影響主變量的變化。副變量滯后小、反應(yīng)快，可以提前預(yù)報(bào)主變量的變化，因此控制副變量的穩(wěn)定，對(duì)保持主變量平穩(wěn)有顯著作用。TCFC精餾塔塔釜溫度串級(jí)控制系統(tǒng)蒸汽四.串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的確定2.要使系統(tǒng)的主要干擾被包圍在副環(huán)內(nèi)串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路具有反應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。如果能將對(duì)主變量影響最嚴(yán)重、變化最劇烈的干擾包圍在副環(huán)內(nèi)，同時(shí)使副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)小，就可使干擾的影響限制在最低限度，從而提高控制質(zhì)量。加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)T1C燃料氣T2C四.串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的確定3.在可能的情況下，要使副環(huán)包括更多的干擾如果能將對(duì)更多的干擾包圍在副環(huán)內(nèi)，同時(shí)使副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)小，就可使干擾的影響限制在最低限度，從而提高控制質(zhì)量。T1C燃料氣T2CT1C燃料氣T2C四.串級(jí)控制系統(tǒng)副回路的確定4.應(yīng)考慮主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)的匹配，防止“共振”的發(fā)生5.副環(huán)應(yīng)盡量避免純滯后。213P2CP1C1.計(jì)量泵；2.板式熱交換器，3.過濾器紡絲膠液壓力控制系統(tǒng)五.主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇1.控制規(guī)律的選擇：主控：保持主變量平穩(wěn)、精確。比例積分（PI）控制規(guī)律；若容量滯后較大，加上微分作用（PID）。副控：保持主變量平穩(wěn)，副參無控制要求。純比例控制五.主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇2.控制器正、反作用的選擇：保持兩個(gè)回路都是負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。副回路：副控制器控制閥副對(duì)象副變送器給定值-主對(duì)象被控變量y主變送器主控制器-2.控制器正、反作用的選擇：1).副控制器：控制閥：對(duì)象：控制器：T1C燃料氣T2C2.控制器正、反作用的選擇：保持兩個(gè)回路都是負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。主回路：副控制器控制閥副對(duì)象副變送器給定值-主對(duì)象被控變量y主變送器主控制器-2.控制器正、反作用的選擇：2).主控制器：兩對(duì)象正反作用相同：控制器：反作用T1C燃料氣T2CTCTC冷劑六.控制器參數(shù)的工程整定1.兩步法：先副后主，分步整定。2.一步法：按經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定副控制器，整定主控。第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的目的：1LCFC2為保證1塔操作穩(wěn)定，要求1塔液位穩(wěn)定；為保證2塔操作穩(wěn)定，要求2塔進(jìn)料量穩(wěn)定；而1塔的液位和2塔的進(jìn)料量屬相關(guān)聯(lián)參數(shù)，無法組成兩簡單控制系統(tǒng)。第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)方案一：保持1塔液位恒定，對(duì)2塔進(jìn)料量不加控制。方案二：保持2塔進(jìn)料量恒定，對(duì)1塔液位不加控制。1LCFC2第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的方案：1.簡單均勻控制：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：簡單系統(tǒng)系統(tǒng)控制要求：兩參數(shù)緩慢均勻變化。實(shí)現(xiàn)方法：控制器參數(shù)整定。1LC2第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的方案：2.串級(jí)均勻控制：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：串級(jí)系統(tǒng)系統(tǒng)控制要求：兩參數(shù)緩慢均勻變化。實(shí)現(xiàn)方法：控制器參數(shù)整定。12LCFC第三節(jié)比值控制系統(tǒng)一.概述

工藝要求，保持兩參數(shù)的配比關(guān)系，即一種物料的流量隨另一物料的流量而變化。F2CF1CQ1Q2二.比值控制系統(tǒng)的類型1.開環(huán)比值控制系統(tǒng)FCQ1Q2Q2=KQ1控制器控制閥對(duì)象2變送器給定值-Q2對(duì)象1Q1二.比值控制系統(tǒng)的類型2.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器2控制閥對(duì)象2副變送器給定-對(duì)象1主變送器控制器1-Q1Q2二.比值控制系統(tǒng)的類型3.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器1控制閥1對(duì)象1主變送器-Q1K控制器2控制