過程控制系統(tǒng)大時(shí)延控制系統(tǒng)

過程控制系統(tǒng)大時(shí)延控制系統(tǒng)6/25/20231第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五冷軋厚度反饋控制系統(tǒng)（FB-AGC）h1Δhh0l壓下缸帶鋼+-測厚儀厚度反饋控制器壓下位置控制器ΔS-+ΔIΔS’6/25/20232第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)概述1－偏差控制2－嘗試控制生產(chǎn)的強(qiáng)化和設(shè)備的大型化控制性能要求越來越高提出了反饋控制大延遲多干擾系統(tǒng)特殊規(guī)律和措施控制理論的不變性原理6/25/20233第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五控制理論的不變性原理定義：控制系統(tǒng)的被調(diào)量與擾動(dòng)量無關(guān)，或在一定準(zhǔn)確度下無關(guān)。U(s)Y(s)D1(s)D2(s)Dn(s)….

設(shè)被控對象受到干擾信號Di(t)的作用，則被調(diào)量的不變性表示為：當(dāng)Di(t)≠0則y(t)=C即被調(diào)量與干擾獨(dú)立無關(guān)。不變性是一種理想狀態(tài)，實(shí)際應(yīng)用不能完全實(shí)現(xiàn)，因此提出了以下幾種不變性：6/25/20234第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五絕對不變性是指對象在擾動(dòng)作用下，被調(diào)量在整個(gè)過程中始終保持不變，即調(diào)節(jié)過程的動(dòng)態(tài)偏差均為零。由于被控對象的動(dòng)態(tài)描述精度的限制和實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)補(bǔ)償裝置的困難，一般工程上是無法實(shí)現(xiàn)的。絕對不變性6/25/20235第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五它是指準(zhǔn)確度有一定限制的不變性，即與絕對不變性存在一定誤差ε，也稱ε不變性?？杀硎緸?Di(t)≠0時(shí)則|y(t)-C|<ε工程應(yīng)用上反饋控制就是ε不變性。誤差不變性6/25/20236第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五被調(diào)量在穩(wěn)態(tài)工況下與擾動(dòng)量無關(guān)。即在擾動(dòng)下動(dòng)態(tài)偏差不為零，而在穩(wěn)態(tài)下偏差為零。它用于控制要求不高的場合。穩(wěn)態(tài)不變性6/25/20237第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五被調(diào)量往往受到若干個(gè)干擾的作用，系統(tǒng)采用被調(diào)量對其中幾個(gè)主要的干擾實(shí)現(xiàn)不變性稱選擇不變性。這種方法既能減少補(bǔ)償裝置、節(jié)省投資又能達(dá)到對主要干擾的不變性。選擇不變性6/25/20238第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五大延遲系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程遲延容積遲延純遲延擾動(dòng)不能及時(shí)反映控制到達(dá)被控量延遲明顯的超調(diào)長調(diào)節(jié)時(shí)間

1概述6/25/20239第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五大時(shí)延控制系統(tǒng)特點(diǎn)：當(dāng)測量信號達(dá)到控制器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受信號后立即動(dòng)作,也需要經(jīng)過純遲延時(shí)間以后,才波及到被控量（即在時(shí)間范圍內(nèi)，被控量完全沒有影響）,使之受到控制。也就是說，總遲延較大，導(dǎo)致控制作用不及時(shí)；遲延過程產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時(shí)間，使過渡過程變壞，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有純遲延過程被公認(rèn)為較難控制的過程。6/25/202310第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五對于控制要求不太苛刻、具有大遲延的過程，可利用常規(guī)控制器適應(yīng)強(qiáng)、調(diào)整方便等特點(diǎn)，在常規(guī)PID控制基礎(chǔ)上，采用變形的PID控制算法，并對系統(tǒng)進(jìn)行整定，滿足生產(chǎn)過程的要求。一般情況下，當(dāng)純時(shí)延時(shí)間與過程的時(shí)間常數(shù)T之比大于0.3的過程認(rèn)為是具有大遲延的過程。時(shí)延現(xiàn)象越突出，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。6/25/202311第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五遲延系統(tǒng)分類純遲延時(shí)間與時(shí)間常數(shù)之比大遲延過程一般遲延過程增加更明顯的超調(diào)和長調(diào)節(jié)時(shí)間嚴(yán)重影響生產(chǎn)和安全控制方案常規(guī)控制預(yù)估補(bǔ)償補(bǔ)償控制工藝控制6/25/202312第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五l壓下缸帶鋼測厚儀前饋式厚度控制器厚差計(jì)算HactHref移位寄存器ΔHΔSΔS’冷軋厚度前饋控制系統(tǒng)（FF-AGC）6/25/202313第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五前饋控制系統(tǒng)——》系統(tǒng)對全部或部分干擾具有不變性——》按照擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)系統(tǒng)。補(bǔ)償原理補(bǔ)償還可以改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：補(bǔ)償器原系統(tǒng)對象新系統(tǒng)對象設(shè)計(jì)新的裝置或系統(tǒng)，以消除系統(tǒng)干擾的影響或者使系統(tǒng)易于分析和控制。1補(bǔ)償控制6/25/202314第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五2常規(guī)控制微分先行控制方案復(fù)習(xí)：

PID控制器中微分作用的特點(diǎn)？6/25/202315第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五常規(guī)PID控制系統(tǒng)中，微分環(huán)節(jié)的輸入是對偏差作了比例積分運(yùn)算后的值，因此微分環(huán)節(jié)不能真正起到對被控參數(shù)變化速度進(jìn)行校正的目的，克服動(dòng)態(tài)超調(diào)的作用有限,因此微分調(diào)節(jié)只能起輔助的調(diào)節(jié)作用,它可以與其它調(diào)節(jié)動(dòng)作結(jié)合成PD和PID調(diào)節(jié)動(dòng)作。6/25/202316第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五微分先行PID控制系統(tǒng)框圖6/25/202317第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五圖2-6-2中間微分反饋控制系統(tǒng)框圖常規(guī)控制方案中間微分控制方案與微分先行控制方案類似，將微分環(huán)節(jié)放在反饋回路中，以改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量6/25/202318第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五6/25/202319第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五某大時(shí)延系統(tǒng)采用常規(guī)PID、微分先行和中間微分反饋控制方案效果比較可見：微分先行和中間微分反饋控制方案均能有效克服超調(diào)現(xiàn)象，改善了過程動(dòng)態(tài)特性，且無需特殊設(shè)備，具有一定使用價(jià)值；無論采用何種方案，被控量均存在較大的超調(diào)，且響應(yīng)速度很慢，難以滿足控制精度要求高的場合，必須采用其他控制手段。方案超調(diào)量調(diào)節(jié)時(shí)間/minPID0.28925微分先行0.16228中間微分反饋0.133216/25/202320第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五3大遲延系統(tǒng)的Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)遲延系統(tǒng)控制動(dòng)作系統(tǒng)輸出控制器提前動(dòng)作去除大的超調(diào)和長調(diào)節(jié)時(shí)間設(shè)計(jì)補(bǔ)償器置于反饋系統(tǒng)中延遲時(shí)間6/25/202321第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五

史密斯預(yù)估補(bǔ)償方法是得到廣泛應(yīng)用的方案之一。它的特點(diǎn)是預(yù)先估計(jì)出過程在基本擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，然后由預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力圖使遲延了時(shí)間的被控量超前反映到控制器，使控制器提前動(dòng)作從而明顯地減少超調(diào)量，加速調(diào)節(jié)過程。特點(diǎn)6/25/202322第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)框圖Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)框圖6/25/202323第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五

Smith預(yù)估補(bǔ)償模型及實(shí)現(xiàn)6/25/202324第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五4工藝控制hi+1ViHhi第i機(jī)架第i+1機(jī)架Vi+1冷軋厚度秒流量控制金屬秒流量原理6/25/202325第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五h1Δhh0壓下缸帶鋼+控制算法入口帶鋼厚度Hv0v0*H/v1-v1反饋式秒流量AGC的控制系統(tǒng)

6/25/202326第二十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五厚度計(jì)式AGC

測壓頭1/MP控制算法P/M輥縫檢測h1ΔhS01h0ΔS壓下缸帶鋼+-+-6/25/202327第二十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五E2-7串級控制系統(tǒng)實(shí)際上就是由兩臺(tái)控制器串連在一起，控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)。1)與單回路控制系統(tǒng)相比，前者在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上具有那些