化工自動(dòng)化及儀表第八章

第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系必要性：消費(fèi)過(guò)程變得大型化和復(fù)雜化，變量之間的關(guān)系更加復(fù)雜，對(duì)操作條件的要求也更加嚴(yán)厲。需求引入——復(fù)雜控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代化消費(fèi)對(duì)產(chǎn)質(zhì)量量的要求更高了。消費(fèi)過(guò)程中的某些特殊要求，如物料配比、前后消費(fèi)工序的協(xié)調(diào)等問(wèn)題。根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)造和功能可分為：串級(jí)、均勻、比值、分程、選擇性、前饋、、多沖量等復(fù)雜控制系統(tǒng):在單回路控制系統(tǒng)的根底上，添加計(jì)算環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)或其他環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)某些特殊功能的控制系統(tǒng)。8.1串級(jí)控制系統(tǒng)本章主要內(nèi)容：8.4均勻控制系統(tǒng)8.6前饋控制系統(tǒng)8.2分程控制系統(tǒng)8.3比值控制系統(tǒng)8.1.1組成原理圖8-1加熱爐溫度控制系統(tǒng)控制通道過(guò)程分析：溫度系統(tǒng)滯后太大，導(dǎo)致誤差長(zhǎng)時(shí)間不能抑制，誤差太大，不符合工藝要求。主要問(wèn)題：滯后太大，控制不及時(shí)。8.1串級(jí)控制系統(tǒng)被控變量的偏向是由什么引起的？處理問(wèn)題思緒分析：答：控制住這些擾動(dòng)，應(yīng)該可以減小被控變量的動(dòng)搖。答：是由于各種擾動(dòng)引起的。最容易想到的處理問(wèn)題的方法是什么？燃料壓力的動(dòng)搖加熱爐溫度控制系統(tǒng)該加熱爐的主要擾動(dòng)有哪些呢？燃料熱值的動(dòng)搖原料流量的調(diào)整或動(dòng)搖原料入口溫度的動(dòng)搖等假設(shè)我們對(duì)每種擾動(dòng)都進(jìn)展控制，一定滿足工藝要求。但是，這樣控制系統(tǒng)就變得非常復(fù)雜、本錢大大提高。實(shí)踐工業(yè)控制過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的要求：人們研討出了一種不需求添加多少儀表就可以提高控制精度的方法——串級(jí)控制系統(tǒng)。在滿足工藝要求的前提下，盡能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)的思想：把時(shí)間常數(shù)較大的被控對(duì)象分解為兩個(gè)時(shí)間常數(shù)較小的被控對(duì)象。圖8-2加熱爐控制過(guò)程分解圖8-3加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖8-4加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖圖8-3加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖8-5串級(jí)控制系統(tǒng)組成原理及術(shù)語(yǔ)(1)組成原理①將原被控對(duì)象分解為兩個(gè)串聯(lián)的被控對(duì)象。②以分解后的兩個(gè)被控對(duì)象的中間變量作為副被控變量，構(gòu)成一個(gè)副回路〔簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)〕。③將原被控變量作為主被控變量構(gòu)成主回路。④主控制系統(tǒng)控制器的輸出信號(hào)作為副控制系統(tǒng)控制器的設(shè)定值，副控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)作為主被控對(duì)象的輸入信號(hào)。(2)串級(jí)控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)主變量：消費(fèi)過(guò)程所需求控制的工藝參數(shù)，在串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。副變量：串級(jí)控制系統(tǒng)中為了穩(wěn)定主變量或因某種需求引入的輔助變量。副對(duì)象：副變量表征其特性的工藝消費(fèi)設(shè)備。主對(duì)象：主變量表征其特性的消費(fèi)設(shè)備或消費(fèi)過(guò)程。副控制器：其設(shè)定值來(lái)自主控制器的輸出，并按副變量的丈量值與設(shè)定值的偏向而任務(wù)的控制器〔又名隨動(dòng)控制器〕。為什么把副控制器又稱為隨動(dòng)控制器呢？主控制器：按主變量的丈量值與設(shè)定值偏向而任務(wù)，其輸出作為副變量設(shè)定值的控制器〔主導(dǎo)控制器〕。主回路：由主變量的丈量變送安裝，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對(duì)象構(gòu)成的外回路。也稱為外環(huán)或主環(huán)。副回路：由負(fù)變量的丈量變送安裝、副控制器、執(zhí)行器和副對(duì)象所構(gòu)成的內(nèi)回路。也稱為內(nèi)環(huán)或副環(huán)。主丈量值、副丈量值：相應(yīng)被控變量的丈量值。主設(shè)定值、副設(shè)定值：主設(shè)定值是主被控變量的期望值，由主控制器內(nèi)部設(shè)定。副設(shè)定值由主控制器的輸出信號(hào)提供。8.1.2控制過(guò)程只思索上圖中的f1、f2一方面：另一方面：小結(jié)：由于副環(huán)的作用使控制造用變得更快、更強(qiáng)。(1)擾動(dòng)作用于副對(duì)象：(2)擾動(dòng)作用于主對(duì)象：只思索以下圖中的f3小結(jié)：擾動(dòng)作用于主對(duì)象時(shí)，串級(jí)控制也能有效地抑制擾動(dòng)。結(jié)論：串級(jí)控制系統(tǒng)，副環(huán)的添加使得整個(gè)系統(tǒng)抑制擾動(dòng)的才干更強(qiáng)、作用更及時(shí)，控制性能明顯提高。8.1.3系統(tǒng)特點(diǎn)(1)分級(jí)控制思想(2)串級(jí)系統(tǒng)構(gòu)造——將一個(gè)控制通道較長(zhǎng)的對(duì)象分解為兩個(gè)對(duì)象。——兩個(gè)對(duì)象、兩個(gè)控制器、兩個(gè)丈量變送器、一個(gè)執(zhí)行器(3)系統(tǒng)的任務(wù)方式(4)控制性能——副環(huán)是隨動(dòng)控制系統(tǒng)；主環(huán)是定值控制系統(tǒng)。——由于副回路的引入，改善了對(duì)象特性，系統(tǒng)對(duì)于擾動(dòng)反映更及時(shí)，可有效地抑制滯后，提高控制性能。8.1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)主被控變量的選擇原那么：與簡(jiǎn)單控制系一致樣(1)主、副被控變量的選擇盡量選擇能直接反映產(chǎn)質(zhì)量量的變量作為被控變量；所選被控變量能滿足消費(fèi)工藝穩(wěn)定﹑平安﹑高效的要求；必需思索自動(dòng)化儀表及安裝的現(xiàn)狀。副被控變量的選擇原那么：①必需保證它是支配變量到主被控變量通道中的一個(gè)適當(dāng)中間變量?！?jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵②使主要擾動(dòng)作用于副對(duì)象上③使副對(duì)象包含適當(dāng)多的擾動(dòng)④主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)不能太接近——通常使Ts明顯<TM緣由：一方面：假設(shè)相差很小，失去設(shè)置副環(huán)的意義另一方面：假設(shè)根本相等，系統(tǒng)能夠出現(xiàn)“共振〞，降低控制質(zhì)量甚至?xí)霈F(xiàn)不穩(wěn)定(2)控制規(guī)律的選擇主控制器控制規(guī)律：原那么：與簡(jiǎn)單控制類似從工藝上來(lái)說(shuō)，采用串級(jí)控制系統(tǒng)的主被控變量是主要參數(shù)，不允許有余差。PI/PID(滯后較大時(shí))副控制器控制規(guī)律：根據(jù)：副環(huán)是隨動(dòng)控制系統(tǒng)，副被控變量的控制可以有余差。為了使副環(huán)盡能夠的發(fā)揚(yáng)其作用。所以：普通選擇P控制，而且比例度選的較小。盡快地抑制擾動(dòng)(3)控制器作用方向的選擇根據(jù)：使系統(tǒng)為負(fù)反響系統(tǒng)副控制器方向的選擇與簡(jiǎn)單系統(tǒng)類似。如何選擇？副控制器正、反作用的選擇根據(jù)調(diào)理閥的氣開(kāi)、氣關(guān)方式來(lái)確定。主控制器正、反作用的選擇根據(jù)副被控變量對(duì)主被控變量的影響關(guān)系來(lái)確定。例題：以下圖所示為加熱爐溫度-壓力串級(jí)控制系統(tǒng)，試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖，并分別確定主、副控制器的正、反作用。圖8-6加熱爐溫度-壓力串級(jí)控制系統(tǒng)圖8-7加熱爐溫度-壓力串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖解答：(1)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)特性〔應(yīng)如何選擇？〕根據(jù)平安原那么，當(dāng)供氣中斷時(shí)，應(yīng)使控制閥處于全封鎖形狀，不致燒壞加熱爐，所以應(yīng)選氣開(kāi)閥副控制器(2)控制器的正、反作用〔如何確定？〕所以：副控制器應(yīng)選反作用。由于：所以：主控制器應(yīng)選反作用。假設(shè)兩者一致，那么選正作用。由于：主控制器結(jié)論：副調(diào)理器正、反作用的選擇要根據(jù)閥門的氣開(kāi)、氣關(guān)特性；主調(diào)理器正、反作用的選擇與閥門的氣開(kāi)、氣關(guān)方式無(wú)關(guān)。DDZ-Ⅲ儀表投運(yùn)步驟：①將主控制器設(shè)定為內(nèi)設(shè)定方式，副控制器設(shè)定為外設(shè)定方式；〔為什么？〕②在副控制器處于軟手動(dòng)形狀下進(jìn)展遙控操作，使主被控變量在主設(shè)定值附近穩(wěn)定下來(lái)；③將副控制器切入自動(dòng)；④最后將主控制器切入自動(dòng)。先手動(dòng)后自動(dòng)，先內(nèi)后外(4)系統(tǒng)投運(yùn)串級(jí)系統(tǒng)的投運(yùn)與所選儀表有關(guān)。(5)主、副控制器參數(shù)的工程整定兩步整定法：先整定副控制器，后整定主控制器。步驟如下：①在工況穩(wěn)定，主、副控制器都在純比例作用的條件下，將主控制器的比例度先固定在100%，然后逐漸減小副控制器的比例度，求取副回路在滿足某種衰減比〔4:1或10:1〕過(guò)渡過(guò)程下的副控制器的比例度δss和振蕩周期Tss。②在副控制器的比例度為δss的條件下，逐漸減小主控制器的比例度，在同樣衰減比下，得到主控制器的δMM和TMM。③根據(jù)得到的δss、Tss、δMM和TMM，查找主、副控制器的比例度、積分時(shí)間和微分時(shí)間。④按“先副后主〞、“先比例次積分后微分〞的整定方法，將得到的控制器參數(shù)加到控制器上。⑤察看控制過(guò)程，再作適當(dāng)調(diào)整。一步整定法：只整定主控制器，副控制器的參數(shù)按閱歷值設(shè)定。根據(jù)：在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主變量是工藝的主要操作目的，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)它要求比較嚴(yán)厲。而設(shè)置副變量的目的主要是為了提高主變量的控制質(zhì)量，對(duì)副變量本身沒(méi)有很高的要求，允許它在一定范圍內(nèi)變化。一步整定法的詳細(xì)步驟如下：①在消費(fèi)正常，系統(tǒng)為純比例運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，根據(jù)閱歷將副控制器的比例度調(diào)到某一適當(dāng)值。②利用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的任一參數(shù)整定方法整定主控制器的參數(shù)。③假設(shè)出現(xiàn)“共振〞景象，適當(dāng)調(diào)整主控制器和副控制器的參數(shù)整定值。副控制器的閱歷值：表8-1一步整定法副控制器比例度的閱歷值串級(jí)控制系統(tǒng)適用場(chǎng)所：〔1)要求被控變量的誤差范圍很小，采用簡(jiǎn)單控制質(zhì)量較差，不能滿足工藝要求〔2〕當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較猛烈、頻繁的情況。復(fù)雜控制系統(tǒng)中用的最多的一種。例題：如下圖為一鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)的表示圖，要求鍋爐不能燒干。〔1〕確定控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，確定控制器的正、反作用，并簡(jiǎn)述當(dāng)加熱室溫度升高導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量添加時(shí)，該控制系統(tǒng)是如何抑制干擾的？LTLC加熱室汽包蒸汽冷水〔2〕假設(shè)冷水閥前后壓力動(dòng)搖較大，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)以汽包液位為主變量、冷水壓力為副變量的串級(jí)控制系統(tǒng)。要求畫(huà)出帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，確定主、副控制器的正、反作用。解：〔1〕由于：從平安的角度思索，鍋爐汽包內(nèi)的液位不能過(guò)低。因此，當(dāng)供氣中斷時(shí)，冷水閥應(yīng)該全開(kāi)。所以：控制閥應(yīng)該選擇氣關(guān)閥。由于：所以：控制器應(yīng)選正作用。當(dāng)加熱室溫度升高導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量添加時(shí)，液位L降低，檢測(cè)變送環(huán)節(jié)LT把信息送給控制器LC，LC根據(jù)偏向及控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行器開(kāi)大冷水閥，使液位L上升到設(shè)定值。〔2〕以汽包液位為主變量、冷水壓力為副變量的串級(jí)控制系統(tǒng)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖為：

副控制器：由于：所以：副控制器選正作用。主控制器：

由于：所以：主控制器選反作用。LTLC加熱室汽包蒸汽冷水PTPC8.4分程控制系統(tǒng)8.4.1分程控制根本概念8-16簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖及其特性8-17分程控制系統(tǒng)方塊圖及其特性分程控制特性類型：兩個(gè)閥門時(shí)，有以下4種情況8-18分程控制特性類型分程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：分程的實(shí)現(xiàn)：是經(jīng)過(guò)閥門定位器或電氣閥門定位器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將調(diào)理器的輸出信號(hào)分為幾段，每段控制一個(gè)閥門動(dòng)作。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)：一個(gè)控制器的輸出信號(hào)只控制一個(gè)執(zhí)行器分程控制系統(tǒng)：一個(gè)控制器的輸出信號(hào)同時(shí)控制幾個(gè)任務(wù)范圍不同的調(diào)理器8.4.2分程控制的運(yùn)用(1)提高控制閥的可調(diào)比在有些場(chǎng)所，調(diào)理手段只需一種，但要求支配變量的流量需求較大的可調(diào)范圍〔如100：1〕，而國(guó)產(chǎn)閥的可調(diào)范圍只需30。此時(shí)可將兩個(gè)大、小閥并聯(lián)運(yùn)用。例題：設(shè)大、小兩個(gè)調(diào)理閥的最大流通才干分別為CAmax=100，CBmax=4，可調(diào)范圍RA=RB=30，兩個(gè)閥均為氣開(kāi)閥，試求兩個(gè)閥并聯(lián)后的可調(diào)范圍。解：由于故，可得小閥的最小流通才干為當(dāng)大、小閥并聯(lián)組合在一同時(shí)，閥的最小流通才干為小閥的最小流通才干〔0.133〕，最大流通才干為104，所以調(diào)理閥的可調(diào)范圍為分程后閥的可調(diào)范圍比用單個(gè)閥的可調(diào)范圍約增大了26.1倍，大大擴(kuò)展了可調(diào)范圍。(2)交替運(yùn)用不同的控制方式左圖8-19為儲(chǔ)罐氮封分程控制方案及特性圖。有些油品儲(chǔ)罐的頂部需求充溢氮?dú)庖愿艚^油品與空氣中氧氣的氧化作用。儲(chǔ)罐頂部充溢氮?dú)?，頂部氮?dú)鈮毫ζ胀槲⒄龎骸ＯM(fèi)過(guò)程中，壓力p會(huì)產(chǎn)生動(dòng)搖。8-19儲(chǔ)罐氮封分程控制方案方法：采用分程控制8-19儲(chǔ)罐氮封分程控制A:氣關(guān)閥B:氣開(kāi)閥采用分程控制的結(jié)果：A:氣關(guān)閥B:氣開(kāi)閥注：用反作用調(diào)理器(3)滿足消費(fèi)過(guò)程不同階段的需求采用反作用控制器分程控制的結(jié)果：反響開(kāi)場(chǎng)前：反響進(jìn)展一段時(shí)間后：8-21間歇反響器溫度分程控制系統(tǒng)8.4.2分程控制對(duì)調(diào)理閥的要求(1)根據(jù)工藝要求選擇具有不同特性的分程類型。(2)走漏量問(wèn)題應(yīng)盡量使兩個(gè)調(diào)理閥都無(wú)走漏，特別是大、小閥并聯(lián)時(shí)，假設(shè)大閥走漏量過(guò)大，小閥不能充分發(fā)揚(yáng)作用，可調(diào)范圍〔可調(diào)比〕得不到本質(zhì)擴(kuò)展。舉例：目前國(guó)產(chǎn)閥的可調(diào)比均為30，現(xiàn)有一工業(yè)消費(fèi)變量要求調(diào)理閥的最大流量為112，調(diào)理閥的可調(diào)比為120，思索到工藝平安，閥門要用氣開(kāi)式，目前可供選擇的幾個(gè)調(diào)理閥的最大流量分別為QAmax=84〔氣開(kāi)〕，QBmax=6〔氣開(kāi)〕，QCmax=96〔氣開(kāi)〕，QDmax=60〔氣開(kāi)〕，QEmax=96〔氣關(guān)〕，QFmax=60〔氣關(guān)〕，QGmax=28〔氣關(guān)〕，QHmax=84〔氣關(guān)〕，QImax=28〔氣開(kāi)〕，QJmax=6〔氣關(guān)〕?！?〕請(qǐng)問(wèn)用什么控制系統(tǒng)可以擴(kuò)展調(diào)理閥的可調(diào)比？〔2〕試選擇兩個(gè)適宜的調(diào)理閥，以到達(dá)工藝要求。解：〔1〕用分程控制系統(tǒng)可以擴(kuò)展調(diào)理閥的可調(diào)比?！?〕根據(jù)題意設(shè)兩調(diào)理閥的最大流量分別為x、y，并且假設(shè)y為小閥的最大流量，那么可得如下方程組：解方程組可得兩調(diào)理閥的最大流量分別為84、28，又有知條件工藝要求采用氣開(kāi)閥，所以選擇A閥和I閥，可滿足工藝要求。8.3比值控制系統(tǒng)8.3.1比值控制根本概念目的：在工業(yè)消費(fèi)過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常需求將兩種或兩種以上的物料按一定的比例關(guān)系進(jìn)展混合。比值控制的目的是為了實(shí)現(xiàn)幾種物料按一定比例混合，使消費(fèi)平安、正常地進(jìn)展。定義：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。自動(dòng)量〔主流量〕：在需求堅(jiān)持比值關(guān)系的兩種物料中，必有一種物料處于主導(dǎo)位置，稱此物料為自動(dòng)量(FM)。從動(dòng)量〔從流量〕：另一種物料按自動(dòng)量〔主物料〕進(jìn)展配比，在控制過(guò)程中隨自動(dòng)量〔主物料〕而變化，因此稱為從動(dòng)量(FS)。從動(dòng)量與自動(dòng)量滿足關(guān)系式：其中，k為從動(dòng)量與自動(dòng)量的比值。類型：①單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)②雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)③變比值控制系統(tǒng)8.3.2比值控制系統(tǒng)類型(1)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)左圖(a)為一熄滅過(guò)程。自動(dòng)量：燃料從動(dòng)量：空氣(a)熄滅過(guò)程比值控制系統(tǒng)(b)加熱爐溫度-壓力串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖8-12單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級(jí)控制系統(tǒng)的區(qū)別(a)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖〔b〕串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖構(gòu)造上：在單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)沒(méi)有主對(duì)象、主控制器；而串級(jí)控制系統(tǒng)是有的。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，副變量是支配變量到主被控變量之間的一個(gè)中間變量，會(huì)影響主被控變量，在比值中，從動(dòng)量不會(huì)影響自動(dòng)量?！举|(zhì)區(qū)別單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級(jí)控制系統(tǒng)的區(qū)別：在相乘方案中，從動(dòng)量控制系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能抑制從動(dòng)量的動(dòng)搖，使其隨自動(dòng)量的變化而變化，使它們堅(jiān)持比值關(guān)系。結(jié)論：在單閉環(huán)控制系統(tǒng)的根底上，添加一個(gè)自動(dòng)量控制系統(tǒng)，就構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)?？驁D如下：(2)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)8-13雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖8-13雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖采用相乘方案的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)踐上是由一個(gè)定值控制系統(tǒng)和一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)組成，它不僅能堅(jiān)持兩個(gè)流量之間的比值，而且能保證總流量不變。適用場(chǎng)所：主要運(yùn)用于總流量需求調(diào)整的場(chǎng)所。(3)變比值控制系統(tǒng)在有些消費(fèi)過(guò)程中，需求兩種物料的比值按詳細(xì)的工礦而改動(dòng)，此時(shí)就需用變比值控制系統(tǒng)。8-14變比值控制系統(tǒng)右圖是合成氨消費(fèi)過(guò)程中煤造氣工段的變比值控制系統(tǒng)表示圖。從構(gòu)造上看，實(shí)踐上是水蒸氣、半水煤氣的比值串級(jí)控制系統(tǒng)。目的是使變換爐觸煤層的溫度恒定在工藝要求的設(shè)定值上。在消費(fèi)過(guò)程中，半水煤氣與水蒸氣的量需堅(jiān)持一定的比值，而且其比值系數(shù)要能隨一段觸煤層的溫度變化而變化，才干在較大負(fù)荷變化下堅(jiān)持良好的控制質(zhì)量。該控制系統(tǒng)控制精度高，雖然系統(tǒng)構(gòu)造較復(fù)雜，但運(yùn)用范圍還較廣。8-15變比值控制系統(tǒng)方塊圖8.3.3比值系數(shù)的計(jì)算比值系數(shù)K是設(shè)置于比值函數(shù)模塊或比值控制器(RC)的參數(shù)。流量比k是流量FS(F2)/FM(F1)的比值。在相乘方案中，當(dāng)采用電動(dòng)單元組合儀表時(shí)，流量q與變送器輸出電流I的對(duì)應(yīng)關(guān)系是其中,qmax是變送器量程。(1)流量與其丈量信號(hào)呈線性關(guān)系〔用差壓變送器時(shí)帶有開(kāi)方器〕從動(dòng)量流量調(diào)理器的丈量信號(hào)設(shè)定信號(hào)控制結(jié)果因此當(dāng)采用氣動(dòng)單元組合儀表時(shí)，流量q與變送器輸出氣壓p的對(duì)應(yīng)關(guān)系為即其中，qmax為變送器量程。從動(dòng)量流量調(diào)理器的丈量信號(hào)設(shè)定信號(hào)控制結(jié)果因此我們得到的結(jié)果書(shū)上結(jié)果結(jié)論：比值系數(shù)與變送器的量程、要求的從動(dòng)量與自動(dòng)量的對(duì)應(yīng)比例關(guān)系有關(guān)，與變送氣的電器零點(diǎn)無(wú)關(guān)。(2)流量與其丈量信號(hào)呈平方關(guān)系〔用差壓變送器時(shí)不帶開(kāi)方器〕其中,qmax是變送器量程。在相乘方案中，當(dāng)采用電動(dòng)單元組合儀表時(shí)，流量q與變送器輸出電流I的對(duì)應(yīng)關(guān)系是設(shè)定信號(hào)控制結(jié)果因此從動(dòng)量流量調(diào)理器的丈量信號(hào)當(dāng)采用氣動(dòng)單元組合儀表時(shí)，流量q與變送器輸出氣壓p的對(duì)應(yīng)關(guān)系為即從動(dòng)量流量調(diào)理器的丈量信號(hào)設(shè)定信號(hào)控制結(jié)果因此我們得到的結(jié)果書(shū)上結(jié)果(1)用或不用開(kāi)放器都可以進(jìn)展比值控制，只是前者的K與k成正比，后者的K與k2成正比，當(dāng)量程不變，儀表K值的調(diào)理范圍一定時(shí)，不帶開(kāi)放器時(shí)的k的可調(diào)范圍減少了。例如，K的可調(diào)范圍為0.25~4,那么不帶開(kāi)放器時(shí)k的可調(diào)范圍不是0.25~4，只需0.5~2。(2)使K=k的條件：帶開(kāi)放器的是q1max=q2max，不帶開(kāi)方器的是kq21max=q22max。(3)在同樣的比值k下，經(jīng)過(guò)調(diào)整q1max、q2max也可改動(dòng)比值系數(shù)K。結(jié)論：8.2均勻控制系統(tǒng)圖8-8前后精餾塔的物料平衡關(guān)系〔矛盾〕8.2.1均勻控制的原理圖8-8為延續(xù)精餾的多塔分別過(guò)程。甲塔：塔釜液位是一個(gè)重要工藝參數(shù)。乙塔：希望進(jìn)料量穩(wěn)定，即流量是其要控制的工藝參數(shù)矛盾的處理方法：中間添加儲(chǔ)罐〔添加流程復(fù)雜性，投資添加〕?！鯓愚k？圖8-8前后精餾塔的物料平衡關(guān)系〔矛盾〕為了求共存：均勻控制的目的：從控制方案出發(fā)，處理前后工序供求矛盾，到達(dá)前后兼顧協(xié)調(diào)任務(wù)〔如使液位和流量均勻變化〕?！茈p方都降低要求采用均勻控制的前提條件：系統(tǒng)需求控制的兩個(gè)或多個(gè)變量的要求不是很高，可以在一定范圍內(nèi)動(dòng)搖。圖8-9控制目的的調(diào)整均勻控制的特點(diǎn)：均勻控制的實(shí)現(xiàn)方法：經(jīng)過(guò)控制器的參數(shù)整定來(lái)實(shí)現(xiàn)。①表征前后供求矛盾的兩個(gè)變量在控制過(guò)程中都應(yīng)該是緩慢變化的。②前后相互聯(lián)絡(luò)又相互矛盾的兩個(gè)變量應(yīng)堅(jiān)持在所允許的范圍內(nèi)動(dòng)搖。8.2.2均勻控制方案(1)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)圖8-10簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)左圖可以實(shí)現(xiàn)根本滿足甲塔液位和乙塔進(jìn)料流量的控制要求。構(gòu)造與簡(jiǎn)單液位控制系一致樣。參數(shù)整定：要按照均勻控制思想進(jìn)展。普通采用P控制，且δ先放在較大，然后同時(shí)察看兩個(gè)被控變量的過(guò)渡過(guò)程，到達(dá)均勻的目的。有時(shí)為了防止液位超限，也引入較弱的積分作用。微分作用與均勻矛盾，不能采用。與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)相比，有何特點(diǎn)？(2)串級(jí)均勻控制系統(tǒng)圖8-11串級(jí)均勻控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)對(duì)壓力擾動(dòng)反映不及時(shí)。另外，過(guò)程的自衡才干強(qiáng)時(shí)控制質(zhì)量較差，為此引入串級(jí)均勻控制系統(tǒng)。串級(jí)均勻控制器主、副控制器均采用P控制，只是在要求較高時(shí)，為了防止偏向超越范圍，才引入適當(dāng)?shù)腎作用。與串級(jí)控制系統(tǒng)相比，有何特點(diǎn)？參數(shù)整定：在串級(jí)均勻控制系統(tǒng)中，參數(shù)整定的目的不是使變量盡快地回到給定值，而是要求變量在允許的范圍內(nèi)作緩慢變化。整定方法也與普通的串級(jí)控制系統(tǒng)不同。不是要求主、副變量的過(guò)渡過(guò)程成某個(gè)衰減比變化，而是要求主、副變量“均勻〞地得到控制。均勻控制器參數(shù)值普通較大。適用場(chǎng)所：串級(jí)均勻控制系統(tǒng)適用于調(diào)理閥前后壓力擾動(dòng)較大，過(guò)程自衡作用較顯著以及對(duì)流量要求比較平穩(wěn)的場(chǎng)所，其控制質(zhì)量較高。均勻控制是經(jīng)過(guò)參數(shù)整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。8.6前饋控制系統(tǒng)8.6.1前饋控制的概念反響控制〔閉環(huán)控制〕：控制器按照被控變量與設(shè)定值的偏向來(lái)進(jìn)展控制。存在的問(wèn)題：當(dāng)被控變量偏離設(shè)定值，產(chǎn)生偏向后才進(jìn)展控制，使得控制造用滯后。前饋控制〔開(kāi)環(huán)控制〕：控制器根據(jù)擾動(dòng)或設(shè)定值的變化按補(bǔ)償原理進(jìn)展任務(wù)。特點(diǎn)：擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量還未變化之前，根據(jù)擾動(dòng)的大小施加控制，控制超前。8.6.2前饋控制與反響控制的比較8-22兩種加熱爐溫度控制系統(tǒng)(a)反響控制(b)前饋控制反響：偏向會(huì)較大前饋：偏向較小(a)反響控制(b)前饋控制8-23兩種加熱爐溫度控制系統(tǒng)方塊圖反響控制特點(diǎn)：(1)是閉環(huán)控制系統(tǒng)(2)控制滯后(3)可抑制一切擾動(dòng)前饋控制特點(diǎn)：(1)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(2)控制及時(shí)(3)只能抑制所丈量的擾動(dòng)8.6.3前饋控制系統(tǒng)類型(1)單純的前饋控制系統(tǒng)靜態(tài)前饋：在擾動(dòng)作用下，前饋補(bǔ)償作用只能最終使被控變量回到要求的設(shè)定值，而不思索補(bǔ)償過(guò)程中的偏向大小。前饋控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)只需堅(jiān)持比例關(guān)系其中，Δp是輸出信號(hào)，ΔF是輸入信號(hào)，Kd是前饋系數(shù)假設(shè)為了進(jìn)一步改善控制質(zhì)量，就需求丈量更多的擾動(dòng)量添加了燃料流量、進(jìn)料原油的溫