關(guān)于串級控制系統(tǒng)

關(guān)于串級控制系統(tǒng)1．什么叫串級控制系統(tǒng)答：串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的。它是由主、副兩個控制器串接工作的。

主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對變量定值控制。

2串級控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)?

答；串級控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：

(1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；

(2)系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量}

(3)由于副回路的存在，對進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾主變量的影響；

(4)系統(tǒng)對負(fù)荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。

串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。

3．串級控制系統(tǒng)中主、劇變量應(yīng)如何選擇?

答

主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇原則是一樣的

副變量的選擇原則是：

．

(1)主、副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系，副變量的變化應(yīng)在很大程度上能影響主變量的變化；

(2)通過對副變量的選擇，使所構(gòu)成的副回路能包含系統(tǒng)的主要干擾；

(3)在可能的情況下，應(yīng)使副回路包含更多的主要干擾，但副變量又不能離主變量太近；

(4)副變量的選擇應(yīng)考慮到主、副對象時間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā)生

4．為什么說串級控制系統(tǒng)中的主回路是定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動控制系統(tǒng)?

答：串級控制系統(tǒng)的目的是為了更好地穩(wěn)定主變量，使之等于給定值，而主變量就是主回路的輸出，所以說主回路是定值控制系統(tǒng)。副回路的輸出是副變量，副回路的給定值是主控制器的輸出，所以在串級控制系統(tǒng)中，副變量不是要求不變的，而是要求隨主控制器的輸出變化而變化，因此是一個隨動控制系統(tǒng)。

5．怎樣選擇串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的控制規(guī)?

答串級控制系統(tǒng)的目的是為了高精度地穩(wěn)定主變量，對主變量要求較高，一般不允許有余差，所以主控制器一般選擇比例積分控制規(guī)律，當(dāng)對象滯后較大時，也可引入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔?。串級控制系統(tǒng)中對副變量的要求不嚴(yán)。在控制過程中，副變量是不斷跟隨主控制器的輸出變化而變化的，所以副控制器一般采用比例控制規(guī)律就行了，必要時引入適當(dāng)?shù)姆e分作用，而微分作用一般是不需要的。

6．如何選擇串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的正、反作用?

答：副控制器的作用方向與副對象特性、控制閥的氣開、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇方法與簡單控制系統(tǒng)中控制器正、反作用的選擇方法相同，是按照使副回路成為—個負(fù)反饋系統(tǒng)的原則來確定的。主控制器作用方向的選擇可按下述方法進(jìn)行：當(dāng)主、副變量在增加(或減小時)，如果要求控制閥的動作方向是一致的，則主控制器應(yīng)選“反”作用的；反之，則應(yīng)選“正”作用的。

從上述方法可以看出，串級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇完全由工藝情況確定，或者說，只取決于主對象的特性，而與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副控制器的作用方向完全無關(guān)。這種情況可以這樣來理解：如果將整個副回路看作是構(gòu)成主回路的一個環(huán)節(jié)時，副回路這個環(huán)節(jié)的輸入就是主控制器的輸出(即副回路的給定)，而其輸出就是副變量。由于副回路的作用總是使副變量跟隨主控制器的輸出變化而變化，不管副回路中副對象的特性及執(zhí)行器的特性如何，當(dāng)主控制器輸出加時，副變量總是增加的，所以在主回路中，副回路這個環(huán)節(jié)的特性總是“正”作用方向的。由圖可見，在主回路中，由于副個環(huán)節(jié)的特性始終為“正”，所以為了使整個主回路構(gòu)成負(fù)反饋，主控制器的作用方向僅取決于主對象的特性。主對象具有“正”作用特性(即副變量增加時，主變量亦增加)時，主控制器應(yīng)選“反”作用方向，反之，當(dāng)主對象具有“反”作用特性時，主控制器應(yīng)選“正”作用方向。

7．串級控制系統(tǒng)中主、副控制器參數(shù)的工程整定主要有哪兩種方法?

答：有兩步整定法和一步整定法兩種。

按照串級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做兩步整定法。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接確定副控制器的參數(shù)，只需按簡單控制系統(tǒng)參數(shù)整定的方法來整定主控制器參數(shù)的方法稱一步整定法。

8．均勻控制系統(tǒng)的目的和特點(diǎn)是什么?

答：均勻控制系統(tǒng)的目的是為了解決前后工序的供求矛盾，’使兩個變量之間能夠互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。

均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是其控制結(jié)果不像其他控制系統(tǒng)那樣，不是為了使被控變量保持不變，而是使兩個互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢地變化。

9．簡述均勻控制系統(tǒng)的控制方案。

答：

以液位與流量的均勻控制為例，其控制方案有簡單均勻控制與串級均勻控制兩種。

從結(jié)構(gòu)上來講，簡單均勻控制與一般的液位控制系統(tǒng)一樣，串級均勻控制與一般的液位一流量串級控制系統(tǒng)一樣。其區(qū)別在于均勻控制與一般的控制系統(tǒng)目的不一樣。之所以能夠使兩個變量間的關(guān)系得到協(xié)調(diào)，是通過控制器參數(shù)整定來實(shí)現(xiàn)的。均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都采用純比例作用，且比例度很大，必要時才引入少量的積分作用。

10.什么叫比值控制系統(tǒng)？答：實(shí)現(xiàn)兩個或兩個以上參數(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)。通常為流量比值控制系統(tǒng)，用來保持兩種物料的流量保持一定的比值關(guān)系。

11．試簡述雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及其使用場合。答：雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有兩個閉合回路，分別對主、副流量進(jìn)行定值控制。同時，當(dāng)主流量發(fā)生變化時，通過比值控制器來改變副流量控制器的給定值，使副流量能隨主流量的大小變化而變化，始終保持一定的比值關(guān)系。

雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要適用于主流量干擾頻繁、工藝上不允許負(fù)荷有較大波動或工藝上經(jīng)常需要提降負(fù)荷的場合。

12．什么是前饋控制系統(tǒng)?它有什么特點(diǎn)?

答：按擾動變化大小進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。

前饋控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：

(1)前饋控制是基于不變性原理工作的，比反饋控制及時、有效；

(2)前饋控制是屬于“開環(huán)”控制系統(tǒng)；

(3)前饋控制使用的是視對象特性而定的“專用”控制器，又稱前饋補(bǔ)償裝置；

(4)一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾。

13．前饋控制的主要形式有哪幾種?

答前饋控制的主要形式有單純的前饋控制(又稱簡單前饋)和前饋一反饋控制兩種。根據(jù)對干擾補(bǔ)償形式的特點(diǎn)，又分靜態(tài)前饋控制和動態(tài)前饋控制。

14．前饋控制主要應(yīng)用在什么場合?

答：前饋控制主要用于下列場合：

(1)干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達(dá)不到要求時；

(2)主要干擾是可測不可控的變量；

(3)對象的控制通道滯后大，反饋控制不及時，控制質(zhì)量差時，可采用前饋一反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。

15．什么是生產(chǎn)過程的軟保護(hù)措施?與硬保護(hù)措施相比，軟保護(hù)措施有什么優(yōu)點(diǎn)?

答：所謂生產(chǎn)的軟保護(hù)措施，就是當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時，無須像硬保護(hù)措施那樣硬性使設(shè)備停車，而是通過一個特定設(shè)計(jì)的自動選擇性控制系統(tǒng)，以適當(dāng)改變控制方式來達(dá)到自動保護(hù)生產(chǎn)的目的。這樣就可以減少由于停車而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

16．什么是控制器的“積分飽和”現(xiàn)象?產(chǎn)生積分飽和的條件是什么？

答：積分飽和現(xiàn)象是指有積分作用的控制器當(dāng)偏差總不為零時，控制器的輸出就要一直增加到最大或降低到最小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的條件有三個：其一是控制器具有積分作用}其二是控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)，其輸出沒有被送往執(zhí)行器；其三是控制器的輸入偏差信號長期存在。在選擇性控制系統(tǒng)中，沒有被選擇器選中的控制器就有可能產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。

17．積分飽和的危害是什么?有哪幾種主要的抗積分飽和措施？答：當(dāng)控制器處于積分飽和狀態(tài)時，它的輸出將達(dá)到最大或最小的極限值，該極限值范圍一般為20～100kPa)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，對控制系統(tǒng)的工作是很不利的。因?yàn)楫?dāng)需要該控制器恢復(fù)工作狀態(tài)(在取代控制系統(tǒng)中，控制器重新被選擇器選中)時，它不能馬上動作，必須待它的輸出退出飽和區(qū)，返回到執(zhí)行器的有效輸入信號范圍內(nèi)后，才能使執(zhí)行器開始動作。所以取代是不及時的，這樣會對系統(tǒng)的工作帶來嚴(yán)重的后果，甚至?xí)斐墒鹿?。抗積分飽和的主要方法有限幅法和積分切除法等。

18．什么是分程控制系統(tǒng)?主要應(yīng)用在什么場合?

答：分程控制系統(tǒng)就是一個控制器的輸出信號被送往兩個或兩個以上的控制閥，每個控制閥都只在控制器的某段信號范圍內(nèi)工作。

分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合主要有：

(1)用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)；

(2)用于控制兩種不同的介質(zhì)流量，以滿足工藝生產(chǎn)的要求，

(3)用作生產(chǎn)安全的防護(hù)措施。

19．什么是多沖量控制系統(tǒng)?

答：所謂多沖量控制系統(tǒng)，是指在控制系統(tǒng)中，有多個變量信號，經(jīng)過一定的運(yùn)算后，共同控制一只執(zhí)行器，以使某個被控的工藝變量有較高的控制質(zhì)量。多沖量控制系統(tǒng)這個名稱主要在鍋爐的給水系統(tǒng)控制中應(yīng)用比較廣泛。

20．什么是三沖量控制系統(tǒng)?為什么要引入三個沖量?

答：三沖量控制系統(tǒng)主要是指鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)中，分別引入汽包液位、蒸汽流量和給水流量三個