第六章 控制方法

1、第六章第六章 控制方法控制方法 第一节第一节 单回路控制单回路控制 单回路（单回路（通常是指由一个测量元件、变通常是指由一个测量元件、变 送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环 控制系统。控制系统。 图图6-1 液位控制系统液位控制系统图图6-2 6-2 温度控制系统温度控制系统 图图6-3简单控制系统的方块图简单控制系统的方块图 图图6-4对象响应过程对象响应过程 图图6-5精馏过程示意图精馏过程示意图 1精馏塔；精馏塔；2蒸汽加热器蒸汽加热器 图图6-6苯苯-甲苯溶液的甲苯溶液的T-x图图 图图6-7 苯苯-甲苯溶液的甲苯溶

2、液的p-x图图 举例举例 图图6-8精馏塔流程图精馏塔流程图 图图6-9干扰通道与控制通道的关系干扰通道与控制通道的关系 6.1.4 调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择 不同流量特性的阀芯形状不同流量特性的阀芯形状 1快开；快开； 2直线；直线； 3抛物线；抛物线； 4等百分比等百分比 6.1.5 阀门定位器的选用阀门定位器的选用 6.10 电电-气阀门定位器气阀门定位器 加热炉出口温度控制系统。加热炉出口温度控制系统。 图图6-11加热炉出口温度控制系统加热炉出口温度控制系统 图图6-126-12液位控制液位控制 液位控制系统液位控制系统 图图6-136-13控制器正、反作用开关示意图

3、控制器正、反作用开关示意图 6.1.7 6.1.7 一些常见的控制系统分析一些常见的控制系统分析 流量控制系统 液位控制系统 压力控制系统温度控制系统 放大系数1 滞后小，调节快 选用比例积分， 一般不用微分 保持在规定范围 保持物料平衡 缓冲前后物料 气体压力 液体压力 蒸汽压力 多容对象、不均 匀 时间常数小， 位置滞后小， 比例积分微分。 6.2 6.2 串级控制系统串级控制系统 l6.2.16.2.1、基本概念及工作过程、基本概念及工作过程 管式加热炉出口温度单回路控制系统管式加热炉出口温度单回路控制系统 图图6-146-14管式加热炉温度控制系统管式加热炉温度控制系统 图图6.16

4、6.16 管式加热炉出口温度串级控制系统的方框图管式加热炉出口温度串级控制系统的方框图 图图6.15 6.15 管式加热炉出口温度串级控制系统管式加热炉出口温度串级控制系统 图图6.17 6.17 串级控制系统典型方框图串级控制系统典型方框图 图图6-186-18精馏塔塔釜温度串级控制系统精馏塔塔釜温度串级控制系统 11精馏塔；精馏塔；22再沸器再沸器 图图6-19 6-19 加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统 图图6-20 6-20 化纤厂胶液压化纤厂胶液压力与压力串级控制系统力与压力串级控制系统 11计量泵；计量泵；22板式热交换器；板式热交换器；

5、 33过滤器过滤器 图图6-21 6-21 冷却器温度串级控制系统冷却器温度串级控制系统 l二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程 应用范围应用范围 1.容量滞后较大的过程容量滞后较大的过程 2.纯延时较大的过程纯延时较大的过程 3.干扰变化激烈且幅度干扰变化激烈且幅度 较大的过程较大的过程 4.参数相关联的过程参数相关联的过程 5.非线性过程非线性过程 6.3 6.3 前馈控制前馈控制 l6.3.16.3.1、基本概念、基本概念 图图6-22 6-22 换热器的反馈控制换热器的反馈控制图图6-23 6-23 换热器的前馈控制换热器的前馈控制 图图6-246-24反馈控制与前馈控

6、制方框图反馈控制与前馈控制方框图 图图6-256-25前馈控制系统的补偿过程前馈控制系统的补偿过程 l6.3.26.3.2、前馈控制模型、前馈控制模型 图图6-266-26静态前馈控制实施方案静态前馈控制实施方案 图图6-276-27动态前馈控制实施方案动态前馈控制实施方案 图图6-286-28换热器的前馈换热器的前馈- -反馈控制反馈控制图图6-296-29前馈前馈- -反馈控制系统方框图反馈控制系统方框图 6.4 大纯滞后过程的控制大纯滞后过程的控制 图图6-30 pH值控制系统示意图值控制系统示意图 PID控制 前馈反馈控制 预估补偿 6.5 具有反向响应过程特性的控制具有反向响应过程特

7、性的控制 典型特例：锅炉汽包 图图6-31 自然循环式固态排渣煤粉锅炉原理自然循环式固态排渣煤粉锅炉原理 图图 LT LC M 给水给水 过热蒸汽过热蒸汽 2 2、单冲量控制系统、单冲量控制系统 负荷变化小、假水位 现象不显著的系统适 用！ 图图6-32 单冲量控制系统单冲量控制系统 双冲量控制系统双冲量控制系统 给水给水 过热蒸汽过热蒸汽 LT LC M FT1 图图6-33 双冲量控制系统双冲量控制系统 三冲量前馈三冲量前馈串级控制系统串级控制系统 给水给水 过热蒸汽过热蒸汽 LT LC M FT1 FT2 FC 图图6-34 三冲量控制系统三冲量控制系统 一、比值控制的目的一、比值控制的

8、目的 加加 热热 炉炉 煤气煤气 空气空气 TTTICM FT FfFICM 6.6 比值控制比值控制 图图6-35 加热炉比值控制系统加热炉比值控制系统 l二、几种常见的比值控制方案二、几种常见的比值控制方案 图图6-36 6-36 开环比值控制开环比值控制图图6-37 6-37 开环比值控制方框图开环比值控制方框图 图图6-38单闭环比值控制单闭环比值控制图图6-39单闭环比值控制系统方框图单闭环比值控制系统方框图 图图6-40 6-40 双闭环比值控制双闭环比值控制图图6-416-41双闭环比值控制系统方框图双闭环比值控制系统方框图 图图6-426-42串级比值控制系串级比值控制系 统统

9、 图图6-436-43串级比值控制系统方块图串级比值控制系统方块图 三、比值控制系统注意事项三、比值控制系统注意事项 1.主、从被控变量确定主、从被控变量确定 2.开方器的选用开方器的选用 3.比值器的位置比值器的位置 安全安全 4.气体流量的温度、压力校正气体流量的温度、压力校正 图图6-446-44比值器安装位置比较比值器安装位置比较 6.7 6.7 均匀控制均匀控制 l一、均匀控制的目的一、均匀控制的目的 图图6-456-45前后精馏塔的供求关系前后精馏塔的供求关系 图图6-466-46前一设备的液位和后一设备的进料量之关系前一设备的液位和后一设备的进料量之关系 l二、均匀控制方案的实施二、均匀控制方案的实施 图图6-476-47简单均匀控制简单均匀控制 图图6-49 6-49 均匀控制系统与单回路控制系统比较均匀控制系统与单回路控制系统比较 图图6-48 6-48 串级均匀控制串级均匀控制 图图6-506-50丙烯冷却器的两种控制方案丙烯冷却器的两种控制方案 图图6-51开关型选择性控制系统方框图开关型选择性控制系统方框图 图图6-52 开关型选择性控制系