过程控制工程

1、第四章复杂控制系统复杂控制系统2第四章第四章 复杂控制系统复杂控制系统单回路控制系统：结构简单，但难于适应工艺参数间关系比较复杂的控制，特别是现代大规模工业生产。 复杂控制系统：具有两个以上的检测变送单元、或控制器、或执行器，能完成一些复杂或特殊的任务 串级控制系统等：对改善控制品质有独到之处，故而在过程控制系统中应用很广泛。3均匀、分程、选择性控制系统第四章第四章 复杂控制系统复杂控制系统比值控制系统大时延控制系统串级控制系统串级控制系统前馈控制系统4 加热温度测量第一节第一节 串级控制系统串级控制系统5 加热流量测量第一节第一节 串级控制系统串级控制系统6一一. .串级控制系统的组成串级控

2、制系统的组成 1、问题的提出以炼油厂管式加热炉的出口温度控制为例。(1)、采用直接控制方案（以炉出口温度作为控制量） 优点：所有对温度的干扰都包括在控制回路之中。 缺点：对燃油流量变化等干扰控制不及时，总滞后较大。(2)、采用间接控制方案（以燃料油流量作为控制量） 优点：能及时而有效地克服来自燃料油压力方面的干扰。 缺点：燃料油控制只起辅助作用；放弃炉出口温度控制将无法克服 来自原料流量和温度、炉膛压力变化等方面的干扰。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统7 (1(1)、结构图：将两方案综合起来，即得串级控制系统如图所示。2、系统组成 加热流量测量温度测量 第一节第一节 串级控制系统串级控制

3、系统8 (2)、方框图：如图所示。(3)、特征：两台控制器串联在一起，控制一个调节阀。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统9(5)、常见名词术语: 主、副变量，主、副控制器，主、副对象，主、副变送器，主、副回路等，4-5第一节第一节 串级控制系统串级控制系统103、二次干扰 作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰。 图4-5为串级控制系统的通用方框图。二、串级控制系统的工作过程 仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析克服干扰的过程。1、干扰来自燃料油流量 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变。 出口温度变化时，温度控制器不断改变着流量控制器的设定值。第一节第一节 串级控制系统串级控

4、制系统112、干扰来自原料油 (1)、使主、副变量同向变化 (2)、使主、副变量反向变化分析可知：副控制器具有“粗调”作用，主控制器具有“细调”作用；两者配合，控制质量必高于单回路控制系统。出口温度 温度控制器输出 流量控制器设定值 。 3、一、二次干扰同时出现燃料油流量为适应温度控制的需要而不断变化。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统12三、串级控制系统的特点 1、时间常数 串级控制系统能使等效副对象的时间常数变小，放大系数增大，从而显著提高控制质量。 将整个副回路看成一个副对象，则简化图如图所示。2、工作频率 由于等效副回路时间常数的缩短，系统的工作频率提高了（可使振荡周期缩短）。 通

5、过对串级和单回路控制系统特征方程的分析，可知:串单。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统13第一节第一节 串级控制系统串级控制系统143、抗干扰能力设干扰从阀前进入，进一步等效,如图示。分析可得:K1*K2越大，抗干扰能力越强。进一步分析可知单回路比串级抗干扰能力差。212111KK) s (F/ ) s (Y) s (X/ ) s (Y 第一节第一节 串级控制系统串级控制系统154、有一定的自适应能力单回路控制系统只有一个控制器，设定值一般不变，难以适应负荷非线性的变化。串级控制系统中，副回路是一个随动系统，设定值随主控制器的输出而变化，适应负荷变化的能力较强。K02变化对等效K02影响很

6、小，亦可说明副回路能自动地克服对象非线性特性的影响。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统16四、 串级控制系统的应用 当被控对象纯滞后时间较长时，在离控制阀较近、纯滞后时间较小的地方选择一个副变量，把干扰拉入副回路。 利用副回路的超前作用来克服对象的纯滞后仅仅是对二次干扰而言的，一次干扰不直接影响副变量。 例 如下图所示： 坚持一个设计原则：凡是用单回路控制系统能满足控制要求的，就不再用串级控制系统。1、用于克服对象的纯滞后第一节第一节 串级控制系统串级控制系统17副变量：过热蒸汽温度，位于滞后较小的B点。控制参数：减温水流量主要干扰：减温水压力波动。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统1

7、82、用于克服对象的容量滞后容量滞后会使被控对象反应迟钝，超调大，过渡过程长。以温度或质量作为被控量的控制对象，其容量滞后往往比较大，致使控制质量变差。对象容量滞后大、干扰复杂的情况下，串级控制系统的使用最为普遍，效果较好。此时应选择一个滞后较小的辅助变量组成副回路。副环的时间常数不能过大，以防共振；也不能过小，力求多包含一些干扰。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统19第一节第一节 串级控制系统串级控制系统203、用于克服变化剧烈和幅值大的干扰 串级控制系统对二次干扰具有很强的克服能力。 设计时应把变化剧烈、幅值大的干扰包含在副回路中。 副回路放大系数应大些，会使抗干扰能力大大提高。 例

8、如下图4-13，脱气塔的压力对主控指标(液位)影响很大，甚至造成溢出或打干的事故，是主干扰，串级控制后效果很好。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统214、用于克服对象的非线性 负荷变化会引起工作点的移动。 当负荷变化大且频繁时，只有高级控制系统才有重整参数以适应控制要求的能力。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统22五、 串级控制系统的设计 主变量(操纵量)的选择原则主要有： (1)、条件允许时选质量指标作为主变量。 正确合理地设计，才能使串级控制系统发挥其特点。 设计包括主、副回路选择，主、副控制器控制规律选型和正、反作用的确定。（一）、主、副回路的选择 1、主回路是一个定值控制系统，

9、可按单回路控制系统设计原则进行。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统232、副回路应包括尽可能多的扰动。 （1）前已述及，应将变化最剧烈、幅度最大、最频繁的扰动包括在副回路中。 （2）研究系统的干扰来源是十分重要的。如前述的管式加热炉，主扰动为然油压力还是然油热值，则副回路的选择大不相同。 （3）并非包括的干扰越大越好。干扰包括得越大，副变量的位置会越靠近主变量，灵敏度会降低。 (2)、其次考虑选择与质量有单值关系的参数作为主变量。 (3)、所选主变量应有足够的灵敏度，且工艺合理、易实现。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统24 前已分析得到串与单的关系。 绘出分析曲线，如右图所示。3、主

10、、副对象的时间常数要匹配。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统25分析可知 (1)、当T01/T0210时，则T02很小，副回路包括的干扰很少，作用未发挥。 (2)、当T01/T023时，说明T02过大，副回路的控制作用不及时。 (3)、当T01/T021时，主、副回路易出现“共振效应”。 一般认为：T01/T02=310 较合适。 究竟T02取多大为好，应按具体情况确定。若欲快速克服主干扰，则小一点为好；若欲克服对象的大滞后，可取大点；若欲克服对象的非线性，则T01/T02宜取大一些。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统264、选副回路应考虑工艺上的合理性 只有满足工艺要求，才具有实用性

11、。 先考虑工艺要求，再考虑其他要求。 5、副回路设计应考虑经济性原则 技术与经济指标应综合考虑。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统27 （1）、对主变量控制质量要求高 主变量宜采用PI规律；欲克服容量滞后，应引进微分作用，采用PID规律。 副变量一般采用P规律就可以了。 （2）、对副变量控制要求也较高 主、副变量均采用PI控制规律。 （3）、对主变量控制要求不高，甚至允许小波动 主变量采用P规律，副回路对主回路的跟随要求快而准时采用PI控制规律。 （4）、对主、副变量控制要求均不高 可均采用P规律；必要时对主变量控制引进微分作用 。（二）、主、副控制器的选择 1、控制规律的选择第一节第一节

12、 串级控制系统串级控制系统282、正、反作用方式的选择第一节第一节 串级控制系统串级控制系统 （1）、副控制器按单回路方式选择。 （2）、主控制器按下式确定: 29五、串级控制系统控制器参数的整定 所谓投运，就是通过适当的步骤，使主、副控制器从手动工作状态转到自动工作状态。 两种投运方法： 、先投副环后投主环(常用)； 、先投主环后投副环(很少用)。 1、串级控制系统的投运第一节第一节 串级控制系统串级控制系统302、串级控制系统控制器参数的整定 串级控制系统的方案正确设计后，为了使系统运行在最佳状态，按照自控理论，必须对系统进行校正，这在过程控制中称为参数整定。 在工程实践中，串级控制系统中

13、常用的整定方法有：逐步逼近法、两步整定法、一步整定法等。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统31(1)、逐步逼近法 逐步逼近法是先副后主，逐步逼近。该方法较繁琐。 具体步骤为： 先断开主回路，整定副控制器。 后闭合主回路，整定主控制器。 重新调整副控制器参数。 若未达到控制要求，再调整主控制器参数。 以上步骤循环进行，直到满足(逼近)控制指标为止。 对于不同的控制系统和不同的品质指标要求，逐步逼近法逼近的循环次数是不同的，所以往往费时较多。 第一节第一节 串级控制系统串级控制系统32(2)、两步整定法 ( (应用最广泛应用最广泛) ) 第一步，整定副控制器； 第二步，整定主控制器。 具体步骤

14、。 应用举例 在硝酸生产过程中，有一个氧化炉温度与氨气流量的串级控制系统。温度为主参数，工艺要求较高，温度最大偏差不能超过5，氨气流量为副参数，允许在一定范围内变化，要求不高。系统控制器参数采用两步整定法，过程如下。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统33 、在系统设计时，主控制器选用PI控制规律，副控制器选用P控制规律。在系统稳定允许条件下，主、副控制器均置于纯比例作用，主控制器的比例度置于100%，用4：1衰减曲线法(见右图)整定副控制器的参数，得 第一节第一节 串级控制系统串级控制系统34 将副控制器的比例度置于32%上，用相同的方法整定，将主控制器的比例度由大到小逐渐调节，取得主控制

15、器的1S =50%,T1S=7min。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统35 根据上述求得的各参数，运用4：1衰减曲线法整定计算公式(见上表4-1)，计算主、副控制器的整定参数为： 主控制器(温度控制器)：比例度1=1.21S=60%，积分时间T1=0.5 T1S=3.5min 副控制器(流量控制器)：比例度2 = 2S =32% 把上述计算的参数，按先P后I的次序，分别设置在主、副控制器上，并使串级控制系统在该参数下运行。 实际运行，氧化炉温度稳定，完全满足生产工艺的要求。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统36思考题： 1、与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？ 2、为什么说

16、串级控制系统具有改善过程动态特性的特点？T02和K02减小与提高控制质量有何关系？ 3、为什么提高系统工作频率也算是串级控制系统的一大特点？第一节第一节 串级控制系统串级控制系统37第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统一、基本原理 1、问题的提出 其他反馈控制的缺点： 无法将干扰克服在被控制量偏离设计值之前。 被控对象总是存在一定的纯滞后和容量滞后，故限制了控制作用的充分发挥。 2、技术思路 直接按扰动而不是按偏差进行控制。 干扰发生后，被控量还未显现出变化之前，控制器就产生了控制作用。 这种前馈控制系统对干扰的克服要比反馈控制系统及时得多。38 3、工作原理 用下图针对反馈控制做比较说明。

17、第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统39 补偿过程如下图所示。其中Ma为扰动量，T2为出口温度，WO(s)为控制通道的传递函数,Wf(s)为前馈通道的传递函数,Wd(s)为干扰通道的传递函数。 可实现对扰动的完全补偿，使被控量成为对扰动绝对不灵敏的系统。（不变性原理）第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统404、前馈与反馈的比较 (1)、检测：前馈控制测干扰；反馈控制测被控量。 (2)、效果：克服干扰，前馈控制及时，理论上可实现完全补偿；反馈控制不及时。 (3)、经济性：克服干扰，前馈控制只能一对一，不如反馈控制经济。 (4)、稳定性：前馈为开环，不存在此问题；反馈则不同，稳定性与控制精度是

18、矛盾的。第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统41二、前馈控制系统的结构形式 控制器的输出仅仅是输入F的函数，与时间t无关。 在图4-12中，令前馈控制器传函满足下式即可：1、静态前馈控制静态前馈的含义ofmmKKK) s (W 第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统422、动态前馈控制 静态前馈控制只能有效抑制静态偏差； 动态前馈控制不但能有效抑制静态偏差；而且能有效抑制动态偏差。 （1）、问题及办法（2）、原理：如右图，其中Wm(S)非纯比例环节。第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统43 动态前馈控制能显著提高系统的控制质量，但结构和参数整定均比较复杂。 只适用于控制精度要求很高、反馈与

19、静态前馈难于满足时。3、复合控制系统亦称为前馈-反馈控制系统。（1）、方法的提出 前馈控制是有局限性的： 对补偿结果无法检测； 难以对每个干扰均设计一套前馈控制装置； 一个固定的前馈模型难以获得良好的控制质量。（3）、特点及适用性第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统44 复合控制的好处：既发挥了前馈校正及时的优点，又保持了反馈控制能抑制多个干扰并对被控量始终给予检验的长处。（2）、组成原理及结构图:第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统45 当负荷变化时 对于前馈控制未能完全消除的偏差，以及未能引入前馈控制的其他干扰( 如物料进口温度、蒸汽压力等) ) s (W) s (W1) s (W)

20、s (W) s (W) s (F) s (Yocomf 第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统46 3、特点 实现前馈控制作用的完全补偿的条件不变。（令Y(s)/F(s)=0即可。） 不会因引入前馈控制而影响反馈控制的稳定性。 4、前馈-反馈控制的优点 只需对主要的干扰采用前馈补偿，大大简化了原来的纯前馈控制系统。 降低了对前馈控制精度的要求，为工程上实现简单的前馈补偿创造了条件。 比纯反馈控制具有控制精度高、温度速度快的特点。 因而是前馈控制中广泛应用的控制系统。第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统47 为了保证前馈控制的精度，常希望控制阀灵敏、线性等； 采用串级控制系统可满足以上要求。

21、4、前馈-串级控制系统（1）、方法的提出（2）、原理与结构图第二节第二节 前馈控制前馈控制系统系统48第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统49（3）、应用举例： 第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统50第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统51三、前馈控制系统的设计1、前馈控制系统的选用原则2、前馈控制器的模型第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统四、前馈控制系统的工程整定52思考题1、前馈控制有哪几种主要型式？2、前馈控制与反馈控制各有什么特点？3、为什么一般不单独使用前馈控制方案？第二节第二节 前馈控制系统前馈控制系统53 1、预估补偿：原理上能消除纯滞后对控制系统的动态影响，但需被控

22、过程 的精确模型，工程上往往难以实现。一、克服纯滞后的几种常见方案2、采样控制：成本较低，但干扰加入的时刻对控制效果影响较大。3、改进型常规控制：具有通用性广等特点，目前较常用。 4、其他：大林算法、卡尔曼预估算法、灰色预测控制等。第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统54 是一种比较简单、工程上易实现、又能满足一定控制质量要求的控制方案。 对降低超调量更有显著的效果。二、改进型常规控制方案A、微分先行控制方案1、特点2、组成结构 一般常规PID控制方案：见下张图6-1。 微分先行控制方案：见下张图6-2。第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统55第三节第三节 大时延控制系统大时延控制

23、系统563、传递函数（随动特性与抗扰动性能）一般常规 PID：式(1)、式(2)。)1(e )1T)(1sT(k) s (sWTe )1T)(1sT(k) s (R) s (YsDIc1oIsDIc )2(e )1sT)(1sT(k) s (sWTseT) s (D) s (YsDIc1oIsI 微分先行：式(3)、式(4)。)3(e )1T)(1sT(k) s (sWTe )1sT(k) s (R) s (YsDIc1oIsIc )4(e ) 1sT)(1sT(k) s (sWTseT) s (D) s (YsDIc1oIsI 第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统57 注意：微分先行较

24、常规PID少了一个零点Z=1/TD , 故超调量要小一些。 4、过渡过程比较：第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统58B、中间反馈控制方案 使控制系统闭环传递函数极点位置发生变化，从而使超调量大大下降，控制质量得到改善。 微分作用是独立的，能及时起校正作用。1、特点2、原理方案第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统593、控制效果： 与一般常规控制对比： （1）、在给定值变化时，无论是微分先行方案，或中间反馈控制方 案其控制过程的品质均优于常规PID，尤其在减小超调量方面 效果更佳。 （2）、在扰动作用下，其控制品质与常规PID相差不大。第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统60

25、 三、预估控制方案 在PID控制回路上再并联一个补偿回路，以抵消对象的纯滞后因素。1、特点2、原理结构单回路控制系统：第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统61史密斯补偿原理：如下图所示。第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统62第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统63第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统643、控制效果：如下图所示。 控制器接受的测量信号比实际检测到的被控量提前了时间，是一个对被控量的预估器。Smith预估补偿环节的等效图第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统654、工业应用举例：加热炉温度预估补偿控制第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统66第三

26、节第三节 大时延控制系统大时延控制系统67思考题 1、生产过程中的时间滞后是怎么引起的？ 2、试举一生产过程实例，简述当其扰动通道及控制通 道存在纯滞后因素时，它们带给被控参数的不利影 响如何？ 3、微分先行控制方案与常规PID控制方案有何异同？第三节第三节 大时延控制系统大时延控制系统68第四节第四节 比值控制系统比值控制系统一、 基本概念1、概述（1）、方法的产生 在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。如： 燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定比例混合后送入炉膛。 制药生

27、产中要求药物和注入剂按比例混合。 造纸过程中为保证纸浆浓度，要求自动控制纸浆量和水量比例。 水泥配料系统69（2）、比值控制的含义 凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。（3）、变量及关系主动量-起主导作用而又不可控的物料流量； 从动量-跟随主动量而变化的物料流量； 比例系数: K=Q2/ Q1第四节第四节 比值控制系统比值控制系统70（1）、系统组成: 如下图所示。 二、比值控制系统的类型A、开环比值控制第四节第四节 比值控制系统比值控制系统71B、单闭环比值控制 简单、成本低； 只有当Q1变化时才起控制作用； Q2变化时Q1不会响应，比例关系被破坏。 （

28、3）、适用场合副流量没有干扰的情况。2、系统组成：如下图所示。 1、特点: 能克服开环比值方案的不足。（2）、特点第四节第四节 比值控制系统比值控制系统72第四节第四节 比值控制系统比值控制系统733、工作过程第四节第四节 比值控制系统比值控制系统744、应用实例: 7-3 丁烯洗涤塔进料量与洗涤水量的比值控制系统丁烯洗涤塔进料量与洗涤水量的比值控制系统如下图所示。第四节第四节 比值控制系统比值控制系统75 优点：不但能实现流量的副量跟主量变化，而且能克服流量干扰等。 缺点：主流量不受控。6、应用场合5、优缺点能克服单闭环主流量不受控的不足。1、特点2 2、系统组成：、系统组成：如下图所示。C

29、、双闭环比值控制第四节第四节 比值控制系统比值控制系统767-4 a) 双闭环比值控制给定(随动值)设定值(定值)第四节第四节 比值控制系统比值控制系统77第四节第四节 比值控制系统比值控制系统78 常用在主流量干扰频繁或工艺上不允许负荷有较大的波动，或工艺上经常需要升降负荷的场合。3、另一优点：升降负荷比较方便。4、适用场合 5、应用实例：如图。第四节第四节 比值控制系统比值控制系统79设定第四节第四节 比值控制系统比值控制系统80 在有些生产过程中，要求两种物料流量的比值随第三个变量的变化而变化。 为了满足上述生产工艺要求，开发并应用变比值控制。 D、变比值控制1、方法的产生2、系统结构：

30、如下图所示。第四节第四节 比值控制系统比值控制系统813、变比值控制的含义 比值只是一种手段，不是最终目的，而第三变量Y(s)往往是产品质量指标。 变比值控制系统是一个以第三个变量为主变量(质量指标)、以两个流量比为副变量的串级控制系统。4、工作过程 系统稳定时 当Q1、Q2出现扰动时 当出现其他扰动(如温度、压力、成分等变化)时5、该法特点第四节第四节 比值控制系统比值控制系统82 7-7 氧化炉温度与氨气氧化炉温度与氨气/空气串级比值控制系统空气串级比值控制系统6、应用实例：见以下两图。第四节第四节 比值控制系统比值控制系统83第四节第四节 比值控制系统比值控制系统84第四节第四节 比值控

31、制系统比值控制系统三、比值控制系统的设计三、比值控制系统的设计 1 1、主物料流量和副主任物料流量的确定、主物料流量和副主任物料流量的确定 2 2、控制方案的选择、控制方案的选择 3 3、调节器控制规律的确定、调节器控制规律的确定 4 4、正确选择流量计或变送器及其量程、正确选择流量计或变送器及其量程 5 5、比值系数的计算、比值系数的计算四、比值控制系统的参数整定四、比值控制系统的参数整定85一、 均匀控制系统 在连续生产过程中，一个装置或设备往往与前后的装置或设备紧密地联想着，前一装置或设备的出料量是后一装置或设备的进料量，而后一装置或设备的出料量又输送给其他的装置或设备。 例如石油裂解气

32、分离工艺，前后共串联了八个塔。 前后有物料联系的精馏塔，前塔的液位与后塔的进料量的稳定要求会发生矛盾，如下图所示。 （一）、 均匀控制的用途及特点1、问题的提出第五节 均匀、分程、选择性控制系统862、解决办法两塔之间增设缓冲器(不适宜)。 采用均匀控制系统(上策)。3、均匀控制的含义 是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地 、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾、均匀协调的系统。第五节 均匀、分程、选择性控制系统874、均匀控制的特点 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的，是在允许范围内波动的。参见下图。前塔的液位变化不能超过规定的上、下限。后塔的进料量也不能超过最大和最小

33、处理量。非均匀控制第五节 均匀、分程、选择性控制系统88（二）、 均匀控制系统的结构方案 1、方案示例： 如下图A、简单均匀控制去下一精馏塔第五节 均匀、分程、选择性控制系统895、适用场合 2、与液位定值控制相比 通常适用于扰动较小、对流量的均匀程度要求较低的场合。 比例作用是基本的；不能引入微分；积分是否引入视情况而定。 系统的结构和所使用的仪表是完全一样的，但控制目的不同。3、对控制参数应做适当选择4、特点第五节 均匀、分程、选择性控制系统90 B、串级均匀控制1、组成结构： 为了克服调节阀前后压力波动和被控过程的自衡特性对流量的影响，设计以流量为副变量的流量控制副回路，如下图所示。第五

34、节 均匀、分程、选择性控制系统91第五节 均匀、分程、选择性控制系统922、与典型串级的异同 不能加微分作用；液位宜采用PI规律；流量一般用P规律。 串级均匀控制系统能克服控制阀前后压力较大的扰动，使主、副变量变化均匀缓慢平稳，控制质量较高。3、控制过程设干扰使1#塔液位上升 设2#塔因塔压变化使其入料量发生变化4、控制作用选择(十分重要)5、特点第五节 均匀、分程、选择性控制系统93C、双冲量均匀控制 1、含义：所谓双冲量均匀控制系统，就是将两个变量的测量信号通过加法 器后作为被控量的均匀控制系统。 图中图中 P PO O= P= PH H- P- PQ Q+ P+ Pr r+ C+ C 2

35、、应用示例：第五节 均匀、分程、选择性控制系统943、一般方块图：如下图所示。第五节 均匀、分程、选择性控制系统95注意注意: :关于双冲量均匀控制系统关于双冲量均匀控制系统流量控制器接受的是由加法器送来的两个变量之差流量控制器接受的是由加法器送来的两个变量之差, ,并且要使两变量之差保持并且要使两变量之差保持在固定值上在固定值上, ,所以控制器应该选用所以控制器应该选用PIPI控制规律控制规律. .双冲量均匀控制系统可以看成是主控制器是液位控制器双冲量均匀控制系统可以看成是主控制器是液位控制器, ,且比例度为且比例度为100%100%的纯的纯比例控制比例控制, ,副控制器为流量控制器的串级均

36、匀控制系统副控制器为流量控制器的串级均匀控制系统, ,因此它具有串级控制因此它具有串级控制系统的优点系统的优点, ,而且比串级控制系统还少用了一个控制器而且比串级控制系统还少用了一个控制器. .第五节 均匀、分程、选择性控制系统96（三）、（三）、 均匀控制系统设计均匀控制系统设计 1 1、控制规律选择、控制规律选择 2 2、调节器参数整定、调节器参数整定 经验法经验法 停留时间法停留时间法第五节 均匀、分程、选择性控制系统97 多阀：一只控制器的输出信号去带动两个或两个以上的控制阀工作。 分程：每一个控制阀仅在控制器输出信号整个范围的某段内工作。 控制阀同向动作：见图。 控制阀异向动作：见图

37、。二、 分程控制系统 如有A、B两个控制阀；控制器输出信号压力为0.020.1MPa。 当控制信号0.06MPa时，A阀动至极限，B阀才动,如下图7-18a)。A、分程控制的概念1、特点2、实现3、分类第五节 均匀、分程、选择性控制系统98第五节 均匀、分程、选择性控制系统99第五节 均匀、分程、选择性控制系统100B、分程控制系统设计与分程控制的实现1、控制信号的分段2、调节阀特性的选择与注意的问题3、分程控制的实现第五节 均匀、分程、选择性控制系统1011、用于节能控制C、分程控制方案的应用2、扩大控制阀的可调范围第五节 均匀、分程、选择性控制系统1024、满足不同工况的控制要求3、保证生

38、产过程的安全与稳定第五节 均匀、分程、选择性控制系统103 （1）、问题的提出 控制中往往会出现一些随机的特殊要求，如在故障情况下能保证安全生产； 发出报警后改由人工操作或联锁保护不是最佳办法。 （2）、对选择性控制的要求 故障时自动起保护作用而又不停车-是一种取代控制系统 。 三、选择性控制系统1、基本概念2、选择性控制系统的类型(1)、对被控参数的选择性控制系统第五节 均匀、分程、选择性控制系统104控制参数一个，被控参数却有温度和液位两个。b)图增设了液面超限控制系统。对比方案第五节 均匀、分程、选择性控制系统105(2)、对控制参数的选择性控制系统 一般选择性控制方案如图所示。 被控参数（量）只有一个，而控制参数（操纵量）却有两个。 第五节 均匀、分程、选择性控制系统106第五节 均匀、分程、选择性控制系统107多种燃料选择性控制方案如图7-17.第五节 均匀、分程、选择性控制系统1083、应用举例第五节 均匀、分程、选择性控制系统109选择性控制，取代超驰控制选择性控制，取代超驰控制控制系统要求：控制系统要求： 正常时，