过程控制教程-第14讲 串级控制 16页ppt课件

1、Process Control & Instrumentation Technology主要内容主要内容t串级控制系统构造串级控制系统构造t串级控制系统的名词术语串级控制系统的名词术语t串级控制系统特点串级控制系统特点t串级控制系统的运用场所串级控制系统的运用场所t串级控制系统的设计原那么串级控制系统的设计原那么t串级主和副调理器的选择串级主和副调理器的选择t串级控制系统的整定串级控制系统的整定t串级控制系统设计举例串级控制系统设计举例 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统的构造串级控制系统的构造 t串级控制系统是

2、改善控制质量的有效方法之一，在过程控制中得到了广泛地运用。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统的名词术语串级控制系统的名词术语 t主被控参数起主导作用的被控参数。 t副被控参数为稳定主参数而引入的中间辅助参数。 t主被控过程由主被控参数表征其特性的消费过程。其输入量为副被控参数，输出量为主被控参数。 t副被控过程由副被控参数作为输出的消费过程，其输入量为控制参数。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统的名词术语串级控制系统的名词术语t主调理器按主被控

3、参数的丈量值与给定值的偏向进展任务的调理器，其输出作为副调理器的给定值。t副调理器按副被控参数的丈量值与主调理器输出的偏向进展任务的调理器，其输出控制调理阀动作。 t副 回 路由副调理器、副被控过程和副丈量变送器组成的闭合回路。 t一 次 扰动不包括在副回路内的扰动。 t二 次 扰动包括在副回路内的扰动。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统主要特点串级控制系统主要特点 t1.改善了被控过程的动态特性； t2.提高了系统的任务频率； t3.具有较强的抗扰动才干； t4.具有一定的自顺应才干。 Process Control

4、 & Instrumentation Technology串级控制系统的运用场所串级控制系统的运用场所 t用于抑制被控过程较大的容量滞后； t用于抑制被控过程的纯滞后； t用于抑制变化猛烈而且幅度大的扰动； t用于抑制被控过程的非线性。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统的设计原那么串级控制系统的设计原那么 t副回路应包括尽能够多的扰动； t应使主、副过程的时间常数适当匹配。原那么上，主副过程时间常数之比应在3到10范围内； t副回路设计应思索工艺上的合理性； t副回路设计应思索经济性原那么。 Process C

5、ontrol & Instrumentation Technology串级主和副调理器的选择串级主和副调理器的选择 t主调理器普通选PI或PID控制规律；t副调理器普通只需选P控制规律即可：t假设采用积分规律，会延伸控制过程，减弱副回路的快速作用。t假设引入微分规律会使调理阀动作过大，对控制不利。Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统的整定串级控制系统的整定 t串级控制系统主回路是一个定值控制系统，要求主参数有较高的控制精度，其质量目的与单回路定值控制系一致样。t副回路是一个随动系统，只需求副参数能快速而准确地跟随主

6、调理器的输出变化即可。 t在工程实际中，串级控制系统常用的整定方法有：逐渐逼近法、两步整定法等。 Process Control & Instrumentation Technology逐渐逼近法 t主回路断开，把副回路按单回路控制系统的参数整定，求取副调理器的整定参数值W2S1。 t副调理器参数置于W2S1上，闭合主回路，副回路作为一个等效环节。按单回路整定方法，求取主调理器的整定参数值W1S1。 t主调理器参数置于W1S1上，闭合主回路，再按上述方法求取副调理器的整定参数值W2S2。t完成一次逼近循环后，可循环下去，逐渐逼近，直到到达称心的质量目的要求为止。 Process Con

7、trol & Instrumentation Technology两步整定法 t工况稳定时，闭合主回路，主、副调理器都在纯比例作用的条件下，主调理器的比例度置于100%，用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调理器的比例度2s和操作周期T2s。 t将副调理器的比例度置于所求得的数值上，把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调理器的比例度和操作周期。Process Control & Instrumentation Technology两步整定法t根据求得的2s、T2s数值，按单回路系统衰减曲线法整定，计算主、副调理器的比例度、积分时间和微分时间的数值。t

8、按先副后主、先比例后积分最后微分的整定程序，设置主、副调理器的参数，再察看过渡过程曲线，必要时进展适当调整，直到系统质量到达最正确为止。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统设计举例串级控制系统设计举例 t在冶金行业选矿工艺中，大量运用矿石破碎机对矿石进展破碎。破碎系统的主体设备是破碎机，Nordberg HP系列矿石破碎机要求挤满给矿。 t下矿量的动摇如粒度、粘度发生变化是系统中的一个主要扰动，假设仅以机腔料位作为被控参数构成单回路控制系统，当扰动发生后，由于给矿皮带的传输需求一定的时间，即存在纯滞后，单回路控制系统已不能满足要求。 Process Control & Instrumentation Technology串级控制系统设计举例串级控制系统设计举例t为了抑制系统的纯滞后，决议采用串级控制：即在给矿皮带上安装皮带秤，以给矿量为副参数、以机腔料位为主参数构成串级控制系统。t由于给矿串级控制系统多了一个副回路，不等它影响到机腔料位，副回路立刻进展调理。这样，大大减小了扰动对机腔料位的影响，从而提高了主参数的控制质量和系统的动态特性，系统具有较强的抗扰动才干