第八章复杂控制系统

第八章复杂控制系统

为了高精度的控制要求或某些特殊的生产要求，而采用的结构复杂或用途特殊的一些控制系统。分类:结构和用途:串级、均匀、比值、分程、前馈、取代、三冲量等第一节串级控制系统概述：串机控制系统是在简单控制系统的基础上发展起来的。当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用简单控制系统往往控制质量差，达不到工艺要求，这时，可考虑串级控制系统。第一节串级控制系统1.管式加热炉出口温度控制：方案1：简单控制：缺点：控制通道过长，滞后、时间常数都很大，控制质量差。TC燃料气1.管式加热炉出口温度的控制：方案2：选取间接指标简单控制：缩短了控制通道，控制质量有所改善，但还不能满足控制要求。缺点：间接指标不能包括所有干扰对直接指标的影响，若原料温度、流量、组分变化引起出口温度变化不能控制，控制质量仍不好。TC燃料气1.管式加热炉出口温度的控制：方案3：两个简单控制系统控制：考虑前两点因素，对两个参数同时控制。显然不行，两参数互相关联无法控制。TC燃料气TC1.管式加热炉出口温度的控制：方案4：串级控制：测量两参数，分别送给两个控制器，两控制器串联，一个控制器的输出以给定值的形式作为另一控制器的输入，控制信号给一个控制阀，进行控制。系统结构：串级特点：缩短了控制通道，控制阀根据两变量进行调节，对各种干扰都有克服作用结果：提高了控制质量。T1C燃料气T2C主对象、副对象主变量、副变量（主、副参数）主控制器、副控制器主回路、副回路系统方块图：控制器2控制阀对象2变送器2给定值-对象1被控变量y变送器1控制器1-T1C燃料气T2C二.串级控制系统的工作过程1.干扰进入副回路2.干扰作用于主对象3.干扰同时作用于副回路和主对象同向干扰异向干扰T1C燃料气T2C三.串级控制系统的特点1.在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路，两个控制器，两个测量变送器，分别测量主变量和副变量。主、副控制器是串联工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值系统通过副控制器的输出操纵执行器。主回路是定值控制，副回路是随动控制。T1C燃料气T2C三.串级控制系统的特点2.串级控制系统有两个变量，主变量和副变量。主变量是生产操作需要稳定的变量，而副变量是为了保持主变量稳定设置的。T1C燃料气T2C三.串级控制系统的特点3.在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特性，缩短了控制通道，有效的克服了滞后，提高了控制质量。4.串级控制系统由于增加了副回路，因此具有一定的自适应能力，可用于负荷和操做条件有较大变化的场合。T1C燃料气T2C四.串级控制系统副回路的确定1.主、副变量间应有一定的内在联系副变量的变化在很大程度上能影响主变量的变化。副变量滞后小、反应快，可以提前预报主变量的变化，因此控制副变量的稳定，对保持主变量平稳有显著作用。TCFC精馏塔塔釜温度串级控制系统蒸汽四.串级控制系统副回路的确定2.要使系统的主要干扰被包围在副环内串级控制系统的副回路具有反应速度快、抗干扰能力强的特点。如果能将对主变量影响最严重、变化最剧烈的干扰包围在副环内，同时使副对象的时间常数小，就可使干扰的影响限制在最低限度，从而提高控制质量。加热炉出口温度串级控制系统T1C燃料气T2C四.串级控制系统副回路的确定3.在可能的情况下，要使副环包括更多的干扰如果能将对更多的干扰包围在副环内，同时使副对象的时间常数小，就可使干扰的影响限制在最低限度，从而提高控制质量。T1C燃料气T2CT1C燃料气T2C四.串级控制系统副回路的确定4.应考虑主、副对象时间常数的匹配，防止“共振”的发生5.副环应尽量避免纯滞后。213P2CP1C1.计量泵；2.板式热交换器，3.过滤器纺丝胶液压力控制系统五.主、副控制器控制规律及正、反作用的选择1.控制规律的选择：主控：保持主变量平稳、精确。比例积分（PI）控制规律；若容量滞后较大，加上微分作用（PID）。副控：保持主变量平稳，副参无控制要求。纯比例控制五.主、副控制器控制规律及正、反作用的选择2.控制器正、反作用的选择：保持两个回路都是负反馈的闭环系统。副回路：副控制器控制阀副对象副变送器给定值-主对象被控变量y主变送器主控制器-2.控制器正、反作用的选择：1).副控制器：控制阀：对象：控制器：T1C燃料气T2C2.控制器正、反作用的选择：保持两个回路都是负反馈的闭环系统。主回路：副控制器控制阀副对象副变送器给定值-主对象被控变量y主变送器主控制器-2.控制器正、反作用的选择：2).主控制器：两对象正反作用相同：控制器：反作用T1C燃料气T2CTCTC冷剂六.控制器参数的工程整定1.两步法：先副后主，分步整定。2.一步法：按经验值设定副控制器，整定主控。第二节均匀控制系统一.均匀控制的目的：1LCFC2为保证1塔操作稳定，要求1塔液位稳定；为保证2塔操作稳定，要求2塔进料量稳定；而1塔的液位和2塔的进料量属相关联参数，无法组成两简单控制系统。第二节均匀控制系统方案一：保持1塔液位恒定，对2塔进料量不加控制。方案二：保持2塔进料量恒定，对1塔液位不加控制。1LCFC2第二节均匀控制系统一.均匀控制的方案：1.简单均匀控制：系统结构：简单系统系统控制要求：两参数缓慢均匀变化。实现方法：控制器参数整定。1LC2第二节均匀控制系统一.均匀控制的方案：2.串级均匀控制：系统结构：串级系统系统控制要求：两参数缓慢均匀变化。实现方法：控制器参数整定。12LCFC第三节比值控制系统一.概述

工艺要求，保持两参数的配比关系，即一种物料的流量随另一物料的流量而变化。F2CF1CQ1Q2二.比值控制系统的类型1.开环比值控制系统FCQ1Q2Q2=KQ1控制器控制阀对象2变送器给定值-Q2对象1Q1二.比值控制系统的类型2.单闭环比值控制系统F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器2控制阀对象2副变送器给定-对象1主变送器控制器1-Q1Q2二.比值控制系统的类型3.双闭环比值控制系统F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器1控制阀1对象1主变送器-Q1K控制器2控制