过控第九章解耦

过控第九章解耦课件第一页，共二十一页，编辑于2023年，星期五双方向关联例:连续搅拌反应釜的控制回路连续搅拌反应釜的控制回路TCCC流出物浓度控制与温度控制相互影响---双方向关联多回路控制系统分析与设计第二页，共二十一页，编辑于2023年，星期五双变量系统关联类型:两系统半耦合或单方向关联:两系统耦合或双方向关联:两系统无耦合:双变量系统开环框图第三页，共二十一页，编辑于2023年，星期五7.1相对增益定量给出各变量之间静态耦合的程度,可用于选择被控变量与操纵变量得配对关系.一相对增益定义第四页，共二十一页，编辑于2023年，星期五相对增益的物理意义:双变量系统开环框图第五页，共二十一页，编辑于2023年，星期五第六页，共二十一页，编辑于2023年，星期五双变量系统开环框图二相对增益矩阵的求法一-------传递函数法1.例:设双变量系统的对象稳态模型为:试求其相对增益矩阵.第七页，共二十一页，编辑于2023年，星期五2.多变量系统相对增益矩阵的计算相对增益矩阵MIMO系统稳态模型注意:是点积,不是矩阵相乘.第八页，共二十一页，编辑于2023年，星期五例:设过程开环增益矩阵如下,计算相对增益阵8.02.02.08.0Kúûùêëé=H*=L8.02.011.Kúûùêëé-=()112.08.01KTúûùêëé-==H-例7.1相对增益矩阵的性质:相对增益矩阵的应用:第九页，共二十一页，编辑于2023年，星期五7.2耦合系统的变量配对与控制器参数整定例7.2:如图所示一个料液混合系统.两种料液经调和罐均匀混合后送出,要求对混合液的流量F与有效成分浓度C进行控制.取操纵变量为两料液的流量F1,F2.主要干扰为两料液的有效成分含量C1,C2.试进行分析确定两操纵变量与两被控变量的配对以减少耦合作用.F1,F2两种料液混合系统FCC1C2解:设稳态平衡方程第十页，共二十一页，编辑于2023年，星期五步骤1:稳态输入输出关系在稳态工作点附近线性化,再计算相对增益,进行变量配对步骤2:在工作点附近线性化.第十一页，共二十一页，编辑于2023年，星期五步骤3:计算相对增益矩阵第十二页，共二十一页，编辑于2023年，星期五步骤4:分析相对增益矩阵进行变量配对,组成控制系统例:在Q0(80,20,100,64%),C10=75%,C20=20%情况下,计算相对增益矩阵,并进行变量配对.用u1控制y1,用u2控制y2第十三页，共二十一页，编辑于2023年，星期五F1,F2两种料液混合双回路控制系统FCC1C2ACFC第十四页，共二十一页，编辑于2023年，星期五7.3多回路系统解耦设计方法E(s)7.3.1基于方框图的线性解耦器多变量耦合系统框图:E(s)UUcUc串联解耦装置实现解耦—串级解耦第十五页，共二十一页，编辑于2023年，星期五E(s)UUc串联解耦装置实现解耦—N(s)为要设计的解耦装置取N为合适的对角矩阵,即可实现解耦即取得到解耦器进行解耦第十六页，共二十一页，编辑于2023年，星期五1.静态解耦设计只对系统静态响应解耦,解耦环节的传递函数为常数矩阵.设对象传递函数阵对象的静态增益矩阵根据解耦要求D为解耦后的目标矩阵第十七页，共二十一页，编辑于2023年，星期五2.单位矩阵解耦设计取I为单位矩阵,即可实现单位矩阵解耦即取得到解耦器进行解耦第十八页，共二十一页，编辑于2023年，星期五E(s)U3.根据给定要求设计第十九页，共二十一页，编辑于2023年，星期五4.理想解耦设计一个解耦环节能使被控对象恢复其开还的主通道特性E(s)UUc第二十页，共二十一页，编辑于