复杂控制系统工程设计.ppt

结束 谢谢 6 主副控制器控制规律的选择 串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量。 主变量是生产工艺的主要控制指标，它直接关系到产品的质量或生产的正常，工艺上对它的要求比较严格。一般来说，主变量不允许有余差。所以，主控制器通常都选用比例积分控制规律，以实现主变量的无余差控制。 在串级控制系统中，稳定副变量并不是目的，设置副变量的目的就在于保证和提高主变量的控制质量。 副变量的给定值是随主控制器输出变化而变化的。所以，在控制过程中，对副变量的要求一般都不很严格，允许它有波动。因此，副控制器一般采用比例控制规律。 第六章 复杂控制系统 稳定主变量 7 主副控制器正、反作用的选择 选择副回路控制器的正反作用 与简单控制系统中控制器“正”、“反”作用的选择方式相同，先判断副对象的正反作用，然后根据工艺安全等要求，选定执行器的“正”、“反”作用方式，并按照使副控制回路成为一个负反馈系统的原则来确定副回路控制器的正反作用。 选择主回路控制器的正反作用 确定原则：当主、副变量在增加(或减小)时，如果由工艺分析得出，为使主、副变量减小(或增加)，要求控制阀的动作方向是一致的，主控制器应选“反”作用，反之，则应选“正”作用。 第六章 复杂控制系统 8 主副控制器参数的工程整定 两步整定法：先整定副控制器，后整定主控制器 (1) 在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用的条件下，将主控制器的比例度先固定在100％的刻度上，然后逐渐减小副控制器的比例度，求取副回路在满足某种衰减比(如4：1)过渡过程下的副控制器比例度δ2S和操作周期Τ2S。 (2) 在副控制器比例度等于δ2S，的条件下，逐步减小主控制器的比例度，直至得到同样衰减比下的过渡过程，记下此时主控制器的比例度δ1S。和操作周期Τ1S 。 (3) 根据上面得到的δ1S、、Τ1S、δ2S、、Τ2S按表的规定关系计算主、副控制器的比例度、积分时间和微分时间。 (4) 按“先副后主”、“先比例次积分后微分”的整定方法，将计算出的控制器参数加到控制器上。 (5)观察控制过程，适当调整，直到获得满意的过渡过程。 第六章 复杂控制系统 一步整定法：即根据经验先将副控制器一次放好，不再变动，然后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主控制器参数。 采用一步整定法副控制器参数选择范围 副变量类型 副控制器比例度δ2％ 副控制器比例放大倍数KP2 温度 20～60 5.0～1.7 压力 30～70 3.0～1.4 流量 40～80 2.5～1.25 液位 20～80 5.0～1.25 一步整定法的整定步骤如下。 (1)在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，按照上表所列的数据，将副控制器比例度调到某一适当的数值。 (2)利用简单控制系中任一种参数整定方法整定主控制器的参数。 (3)如果出现“共振”现象，可加大主控制器或减小副控制器的参数整定值，一般即能消除。 第六章 复杂控制系统 6.2 前馈控制系统的工程设计 测量、变送 设定值 ＋ － 控制器 执行器 干扰 对象 干扰 对象 测量、变送 执行器 控制器 反馈控制系统 前馈控制系统 1）反馈与前馈 第六章 复杂控制系统 1 概念： D1，……，Dn为可测扰动；u，y分别为被控对象的操作变量与受控变量。 前馈原理：出现扰动时，立即测出来，通过前馈控制器，根据扰动量大小直接改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 2） 前馈控制原理 全补偿条件 控制目标： Wm(s)为前馈控制器的动态特性；Wf(s)、Wo(s)分别为干扰通道与控制通道的动态特性。 第六章 复杂控制系统 W f ( s ) ＋ ＋ d ( t ) W m ( s ) W o ( s ) y ( t ) u ( t ) 前馈控制器模型： 前馈控制比反馈控制及时，并且不受系统滞后大小的限制。 前馈控制属于开环控制 前馈控制规律与对象特性密切相关 一种前馈作用只能克服一种干扰 3） 前馈控制的特点 第六章 复杂控制系统 1）静态前馈控制系统 第六章 复杂控制系统 2 系统基本结构： 前馈控制器输出信号仅是输入信号（d）的函数， 与时间（t）无关。 是一比例控制器。 适用：扰动变化不大，或对补偿控制要求不高的生产过程。 2）动态前馈控制系统 在静态前馈控制的基础上，加上延迟环节或微分环节，使干扰经过前馈控制器至被控量通道的动态特性完全复制对象干扰通道的动态特性，并使它们符号相反，即可达到控制作用完全补偿干扰对被控量的影响，使系统不仅保证了静态偏差等于或接近于零，也保证了动态偏差等于或接近于零。 第六章 复杂控制系统 实际使用为：