过控第六章串级课件.pptVIP

根据扰动引入不同的位置，分三种情况 6.1.1串级控制系统概念 串级控制是在简单控制系统基础上的改进。 例 管式加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一，它的任务是把原油加热到一定温度，以保证下道工艺的顺利进行。因此，需要控制原油加热后的出口温度。 6.1.1串级控制系统概念 §6-1基本原理和结构 原料出口温度T1(t) 原料 燃料 管式加热炉 被控变量：出口温度 操纵变量：燃料油流量 15min 燃料成分（热值）变化 影响炉膛温度 ? 热传导给原料 ? 影响出口温度 ? 3min 原料出口温度T1(t) 原料 燃料 管式加热炉 T1C T1T 方案一采用单回路温控系统： 6.1.1串级控制系统概念 §6-1基本原理和结构 控制器 调节阀 x1 炉膛 原料油 f3、f4 f1、f2 管壁 温度变送器 ＋ T2(t) T1(t) － 影响出口温度的因素： 燃料方面：燃料油压力，成分（热值），流量。 原料方面：原料进料流量，温度等 例：管式加热炉温度控制系统。 方案二：单回路炉膛温控系统： 被控变量：炉膛温度 操纵变量：燃料油流量 原料出口温度T1(t) 原料 燃料 管式加热炉 T2C T2T 课堂练习：请画出此系统方框图，并分析当出现燃料油方面扰动，原料油方面扰动时，系统的工作情况 控制器 调节阀 炉膛 原料油 f3、f4 f1、f2 管壁 温度变送器 ＋ － 解决措施：在影响出口温度的通道中，加测炉膛温度的变化，提前控制。 ? T2T、T2C回路先改变燃料量 T1T、 T1C回路再改 变燃料量 出料温度变化 ? ? 炉膛温度 变化 燃料成分 变化 ? 3min 原料出口温度T1(t) 原料 T1C T1T 燃料 管式加热炉 T2C T2T 6.1.1串级控制系统概念 §6-1基本原理和结构 图管式加热炉出口温度串级控制系统框图为： 主控制器 调节阀 x1 炉膛 原料油 f3、f4 f1、f2 管壁 温度变送器1 温度变送器2 副控制器 ＋ x2(t) T2(t) T1(t) － － ＋ 主控制器 执行器 副对象 主对象 主变送器 副变送器 副控制器 ＋ － － ＋ 主变量 副变量 给定 干扰 标准框图为： §6-1基本原理和结构 6.1.2方框图及常用名词 主参数：对象的主被控参数，串级控制系统使之等于给定值的参数 副参数：为了稳定主参数而引入的辅助参数 主对象：由主参数表征的生产过程，是整个对象的一部分 副对象：由副参数为输出的生产过程，是整个对象的另一部分 主调节器：按主参数测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。 副调节器：按副参数测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制调节阀的动作。 。 副回路：由副调节器，副对象，副测量变送器等组成的闭合回路。 主参数：对象的主被控参数，串级控制系统使之等于给定值的参数。 副参数：为了稳定主参数而引入的辅助参数。 主对象：由主参数表征的生产过程，是整个对象的一部分。 副对象：由副参数为输出的生产过程，是整个对象的另一部分。 主调节器：按主参数测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。 副调节器：按副参数测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制调节阀的动作。 副回路：由副调节器，副对象，副测量变送器等组成的闭合回路。 一次扰动：不包括在副回路内的扰动。 二次扰动：包括在副回路内的扰动。 主回路：由主调节器，副回路,主对象及主测量变送等组成的闭合回路。 6.1.2方框图及常用名词 结构特点： 系统有两个闭合回路，形成内外环。主变量是工艺要求控制的变量，副变量是为了更好地控制主变量而选用的辅助变量。 主、副调节器是串联工作的，主调节器的输出作为副调节器的给定值。 主回路的定值控制，副回路的随动控制(对主控制器输出）和副回路的定值控制（对副回路的扰动）。 主控制器 执行器 副对象 主对象 主变送器 副变送器 副控制器 ＋ － － ＋ 主变量 副变量 给定 干扰 §6-1基本原理和结构 6.1.2方框图及常用名词 干扰作用于副环 干扰作用于主环 干扰同时作用于主、副环 对于加热炉燃料作为操作变量时通常采用的调节阀为气开阀，假设主、副调节器均为反作用 控制过程分析： 控制过程分析： 1．燃料成分f3(t)、燃料压力f4(t)发生扰动——干扰进入副回路 §6-1基本原理和结构 6.1.2方框图及常用名词 2．原油流量 f1(t)、原油入口温度 f2(t)发生扰动 ——干扰进入主回路 3．干扰同时作用于副回路和主回路 主副回路干扰的综合影响有两种情况： 例：加热炉各种控制方案 例：加热炉各种控制方案 例：夹套式连续搅拌反应釜的温度控