过程控制课件第8节.pptVIP

第六章 常用高性能过程控制系统 6.1 串级控制系统 一、什么是串级控制？ 单回路系统传递函数 单回路系统传递函数  a）：燃料油压力为主要干扰； 2 主、副调节器调节规律的选择 期中考试 * Beijing University of Posts and Telecommunications 调节器正反作用的确定原则：保证系统构成负反馈 偏差 控制器 执行器 对象 变送器 给定值 被控参数 干扰 － 测量值 反作用 正作用 正作用 正作用 ＋ 简单的判定方法：闭合回路中有奇数个反作用环节。 PID控制率及参数整定 问题：过渡过程时间长， 调节不及时 解决办法：串级控制 6.1.1基本概念 串级控制 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。 结构特点： 6.1.2 串级控制系统的控制效果 1.能迅速克服二次干扰 控制能力和抗干扰能力综合定义为： 控制能力和抗干扰能力综合为： 一般情况下有： 结论：提高了控制质量 单回路系统 串级控制系统 2.能改善控制通道的动态特性，提高工作频率 （1）等效时间常数减小，响应速度加快； 单回路系统 串级控制系统 串级系统的特征方程为： (2)提高了系统的工作频率 串级控制系统的工作频率为： 用同样的分析方法，可得： 串级控制系统： 若两种方案的阻尼系数相同，则有： 副回路改善了动特性、提高了响应速度和工作频率； 当主、副时间常数比值一定，副调节器的比例系数越大，工作频率越高； 同样，当比例系数一定，主、副时间常数比值越大，工作频率也越高。 其结果使振荡周期缩短，提高了系统的控制质量。 结论： 3 能适应负荷和操作条件的剧烈变化 副回路的等效放大系数为： 2）能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力； 3）对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。 综上所述，串级控制系统的主要特点有： 1）对进入副回路的干扰有很强的抑制能力； 调节效果比较 串级控制 单回路控制 t y 6.1.3 串级控制系统的适用范围 1. 适用于容量滞后较大的过程：选容量滞后较小的辅助变量，减小时常，提高频率。 适用于纯滞后较大的过程 工艺要求：过滤前的压力稳定在250KPa;特点：距离长，纯滞后时间长。仿丝胶液压力与压力串级控制。 适用于干扰变化剧烈、幅度大的过程 4. 适用于非线性过程 特点：负荷或操作条件改变导致过程特性改变。 若：单回路控制，需随时改变调节器整定参数以保证系统的衰减率不变 换热器呈非线性特性 工艺要求：汽包液位控制，特点：快装锅炉容量小，蒸汽流量与水压变化频繁、激烈→三冲量液位串级控制。 6.1.4 串级控制系统的设计 问题：副参数如何选择？主、副回路的联系？调节器如何选择？正、反作用如何选择？ 1. 副回路的设计与副参数的选择 选择原则： （1）副参数要物理可测、副对象的时间常数要小、纯滞后时间要尽可能短。 b）：燃料油粘度、成分、热值、处理量为主要干扰 （2） 副回路要尽可能多地包含变化频繁、幅度大的干扰，但也不是越多越好。 假设 为常量 主、副被控过程时常不能太大也不能太小 频率的比值大于3，时常的比值在3～10范围内选择 （3）主、副过程的时间常数要适当匹配. 当串级控制与单回路控制的阻尼系数相等时，有 （4）应综合考虑控制质量和经济性要求 b) 冷剂蒸发压力为副参数，投资多，控制质量较高。选择应视具体情况而定。 a) 冷剂液位为副参数，投资少，控制质量不高； 主调：定值控制； 主被控参数要无静差→PI,PID调节； 副被控参数允许有静差→P,不引入PI； 流量为副参数，为保稳定可引入积分； 不引入微分。 副调：随动控制。