第二篇复杂控制.pptVIP

第七章 解 耦 控 制 §7-1 相对增益 §7-2 耦合系统中的变量匹配和调节参数整定 §7-3 解耦控制系统的设计 §7-4 实现解耦控制系统的几个问题 单元制火力发电机组负荷对象 GpB(s) Gpμ(s) GNB(s) GNμ(s) μ N pT B N pT B Vs μ μ N pT B 负荷控制为多变量控制，对象存在存在耦合 GpB(s) Gpμ(s) GNB(s) GNμ(s) μ N pT B PID PID GNB(s) GNμ(s) GpB(s) Gpμ(s) μ pT N B PID PID 简单控制方案 缺陷：一个回路的控制动作会对其他回路产生影响。 原因：系统之间存在耦合。 因此，了解系统之间的耦合是进行多变量自动控制系统设计的关键。 §7-1 相对增益 相对增益：一个调节量μi对一个被调量的yj的影响 设系统的开环增益矩阵为P，记作： 矩阵P的元素pij的静态值称为μj到通道yi的第一放大系数，即μj到通道yi的静态增益。表示为 1. 相对增益定义 G22(s) G21(s) G12(s) G11(s) μ1 y1 y2 μ 2 对于双变量系统 设所有其它回路闭合，保持其它被调量不变的情况下，各通道开环增益矩阵为Q。它的元素qij的静态值称为μj到通道yi的第二放大系数。表示为： 定义 为μj到通道yi的相对增益 由 元素组成的矩阵Λ为相对增益矩阵。 1）双闭环比值控制系统 4. 常见比值系统 如锅炉燃烧控制系统中的风、煤控制 R 定值 双闭环比值控制系统 R Kv2 Gc2(s) Gp2(s) 煤量 风量 _ + R Kv1 Gc1(s) Gp1(s) _ 汽压 定值 2）变比值控制系统 R 变比值控制系统 如变换炉触媒层温度控制系统 QC DT DT θC θT ÷ 蒸汽 煤气 转化气 定值 第六章 利用补偿原理提高系统的控制品质 §6-1 概述 §6-2 前馈控制系统 §6-3 大迟延系统 §6-4 非线性增益补偿系统 §6-1 概述 反馈控制原理：按尝试法根据偏差进行控制 有偏差才控制 不能事先规定调节器的输出 Gc(s) Kv Gp(s) - r + y D Gd (s) + + 反馈控制的缺点： Kv Gp(s) y D Gd (s) + + Gff(s) 设计控制器Gff(s)，使 Gff(s) Kv Gp(s)+ Gd (s)=0。 则扰动D的变化与输出Y无关。 前馈控制器 工程实际中几种不变性 （1）绝对不变性： （2）误差不变性： （3）稳态不变性： （4）选择不变性：对主要扰动不变性 不变性原理： 控制系统的被调量与扰动量绝对无关或在一定准确度下无关。即： U(s) Y(s) D1(s) Di(s) Dn(s) 被控对象中的内部扰动（调节量）和外部扰动 §6-2 前馈控制系统 基本概念 静态前馈 动态前馈 前馈——反馈控制系统 H W D 汽包水位控制例 Gc1(s) Kv Gp(s) - r H D Δw + Gd(s) Gff(s) Gc2(s) 当Gff(s) Gp(s)=- Gd(s)时，蒸汽扰动对水位的影响消除。 把Gff(s) 称为前馈控制器。 ， 定义：基于不变性原理的控制称为前馈控制。是一种按扰动进行补偿的开环控制，不影响控制系统的稳定性。 1 基本概念 定义：基于不变性原理的控制系统称为前馈控制系统。是一种按扰动进行补偿的开环控制系统 对 象 前馈控制器 μ D1 Di Dn … … y 前馈控制系统 2 静态前馈 定义：保证在系统稳态下补偿扰动作用的前馈称为静态前馈。即基于稳态不变性原理 前馈控制器的设计可按简单情况和复杂情况进行 Gff(s) Gp(s) Gd(s) D 简单情况： H W D Gc1(s) Kv Gp(s) - r H D Δw + Gd(s) Gff(s) Gc2(s) 若 静态前馈控制器为： 静态前馈控制器参数Kff的整定： 1） 根据已知开环传函计算： 2） 试验法计算（构成PI反馈控制回路） Gff(s) Gp(s) Gd(s) D d(t) u(t) d1 d2 u1 u2 Gc(s) Gp(s) - r + y D Gd (s) + + u 列管换热器控制 换热器热平衡方程为： 为定压比热容 为汽化潜热 那么前馈控制器为： 常数 QC DT DT θT × k ∑ θ2r + - Q D θ2 θ1 料液 加热蒸汽 静态前馈控制器 复杂情况：（多变量前馈） 3 动态前馈 若 静态前馈kff 动态前馈Gff(s) Gff(s) Gp(s) Gd(s) D Kff Gp(s) Gd(s) D 扰动D 调节输出yp 扰动