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第8章 复杂控制系统 复合控制系统是由两个及两个以上简单控制系统组合起来的控制一个或同时控制多个参数的控制系统。主要有以下几种: 8.1串级控制系统 串级控制系统概述及定义、特点及应用 主、副控制器控制规律的选择 主、副控制器正反作用的选择 控制器参数工程整定与系统投运 8.2 其他复杂控制系统 均匀控制系统 比值控制系统 前馈控制系统 选择性控制系统 分程控制系统 多冲量控制系统 8.1串级控制系统 8.1.1概述及定义 串级控制系统是指：在对象滞后较大、干扰作用强烈而且频繁的主控制系统中，对局部参数（副参数）进行预先控制以提高系统总体控制水平的复合控制系统。 串级控制系统通常包括： 主控制系统：系统目标参数控制系统； 副控制系统：为实现目标参数控制而设置的辅助参数控制系统。 当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。 8.1串级控制系统 主变量:工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。 副变量:串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。 主对象:为主变量表征其特性的生产设备。 副对象:为副变量表征其特性的工艺生产设备。 主控制器:按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。 副控制器:其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。 主回路:由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路。 副回路:由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。 8.1串级控制系统 8.1串级控制系统 8.1.2串级控制系统中副回路的情况及确定 一类情况是选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量;另一类选择的副变量就是操纵变量本身,这样能及时克服它的波动,减小对主变量的影响。 确定: 由于主、副回路应有一定的内在联系,副回路应尽可能多地包含干扰因素,因此要求 主要干扰应包含在副回路中； 在可能条件下，使副回路包含较多的次要干扰。 注意:主、副回路的时间匹配，防止“共振”,尽量使副回路包含较少的滞后时间。 8.1串级控制系统 8.1.3主、副控制器控制规律及正反作用的选择 目的(1)为了高精度地稳定主变量。主控制器通常都选用比例积分控制规律，以实现主变量的无差控制。(2)副变量的给定值是随主控制器的输出变化而变化的。副控制器一般采用比例控制规律。 控制规律 主回路：无余差——PI、PID控制 副回路：快速反应——纯P控制。 正反作用 主回路：根据主、副变量的关系确定正反作用； 副回路：根据系统安全性确定正反作用。 如考虑运行中切除副回路，则副控制器应选用反作用。 注意:设定值加大相当于输入信号减小。 8.1串级控制系统 8.1.4控制器参数整定与系统投运 1 两步整定法:指按照串级控制系统主、副回路的情况，先整定副控制器，后整定主控制器的方法。 （1）在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用运行的条件下，将主控制器的比例度先固定在100％的刻度上，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,过渡过程下的副控制器比例度和操作周期，分别用δ2s和T2s表示。 （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T1s。 （3）根据上面得到的δ1s、T1s、δ2s、T2s，按表12-3（或表12-4）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”的整定规律，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。 8.1串级控制系统 2 一步整定法 副控制器的参数按经验直接确定,主控制器的参数按简单控制系统整定。 （1）在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，按照本章节书中表所列的数据，将副控制器比例度调到某一适当的数值。 （2）利用简单控制系统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。 8.2均匀控制系统 8.2.1 定义及目的 定义:为了解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调操作，使液位和流量均匀变化，组成的系统称为均匀控制系统。 当系统中具有两个相互关联的参数，其中任意一个参数的稳定必然导致另一个参数的大幅度变化，而工艺上需要两者兼顾时，可采用均匀控制。 均匀控制的目标： 两个参数都是变化的，且变化缓慢； 两个参数的变化范围都要尽可能小。 8.2均匀控制系统 8.2均匀控制系统 8.3 比值控制系统 比值控制系统：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。 比值控制