第四课串级控制系统.ppt

3．一步整定法 所谓一步整定法，就是根据经验，先将副调节器参数一次调好，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调节器参数。 表7.1一步整定法副调节器参数选择范围 副参数类型 副调节器比例度δ2（%） 副调节器比例增益Kc2 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 第五章 前馈控制系统 前馈控制的原理是：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响。 5.1前馈控制的工作原理及其特点 1、反馈控制的特点： 不论是什么干扰，只要引起被调参数的变化，调节器均可根据偏差进行调节。但必须被调参数变化后才进行调节，调节速度难以进一步提高。 例 换热器出口温度反馈控制系统 M TT TC 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 针对冷物料流量变化的最佳调节效果： t y 为了改变事后调节的状况，提出前馈控制的思路：根据冷物料流量Q的大小，调节阀门开度。 2、前馈控制的原理与特点 M 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 FT FB 例 针对换热器入口流量干扰的前馈控制系统 Gb(s) Gfs) Go(s) Gm(s) Gv(s) M 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 FT FB F(s) Y(s) Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gfs) Go(s) ＋ ＋ Y(s) 用方框图表示： 过程控制系统第四章 第五章 第四章 串级控制系统 简单控制系统是过程控制中最基本、应用最广的控制形式，约占全部控制系统的80％。但是： 随着生产过程的大型化和复杂化，操作条件更加严格，变量之间的关系更加复杂。 有些生产工艺和控制要求比较特殊。 随着技术发展，对工艺的控制目标多样化，如产量、质量、节能、环保、效率等。 为此，设计出各种复杂控制系统。 当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用简单控制系统往往控制质量较差，满足不了工艺上的要求，这时，可考虑采用串级控制系统。 4.1 串级控制系统基本结构及工作过程 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。 问题： 控制通道容量滞后很大，控制缓慢。 燃料压力或燃料的热值变化 ? 影响炉膛温度 ? 热传导给原料 ? 影响出口温度 15min 3min 原料出口温度θ1(t) 原料 T1C T1T 燃料 管式加热炉 若用简单温控系统： 炉膛温度 变化 ? 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 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。 ? ? 燃料压力 变化 ? 3min 原料出口温度θ1(t) 原料 T1C T1T 燃料 管式加热炉 T2C T2T 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) θ2(t) θ1(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： 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 控制过程分析： 1．燃料压力f3(t)、燃料热值f4(t)发生扰动——干扰进入副回路 进入副回路的干扰首先影响炉膛温度，副变送器提前测出，副控制器立即开始控制，控制过程大为缩短。 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) θ2(t) θ1(t) － － ＋ 主控制器 调节阀