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上一讲内容回顾 介绍了串级控制系统的概念与特点； 分析了串级系统的抗干扰性能； 讨论了串级控制系统的设计原则； 介绍了串级控制系统的参数整定过程. 其它典型控制系统 王红旗 河南理工大学电气工程学院 2011/09/12 其它典型控制系统 非线性增益补偿控制（2学时） 液位均匀系统（1学时） 选择性控制与分程控制（1学时） 1 对象的非线性增益补偿控制 对象的非线性（普遍存在） 检测仪表和调节阀有非线性特性，如：仪表量程限幅；调节阀的快开、对数流量特性等。 被控对象的非线性，如增益随负荷而变化等。 本节主要针对变增益非线性补偿 常用增益非线性补偿方法 调节阀特性补偿，合理选择流量特性，使广义对象为近似线性； 串级控制方式，利用其鲁棒性克服副回路非线性； 引入比值等中间参数，使主回路广义对象的增益为近似线性； 变增益控制器：引入对象增益的反函数以使系统的回路增益为线性； 自适应控制器：自动调整控制器的增益，使系统的回路增益为近似线性。 增益非线性补偿方法举例 调节阀流量特性补偿注意问题 一般对静态增益补偿，有时需要考虑动态； 按最坏情况的流量特性补偿，如最大扰动作用； 调节阀流量特性受管道差压影响而畸变，应考虑畸变补偿； 阀门流量特性可通过阀门定位器反馈凸轮调整。 非线性补偿方法举例 非线性补偿方法举例 非线性补偿方法举例 pH中和过程 pH中和过程的稳态模型 pH中和过程的非线性 pH中和过程的动态模型 中和过程的动态模型 pH中和过程的单回路控制 中和过程的变比值串级PID控制 pH中和的不灵敏区非线性控制 中和过程非线性增益补偿原理 2 均匀控制 均匀控制的概念与特点； 常见的均匀控制系统； 均匀控制系统的应用场合； 仿真举例； 结论 均匀控制问题 均匀控制系统的特点 不同于常规的定值控制系统，而对被控变量(CV)与控制变量(MV)都有平稳的要求； 为解决CV与MV都希望平稳这一对矛盾，只能要求CV与MV都缓慢变化。对于液位流量均匀控制，通常要求在最大干扰下，液位在贮罐的上下限内波动，而流量应在一定范围内平缓变化，即必须降低系统响应速度。 均匀控制指的是控制目标，而不是控制方案。 常用的均匀控制方案 均匀控制系统的分析 均匀控制系统的分析(续) 均匀控制系统的分析(续) 均匀控制系统的特点 可实现进出物料的自动平衡； 当物料的平均停留时间Th一定时，控制器增益Kc的减少可使出料更加平缓，但使液位的波动范围与余差同时增大； 为减少液位的调节余差，主控制器需要引入少量的积分作用，同时，适当增加积分作用进一步降低了副回路的响应速度，这对既定目标是有利的。 均匀控制系统的PID参数整定 对于串级均匀控制系统的副调节器，应选择PI规律，按单流量控制回路工程整定法确定其PI参数。 对于主调节器，一般应选择纯比例规律，即积分时间足够大。通过调整增益Kc以使出料流量尽可能地平缓，而同时确保液位不超出允许范围。有时为减少液位的调节余差，可引入少量的积分作用。 当液位测量噪声较大时，为避免出料流量的同频率波动，可对液位测量信号进行低通滤波。 均匀控制仿真举例 均匀控制仿真 结 论 液位均匀控制的概念与特点； 常见的均匀控制系统； 均匀控制系统的应用场合； 均匀控制与简单液位控制在控制目标与控制器参数选择方面的不同. 3 选择与分程控制 选择性控制问题的由来； 选择性控制的设计方法与应用场合； 分程控制的特点与适用场合； 分程区间的确定方法； 阀位控制的概念与设计方法。 选择性控制分类 超驰控制（Override Control），也称约束控制（Constraint Control） 特点：被控变量类型不同，通常有两个以上的控制器，主要用于设备软保护。 被控变量选择控制（Selective Control） 特点：被控变量类型相同，通常只有一个控制器，与单回路控制相近，只是控制器输入由多个测量信号选择得到。如，放热反应器热点温度选择控制。 放热反应器热点温度选择控制 超驰控制概念 “超驰控制系统”的被控变量往往包括： 一个常规被控变量，需要进行定值控制； 一个区间约束变量，正常工况下无需控制，但一旦超出允许范围就需要及时加以调节，以防止事故的发生。 “超驰控制系统”的操作变量往往只有一个，因此，控制系统需要随时针对实际情况，选择某一个被控变量加以控制。所以，常常是两个控制器，正常运行时，一个闭环，另个是开环。被控量超限时，进行切换。 液氨蒸发器的单回路控制 液氨蒸发器的选择控制系统 液氨蒸发器选择控制方块图 外积分反馈法抗积分饱和 选择控制积分外反馈抗积分饱和 4 分程与阀位控制 间歇聚合反应器的控制问题 反应器温度分程控制系统 反应器温度控制系统调节阀的分程动作关系 分程控制系统的非线性