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第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)
為了高精度的控制要求或某些特殊的生產(chǎn)要求,而采用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜或用途特殊的一些控制系統(tǒng)。分類:結(jié)構(gòu)和用途:串級、均勻、比值、分程、前饋、取代、三沖量等第一節(jié)串級控制系統(tǒng)概述:串機控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當(dāng)對象的滯后較大,干擾比較劇烈、頻繁時,采用簡單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量差,達不到工藝要求,這時,可考慮串級控制系統(tǒng)。第一節(jié)串級控制系統(tǒng)1.管式加熱爐出口溫度控制:方案1:簡單控制:缺點:控制通道過長,滯后、時間常數(shù)都很大,控制質(zhì)量差。TC燃料氣1.管式加熱爐出口溫度的控制:方案2:選取間接指標(biāo)簡單控制:縮短了控制通道,控制質(zhì)量有所改善,但還不能滿足控制要求。缺點:間接指標(biāo)不能包括所有干擾對直接指標(biāo)的影響,若原料溫度、流量、組分變化引起出口溫度變化不能控制,控制質(zhì)量仍不好。TC燃料氣1.管式加熱爐出口溫度的控制:方案3:兩個簡單控制系統(tǒng)控制:考慮前兩點因素,對兩個參數(shù)同時控制。顯然不行,兩參數(shù)互相關(guān)聯(lián)無法控制。TC燃料氣TC1.管式加熱爐出口溫度的控制:方案4:串級控制:測量兩參數(shù),分別送給兩個控制器,兩控制器串聯(lián),一個控制器的輸出以給定值的形式作為另一控制器的輸入,控制信號給一個控制閥,進行控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu):串級特點:縮短了控制通道,控制閥根據(jù)兩變量進行調(diào)節(jié),對各種干擾都有克服作用結(jié)果:提高了控制質(zhì)量。T1C燃料氣T2C主對象、副對象主變量、副變量(主、副參數(shù))主控制器、副控制器主回路、副回路系統(tǒng)方塊圖:控制器2控制閥對象2變送器2給定值-對象1被控變量y變送器1控制器1-T1C燃料氣T2C二.串級控制系統(tǒng)的工作過程1.干擾進入副回路2.干擾作用于主對象3.干擾同時作用于副回路和主對象同向干擾異向干擾T1C燃料氣T2C三.串級控制系統(tǒng)的特點1.在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上,串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路,兩個控制器,兩個測量變送器,分別測量主變量和副變量。主、副控制器是串聯(lián)工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值系統(tǒng)通過副控制器的輸出操縱執(zhí)行器。主回路是定值控制,副回路是隨動控制。T1C燃料氣T2C三.串級控制系統(tǒng)的特點2.串級控制系統(tǒng)有兩個變量,主變量和副變量。主變量是生產(chǎn)操作需要穩(wěn)定的變量,而副變量是為了保持主變量穩(wěn)定設(shè)置的。T1C燃料氣T2C三.串級控制系統(tǒng)的特點3.在系統(tǒng)特性上,串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入,改善了對象特性,縮短了控制通道,有效的克服了滯后,提高了控制質(zhì)量。4.串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路,因此具有一定的自適應(yīng)能力,可用于負荷和操做條件有較大變化的場合。T1C燃料氣T2C四.串級控制系統(tǒng)副回路的確定1.主、副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系副變量的變化在很大程度上能影響主變量的變化。副變量滯后小、反應(yīng)快,可以提前預(yù)報主變量的變化,因此控制副變量的穩(wěn)定,對保持主變量平穩(wěn)有顯著作用。TCFC精餾塔塔釜溫度串級控制系統(tǒng)蒸汽四.串級控制系統(tǒng)副回路的確定2.要使系統(tǒng)的主要干擾被包圍在副環(huán)內(nèi)串級控制系統(tǒng)的副回路具有反應(yīng)速度快、抗干擾能力強的特點。如果能將對主變量影響最嚴重、變化最劇烈的干擾包圍在副環(huán)內(nèi),同時使副對象的時間常數(shù)小,就可使干擾的影響限制在最低限度,從而提高控制質(zhì)量。加熱爐出口溫度串級控制系統(tǒng)T1C燃料氣T2C四.串級控制系統(tǒng)副回路的確定3.在可能的情況下,要使副環(huán)包括更多的干擾如果能將對更多的干擾包圍在副環(huán)內(nèi),同時使副對象的時間常數(shù)小,就可使干擾的影響限制在最低限度,從而提高控制質(zhì)量。T1C燃料氣T2CT1C燃料氣T2C四.串級控制系統(tǒng)副回路的確定4.應(yīng)考慮主、副對象時間常數(shù)的匹配,防止“共振”的發(fā)生5.副環(huán)應(yīng)盡量避免純滯后。213P2CP1C1.計量泵;2.板式熱交換器,3.過濾器紡絲膠液壓力控制系統(tǒng)五.主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇1.控制規(guī)律的選擇:主控:保持主變量平穩(wěn)、精確。比例積分(PI)控制規(guī)律;若容量滯后較大,加上微分作用(PID)。副控:保持主變量平穩(wěn),副參無控制要求。純比例控制五.主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇2.控制器正、反作用的選擇:保持兩個回路都是負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。副回路:副控制器控制閥副對象副變送器給定值-主對象被控變量y主變送器主控制器-2.控制器正、反作用的選擇:1).副控制器:控制閥:對象:控制器:T1C燃料氣T2C2.控制器正、反作用的選擇:保持兩個回路都是負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。主回路:副控制器控制閥副對象副變送器給定值-主對象被控變量y主變送器主控制器-2.控制器正、反作用的選擇:2).主控制器:兩對象正反作用相同:控制器:反作用T1C燃料氣T2CTCTC冷劑六.控制器參數(shù)的工程整定1.兩步法:先副后主,分步整定。2.一步法:按經(jīng)驗值設(shè)定副控制器,整定主控。第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的目的:1LCFC2為保證1塔操作穩(wěn)定,要求1塔液位穩(wěn)定;為保證2塔操作穩(wěn)定,要求2塔進料量穩(wěn)定;而1塔的液位和2塔的進料量屬相關(guān)聯(lián)參數(shù),無法組成兩簡單控制系統(tǒng)。第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)方案一:保持1塔液位恒定,對2塔進料量不加控制。方案二:保持2塔進料量恒定,對1塔液位不加控制。1LCFC2第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的方案:1.簡單均勻控制:系統(tǒng)結(jié)構(gòu):簡單系統(tǒng)系統(tǒng)控制要求:兩參數(shù)緩慢均勻變化。實現(xiàn)方法:控制器參數(shù)整定。1LC2第二節(jié)均勻控制系統(tǒng)一.均勻控制的方案:2.串級均勻控制:系統(tǒng)結(jié)構(gòu):串級系統(tǒng)系統(tǒng)控制要求:兩參數(shù)緩慢均勻變化。實現(xiàn)方法:控制器參數(shù)整定。12LCFC第三節(jié)比值控制系統(tǒng)一.概述
工藝要求,保持兩參數(shù)的配比關(guān)系,即一種物料的流量隨另一物料的流量而變化。F2CF1CQ1Q2二.比值控制系統(tǒng)的類型1.開環(huán)比值控制系統(tǒng)FCQ1Q2Q2=KQ1控制器控制閥對象2變送器給定值-Q2對象1Q1二.比值控制系統(tǒng)的類型2.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器2控制閥對象2副變送器給定-對象1主變送器控制器1-Q1Q2二.比值控制系統(tǒng)的類型3.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)F2CQ1Q2Q2=KQ1F1C控制器1控制閥1對象1主變送器-Q1K控制器2控制
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