第八章 复杂控制系统 华东理工大学信息学院自动化系
第八章 复杂控制系统 华东理工大学信息学院自动化系
必要性： 随着生产过程的大型化和复杂化，对操作条件的要 求更加严格，变量之间的关系更加复杂。 现代化生产对产品质量提出了更高要求 生产过程中的某些特殊要求，如物料配比、前后生 产工序的协调等问题。 需要引入一 复杂控制系统
必要性： • 随着生产过程的大型化和复杂化，对操作条件的要 求更加严格，变量之间的关系更加复杂。 需要引入——复杂控制系统。 • 现代化生产对产品质量提出了更高要求。 • 生产过程中的某些特殊要求，如物料配比、前后生 产工序的协调等问题
根据系统的结构和所担负的任务来分： 串级、均匀、比值、分程、选择性 、前馈、多 冲量等
根据系统的结构和所担负的任务来分： 串级、均匀、比值、分程、选择性、前馈、多 冲量等
本章主要内容： 8.1 串级控制系统 8.2 均匀控制系统 8.3 比值控制系统 闪 8.4 分程控制系统 8.6 前馈控制系统
8.1 串级控制系统 本章主要内容： 8.2 均匀控制系统 8.6 前馈控制系统 8.4 分程控制系统 8.3 比值控制系统
8.1串级控制系统 8.1.1 组成原理 TT 控制通道过程分析 温度系统滞后太大 导致误差长时间不能 被加热原料 出口温度 克服，误差太大，不 符合工艺要求。 燃料油 图8-1 加热炉温度 主要问题： 控制系统 滞后太大，控制不及时
8.1.1 组成原理 T 被加热原料 TT TC 燃料油 出口温度 图8-1 加热炉温度 控制系统 控制通道过程分析： 温度系统滞后太大， 导致误差长时间不能 克服，误差太大，不 符合工艺要求。 主要问题： 滞后太大，控制不及时。 8.1 串级控制系统
问题解决思路分折 被控变量的偏差是由什么引起的？ 答：是由于各种扰动引起的。 最容易想到的解决问题的办法是什么？ 答：控制住这些扰动，应该可以减小被控变量 的波动
被控变量的偏差是由什么引起的？ 问题解决思路分析： 答：控制住这些扰动，应该可以减小被控变量 的波动。 答：是由于各种扰动引起的。 最容易想到的解决问题的办法是什么？
该加热炉的主要扰动有哪些呢？ TT 被加热原料 出口温度 燃料油 加热炉温度控制系统 燃料压力的波动 如果我们对每种扰动 都进行控制，肯定满 ·燃料热值的波动 足工艺要求。但是 这样控制系统就变得 ·原料流量的调整或波动 非常复杂、成本大大 ·原料入口温度的波动等 提高
T 被加热原料 TT TC 燃料油 出口温度 •燃料压力的波动 加热炉温度控制系统 该加热炉的主要扰动有哪些呢？ •燃料热值的波动 •原料流量的调整或波动 •原料入口温度的波动等 如果我们对每种扰动 都进行控制，肯定满 足工艺要求。但是， 这样控制系统就变得 非常复杂、成本大大 提高
复杂、成本高 实际工业控制过程对控制系统的要求 在满足工艺要求的前提下，尽可能简单、经济 人们研究出了一种不需要增加太多的仪表就可以 使被控变量达到较高的控制精度的方法 串级控制 系统
实际工业控制过程对控制系统的要求： 在满足工艺要求的前提下，尽可能简单、经济 人们研究出了一种不需要增加太多的仪表就可以 使被控变量达到较高的控制精度的方法——串级控制 系统。 复杂、成本高
串级控制系统的思想： 把时间常数较大的被控对象分解为两 个时间常数较小的被控对象。 燃料流量 加热炉设 ◆出口温度T 从燃料量到炉膛 炉膛温度到被控 出口温度T 燃料流量 温度Ts的设备 变量TM的设备 被控对象1 炉膛温度Ts 被控对象2 图8-2加热炉控制过程分解
串级控制系统的思想： 把时间常数较大的被控对象分解为两 个时间常数较小的被控对象。 图8-2 加热炉控制过程分解 加热炉设 备 燃料流量 出口温度 T 炉膛温度到被控 变量 TM的设备 从燃料量到炉膛 温度 Ts 的设备 炉膛温度TS 出口温度 T 燃料流量 被控对象 1 被控对象 2
TmC TMT Ts( TsT 被加热原料 出口温度 燃料油 图8-3 加热炉温度串级控制系统
图8-3 加热炉温度串级控制系统 T 被加热原料 TMC TMT 燃料油 出口温度 TSC TST