第六章 复杂控制系统
第六章 复杂控制系统
本章主要内容 串级控制系统(系统的基本概念、特点、系统的设计、系 统的应用场合及应用中的间题) 比值控制系统(系统的基本概念、常用的比值控制方案及 系统的设计) 前馈控制系统(前馈控制系统的基本概念、系统的几种结构形式及 系统的应用场合) 均勾控制系统(系统的概念、控制方案) 分程控制系统(系统的基本概念、系统的应用中的几个问题) 选择性控制系统(基本概念、系统的应用、积分饱和及其防止)
本章主要内容 串级控制系统（系统的基本概念、 特点、系统的设计、系 统的应用场合及应用中的问题） 比值控制系统（系统的基本概念、常用的比值控制方案及 系统的设计） 前馈控制系统（前馈控制系统的基本概念、系统的几种结构形式及 系统的应用场合） 均匀控制系统（系统的概念、控制方案） 分程控制系统（系统的基本概念、系统的应用中的几个问题） 选择性控制系统（基本概念、系统的应用、积分饱和及其防止）
串级控制系统 基本原理及结构 在多回路控制系统中,有两个被控过程、两套测量变送装置、 两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。 在控制器,副控闹器控制阀 副回路 副对象主对象 主回路 函变送器 生变送器 H 串级控制系统方块图
串级控制系统 基本原理及结构 在多回路控制系统中，有两个被控过程、两套测量变送装置、 两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。 − 1 r Q 1 c − 1 u 2 f 2 c 1 f Gp1 主对象 Gp2 副对象 Gv 控制阀 Gc2 2 u 副控制器 Gc1 主控制器 m1 H 主变送器 1 y m2 H 副变送器 2 y 主回路 副回路 串级控制系统方块图
串级控制系统工作过程 进料 塔 蒸汽 反 反气开 设定值 温 温度 扰动作用副回路 控制器 流量 控制阀一流量对象—-温度对象 控制器 测量变送 扰动作用主回路 测量变送
串级控制系统工作过程 设定值 流 量 控制阀 控制器 测量变送 温 度 控制器 温度对象 测量变送 釜温 流量对象 扰动作用副回路 扰动作用主回路 反 反 气开 蒸汽 进料 精 馏 FC TC 塔
串级控制系统的特点 ■在系统特性上,串级控制系统由于副回路的引入,改善了对象特征, 使控制过程加快,具有超前控制的作用 控制阀 单回路控制系統 测量变送 主]2顺一期网土网国上 串级控制系统 测量变送2 测量变送1
串级控制系统的特点 ◼在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特征， 使控制过程加快，具有超前控制的作用。 Y 副控制器 控制阀 对象2 测量变送2 对象1 测量变送1 主控制器 F2 F1 X a b c Y 对象2 X 控制阀 控制阀 对象1 F2 F1 测量变送 单回路控制系统 a b c 串级控制系统
串级控制系统的特点 ■在系统结构上,串级控制系统有两个闭合回路:主回路和副回路 有两个控制器:主控制器和副控制器;有两个测量变送器。 干扰 定值控制 设定值 系统 温度 控制器 量控制阀厶流量对象—温度对象 控制器 随动控制 测量变送 系统 测量变送
◼在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路； 有两个控制器：主控制器和副控制器；有两个测量变送器。 串级控制系统的特点 设定值 流 量 控制阀 控制器 干扰 测量变送 温 度 控制器 温度对象 干扰 测量变送 釜温 流量对象 定值控制 系统 随动控制 系统
串级控制系统 ■串级控制系统由于增加了副回路,具有有一定的自适应能力。 干扰 设定值 主变量 主控 副控控制阀→副对象 主对象 副测量变送 主测量变送
串级控制系统 ◼串级控制系统由于增加了副回路，具有有一定的自适应能力。 设定值 副控 控制阀 制器 干扰 副测量变送 主控 制器 主对象 干扰 主测量变送 主变量 副对象
串级控制系统的设计 ■串级控制系统副参数的选择及副回路的设计 主副变量间应有一定的内在联系 系统的主要干扰应包围在副回路中 在可能的情况下,应使副环包围更多的次要干扰 副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配,防止共振的发生 当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时,在选择副变量时应使副环 尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后
串级控制系统的设计 ◼串级控制系统副参数的选择及副回路的设计 •主副变量间应有一定的内在联系 •系统的主要干扰应包围在副回路中 •在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰 •副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配，防止共振的发生 •当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环 尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后
进料 精馏塔 串级控制系统的设计 蒸汽 主副控制器正反作用的选择实例 反 设定值 控制器 3 - RMN -E 108REI 测量变送 测量变送 当主、副变量在增加(或减小)时,为使主、副变量减小(或增加),要求控制阀 的作用方向是一致的时候,主控制器应选择反作用;反之选正作用
串级控制系统的设计 ◼主副控制器正反作用的选择实例 设定值 流 量 控制阀 控制器 测量变送 温 度 控制器 温度对象 测量变送 釜温 流量对象 当主、副变量在增加（或减小）时，为使主、副变量减小（或增加），要求控制阀 的作用方向是一致的时候，主控制器应选择反作用；反之选正作用。 反 蒸汽 进料 精 馏 FC TC 塔
串级控制系统适应场合 ■被控对象的控制通道纯滞后时间较长,用单回路控制系统不能满足质量指标 ■对象容量滞后比较大,用单回路控制系统不能满足质量指标 ■控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰 ■被控对象具有较大的非线性,而负荷变化又较大
串级控制系统适应场合 ◼被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标 ◼对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标 ◼控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰 ◼被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大