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□ 82均匀控制系统」□ s3比统□ 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 8.11组成原理 TT TC 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 出口温度点 克服,误差太大,不 符合工艺要求 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
问题解决思路分析 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 的浪动
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? 被加热原料 出口温度 燃料油 加热炉温度控制系统 燃料压力的浪动 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, 原料流量的调整或波动这样控制系统就变得 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 然料流量區温度T的设备 归炉膛温度到被控→出口温度T 度变量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
TMT TSC KTST T 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