浙大工业过程控制9选择性控制与分程控制

2020/5/13,课件,1,选择性控制与分程控制,戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所,2020/5/13,课件,2,主要内容,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。,2020/5/13,课件,3,选择性控制系统,戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2004/04/06,2020/5/13,课件,4,选择性控制分类,超驰控制（OverrideControl），也称约束控制（ConstraintControl）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（SelectiveControl）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。,2020/5/13,课件,5,放热反应器热点温度选择控制,2020/5/13,课件,6,超驰控制概念,“超驰控制系统”的受控变量往往包括：一个常规受控变量，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，选择某一个受控变量加以控制。,2020/5/13,课件,7,液氨蒸发器的单回路控制,2020/5/13,课件,8,液氨蒸发器的选择控制系统,问题：（1）调节阀气开气关特性的选择；（2）控制器正反作用的选择；（3）选择器（低选器LS或高选器HS）的选择。,2020/5/13,课件,9,液氨蒸发器选择控制方块图,2020/5/13,课件,10,选择控制系统的抗积分饱和,抗积分饱和方法：当某一控制器起作用时，让另一备用控制器的输出跟踪起作用控制器的输出，从而避免备用控制器的积分累加。,2020/5/13,课件,11,选择控制系统抗积分饱和的实现,2020/5/13,课件,12,分程与阀位控制系统,戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2003/10/12,2020/5/13,课件,13,间歇聚合反应器的控制问题,控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度？,2020/5/13,课件,14,反应器温度分程控制系统,问题：（1）选择两调节阀的气开气关属性；（2）温度控制器的正反作用；（3）协调两调节阀的动作；（4）如何克服广义对象的非线性。,2020/5/13,课件,15,反应器温度控制系统调节阀的分程动作关系,工作过程：（1）当温度偏低时，调节阀气动信号增大。若冷水阀还未全关，则逐步关冷水阀；否则，开大蒸汽阀；（2）当温度偏高时，调节阀气动信号减少。若蒸汽阀还未全关，则逐步关蒸汽阀；否则，开大冷水阀；,2020/5/13,课件,16,分程控制系统的非线性,问题：,2020/5/13,课件,17,分程控制系统非线性的补偿,补偿原理：,2020/5/13,课件,18,分程控制非线性补偿方法,补偿原理：,若,2020/5/13,课件,19,贮罐气封分程控制系统,问题：（1）协调两调节阀的动作；（2）如何避免两调节阀的频繁开闭以减少N2用量?,2020/5/13,课件,20,贮罐气封分程控制系统分程动作过程,避免两调节阀频繁开闭的方法：（1）控制阀引入不灵敏区。（2）同时，控制器引入调节死区（为什么？）,2020/5/13,课件,21,分馏塔轻柴油抽出塔板温度控制问题,问题：TIC203与轻柴油的产品质量关系密切，需要加以有效控制。但原控制方案中三通调节阀的调节能力不足，经常需要人工干预（手动调节一中回流量）。如何改进方案？要求：（1）确保TIC203的控制能力；（2）尽可能使一中回流经换热器进行能量回收；（3）一中回流量作为稳定塔的热源，希望波动尽可能小。,2020/5/13,课件,22,轻柴油抽出板温度的双重控制系统,图中VPC称为“阀位控制器”，其测量值为主调节阀（本例中为三通调节阀）的开度。系统特点：（1）对主参数的控制能力显著提高。与分程控制不同的是，两调节阀可同时动作。（2）通过设定Vsp，可实现能量回收的最大化。,2020/5/13,课件,23,多回路PID控制系统小结,用于改善控制系统性能的多回路PID系统（1）串级控制系统；（2）前馈控制系统；（3）变增益/变比值控制系统。用于满足工艺特定需要的多回路PID系统（1）均匀控制系统；（2）比值控制系统；（3）分程控制系统；（4）阀位控制系统；（5）选择性控制系统。,2020/5/13,课件,24,练习题,如图所示的精馏塔提馏段灵敏板温度控制回路很可能引起液泛。假设液泛可以用塔底和塔顶压力之差来表征（压差太大表示可能存在液泛）。请在此基础