串级控制系统PPT课件

。1.卡斯卡德控制系统。2 2。单回路PID控制系统综述。什么是单回路控制系统？受控变量的选择原则？操纵变量的选择？在选择致动器时应该考虑哪些因素？选择测量和传输设备时应考虑哪些因素？在选择控制器时应该考虑哪些因素？比例带、积分时间和微分时间对过渡过程有什么影响？为了保持系统的稳定性，比例带应该如何变化？什么是工程设置方法？主要步骤是什么？该系统的调试是为了将致动器从手动状态平稳地转换到自动状态，对吗？了解串级控制系统的概念和特点。掌握串级控制系统的框图表示；结合控制原理，掌握串级系统的分析方法；了解串级控制系统的设计原理；掌握串级控制系统的参数设置方法；反应堆温度的单回路控制系统，操纵变量：受控变量：控制律：冷却剂流速，反应温度，PID，夹套，罐壁，8、系统控制及扰动分析，扰动变量的影响：冷却水入口温度变化夹套冷却水温度变化罐壁温度变化反应罐温度变化控制变量的影响：冷却水调节阀开度变化冷却水流量变化夹套冷却水温度变化罐壁温度变化反应罐温度变化。问题：从扰动开始到调节器运行有很大滞后，特别是对于大容量反应罐。夹套冷却水的温度T2能感受到干扰(冷却水入口温度)的影响，控制比反应罐的温度T1快。因此，水套水温度单回路控制系统TC2可以设计为尽快克服冷却水的干扰。然而，TC2的设定值应该根据T1的控制要求而改变(该要求可以通过反应温度调节器TC1自动实现)。串级控制反应堆温度的串级控制方案的特点是两个调节器串联工作，调节器TC2通过调节冷却剂量来克服冷却水的干扰。调节器TC1通过调节夹套中水温的设定值，确保反应温度保持在工艺所需的特定给定值。11、反应器温度串级控制框图、12、串级控制系统框图、通用串级控制系统、主控制器、调节阀、二次对象、主对象、主测量传输、二次扰动、一次扰动、二次控制器、二次测量传输、主设定点、主控制变量、二次控制变量、二次回路、后续控制系统、定值控制系统、主回路、子设定值、13定义了：两个串联的控制器、两个被控对象、两个测量和传输装置、一个执行器，两个回路的主控制器的输出作为子控制器的设定值，控制阀由子控制器的输出操作，从而对主控制变量具有更好的控制效果。级联控制系统。14、串级控制系统术语，主要控制变量：生产过程中的过程控制指标。二级控制变量：为稳定一级控制变量而引入的中间辅助变量。主要控制对象：生产过程中需要控制的生产设备和装置。二次受控对象：表征二次受控变量特性的装置(输入量为操纵变量，输出量为二次受控变量)。反应罐中的温度，夹套中的温度，反应罐，夹套，15、主控制器：根据主被控变量的测量值与设定值之间的偏差工作，其输出为副被控变量的设定值。子控制器：设定值是主控制器的输出。主整定值二次整定值主测量值二次测量值，串级控制系统术语，TC1，TC2，16、串级控制系统内的二次回路：包括辅助控制器、致动器、辅助受控对象和辅助测量变送器18、串级控制系统的控制过程分析，一次扰动和二次扰动，19，串级和单回路控制的simulink仿真。20，simulink仿真级联和单回路控制，调节时间18060差值00，21、串级和单回路控制的simulink仿真，二次扰动的最大偏差为0.270.013、22，串级控制系统的特点和应用范围如下：1 .一种双闭环控制系统，由两个串联工作的控制器组成，其中主回路为常值控制，副回路为随动控制2，引入副回路，大大克服了副扰动对系统3调节量的影响，快速克服了扰动进入副回路的影响，提高了系统4的抗干扰能力，对负载变化具有一定的适应能力(适应运行条件的变化)。特点：二次回路具有一次调节、粗调节和快速调节的特点；主电路具有反向调节、微调和慢速调节的特点，可以完全克服次级电路没有完全克服的干扰影响。23，应用范围，1，大纯滞后，2，大容量滞后，3，剧烈扰动变化，大幅度，4，具有非线性特征的过程，容量滞后：由材料或能量传递所需的某些阻力引起的滞后。纯滞后：由一定距离和一定时间间隔造成的中等运输的延迟。24、污水处理加药控制系统、污水处理混凝加药单回路控制系统、浊度控制器、浊度计、25、污水处理混凝投药串级控制系统、浊度控制器、浊度计。26、串级控制系统设计、一级和二级受控变量、一级和二级控制器致动器、一级和二级测量和传输装置以及参数设置。27，主要控制变量的选择，主要控制变量(称为主要变量)的选择与简单控制系统的选择相同。(1)受控变量应代表某一过程运行指标或能反映过程运行状态，通常是过程中更重要的变量。(2)受控变量在过程运行中经常受到一些干扰的影响和改变。为了保持恒定，需要更频繁的调整。嘿。28、主要控制变量的选择，尽量使用直接指标作为控制变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和传输信号严重滞后时，可以选择与直接指标对应的单值间接指标作为控制变量。(4)受控变量应能以足够的灵敏度进行测量。(5)选择控制变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品状况。受控变量应该是独立和可控的。嘿。29、二次受控变量的选择，1、使二次回路包含主扰动，并包含尽可能多的扰动。主要干扰：影响主要变量的最严重、最严重和最频繁的干扰。干扰很多，很难区分主要干扰和次要干扰：尽可能多的干扰包括在内。2.次级电路的时间常数应适当，以确保次级电路的快速性并避免“谐振”。一般来说，一次回路和二次回路的时间常数之比要求为310。次级变量越靠近主变量，次级回路包含的扰动就越多。同时，通道变长，滞后增加，控制速度减慢。辅助变量越接近操纵变量，辅助回路包含的扰动越少，通道越短，控制速度越快。二级控制变量的选择。3.要求次级变量的变化对初级变量有明显的影响。主变量和次变量必须有一定的内在联系。与主变量、操纵变量有一定关系的中间变量B被选为辅助变量。31，二级控制变量的选择，4。主非线性链路包含在次级环路中。因此非线性对主变量的影响很小。5，次级电路包含尽可能少的纯滞后或没有纯滞后。6.考虑一下(2)次要参数是调节阀后的蒸汽压力(动作线2)。分析：加热蒸汽侧的扰动完全包含在二次环中。与1相比，次级环具有更大的时间常数，这有助于提高主环的调节性能。(3)次要参数是再沸器的蒸发能力(动作线3)。分析：包括二次环再沸器侧的扰动(再沸器液位、塔底温度等)。)有助于提高主环的调节性能，但次环较慢，难以克服对蒸汽的扰动。方案一，以温度-压力串级控制出口温度为主要变量，以燃料压力为次要变量，可以克服燃料压力波动的影响。级联控制二级变量选择练习。如果燃油波动较大，主要干扰是燃油压力的波动。采用这种串级控制系统可以快速克服燃油压力波动带来的干扰。加热炉温度串级控制系统，燃油，扰动：燃油压力波动，燃油成分变化，导致燃油热值不同。37、方案2、温度-温度串级控制出口温度是主要变量，炉膛温度是次要变量，可以克服燃油热值的影响等问题，在燃油压力稳定的情况下，主要干扰是燃油热值的变化，采用串级控制系统可以获得更好的控制效果。加热炉温度串级控制系统。38、精馏塔温度串级控制系统分析：温度控制对象滞后，加热蒸汽压力波动大，控制不及时，控制质量不理想。解决方案：温度-流量串级控制系统的蒸馏塔底部温度是主要变量，蒸汽流量是次要变量，从而稳定蒸汽流量，并大大减少这种干扰对主要变量的影响。39、主、辅控制器控制规则的选择，起点：主回路是一个定值控制系统，主控制器是PI或PID，要求：主要变量，严格的工艺要求，允许波动范围小，一般无公差。主控制器。40，起点：二次回路是一个随动控制系统，二次控制器是p或PI。要求：对于二级变量没有严格的要求，二级循环应该是快速的，最好没有积分函数。然而，当选择流量参数作为次要变量时，会增加较弱的积分效应以增强控制效果。例如，加热炉温度-压力串级控制，加热炉温度-温度串级控制，主控制器：子控制器：PIDP，主控制器：子控制器：PIDP，如果换成流量，如何选择？主控制器：子控制器：PIDPI，42、主控制器和子控制器的正负反应的选择，主电路和子电路必须是负反馈，而子控制器不考虑主控制器的作用方式。这与单回路控制系统中控制器正负反应模式的选择相同。(子控制器)(致动器)(子对象)(子测量传输)=-。43，主控制器，主控制器和子控制器的正负反应选择，主控制器，调节阀，子对象，主对象，主测量传输，二次干扰，主干扰，子控制器，子测量传输，-，-，-，主设定点，主控制变量，子控制变量，二次回路，一次回路，二次设定点，44，初级和次级控制器、初级控制器、次级回路、初级对象、初级测量传输、-初级设定点、初级受控变量、初级回路和次级回路的正负反应选择始终为正”。主测量值变为正“”。(主控制器)(主对象)=-，45、选择主控制器和辅助控制器的正、负动作的原则，以及选择主控制器和辅助控制器的正、负动作的顺序应为第一个和第二个。(1)子控制器的正负动作与主电路无关。次级回路可以根据确定的方法确定次级控制器的正和负动作控制阀：次要对象：次要测量转移： ，次要控制器：-，主要对象：主要控制器：-， 47，例2。确定下图所示的炉膛出口温度和炉膛温度串级控制系统的一级和二级控制器的积极和消极影响。例如，控制阀：第二对象：第二测量传输： ，第二控制器：-，第一对象：第一控制器：-，48、实施串级控制系统。在选择实施方案时，要考虑的问题是方案应满足运行要求。实施计划应该实用、简单、可靠，少花钱多办事。仪器信号必须相互匹配。不同类型的仪器需要信号转换器。辅助控制器必须具有外部给定的输入接口。从主控制器接收外部给定信号。实施方案应易于操作。49、串级控制总体方案：4-20mA、20-100千帕。50，主控制的串级控制方案串级切换，结论：只有当次级控制器是无功时，它才能在串级和主控制之间直接切换。如果子控制器是正的，则在切换到主控制器时，主控制器的正负效应必须改变。注：由：条件组成的控制系统，用于在串级和主控制之间直接切换，必须是负反馈控制系统。51岁。第一个辅助控制器和最后一个主控制器应确保无扰动切换，级联系统应投入运行。原则、具体步骤、阅读教材、52，主控制器和辅助控制器的开关应手动设置。使生产处于所需的工作状态；使二次偏差为0，并将二次控制器切换至自动。将主控制器的偏差设为0，然后将主控制器切换到自动。当一次回路和二次回路闭合时，将一次控制器设置为100%，T1设置为，Td设置为0，然后根据4:1设置方法设置二次回路，找出二次变量4:1振荡过程的记录比例带2s和振荡周期T2s。2)将辅助控制器设置为2S，T1为, Td为0，然后按照4:1设置方法设置主环，找出4:1主变量的阻尼振荡过程，并记录比例带1S和振荡周期T1s。串级系统的PID参数整定方法。54，3)，根据数据得到1s、T1s、2s、T2s值，结合主、副控制器的选择，主、副控制器的、ti、Td可根据单回路控制系统衰减曲线法的计算公式计算。4)将计算出的参数按先辅助环后主环、先比例后积分再微分的顺序放在控制器上，观察控制过程曲线，如果不满意，适当做一些小的调整。根据经验，二次控制器的参