《过程控制及自动化仪表》第六章高性能控制系统

p1,本章要点,1）了解串级控制系统的应用背景，熟悉串级控制系统的典型结构与特点；2）掌握串级控制系统的设计方法，熟悉串级控制系统的参数整定方法；3）了解前馈控制的原理及使用场合；4）掌握前馈补偿器的设计方法，熟悉前馈反馈复合控制的特点及工业应用；5）了解大滞后被控过程的解决方案，掌握大滞后过程控制的设计方案。,第六章高性能控制系统,p2,高性能控制系统,简单控制系统是生产过程自动控制中最简单、最基本、应用最广的一种形式，在工厂中约占全部自动控制系统的80左右。,随着工业的发展，生产工艺的革新，生产过程的大型化和复杂化，必然导致对操作条件的要求更加严格，变量之间的关系更加复杂。同时，现代化生产往往对产品的质量提出更高的要求，例如甲醇精馏塔的温度偏离不允许超过10C，石油裂解气的深冷分离中，乙烯纯度要求达到99.99%。此外，生产过程中的某些特殊要求，如物料配比问题，前后生产工序协调问题、为了生产安全而采取的软保护问题等等，这些问题的解决都是简单控制系统所不能胜任的，因此，相应地就出现了一些与简单控制系统不同的其他控制形式，这些控制系统统称为复杂控制系统。,复杂控制系统种类繁多，根据系统的结构和所担负的任务来说，常见的复杂控制系统有：串级、均匀、比值、分程、前馈、取代、三冲量等控制系统。,p3,串级控制系统,对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用串级控制系统。,加热炉温度控制出口温度影响因素,被加热物料流量和初温f1燃烧压力波动、流量变化、燃料热值变化f2烟囱抽力f3,串级控制系统(CascadeControlStstem)是一种常用的复杂控制系统，它根据系统结构命名。由两个或两个以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，这类控制系统称为串级控制系统。,p4,串级控制系统,方案a：为了控制管式加热炉原油出口温度，可以设置图所示的温度控制系统，根据原油出口温度的变化来控制燃料阀门的开度，即改变燃料量来维持原油出口温度保持在工艺所规定的数值上，这是一个简单控制系统。,乍看起来，上述控制方案是可行的、合理的。但是在实际生产过程中，特别是当加热炉的燃料压力或燃料本身的热值有较大波动时，上述简单控制系统的控制质量往往很差，原料油的出口温度波动较大，难以满足生产上的要求。因为当燃料压力或燃料本身的热值变化后，先影响炉膛的温度，然后通过传热过程才能逐渐影响原料油的出口温度，这个通道容量滞后很大，时间常数约15min左右，反应缓慢，而温度控制器TC是根报原料油的出口温度与给定值的偏差工作的。所以当干扰作用在对象上后，并不能较快地产生控制作用以克服干扰被控变量的影响。,p5,方案b：选取炉膛的出口温度为被控对象，选取燃料量为控制参数，构成如图所示的单回路控制系统。,串级控制系统,优点：能及时而有效地克服来自f2(t)、f3(t)的干扰。,缺点：炉膛的出口温度控制只起辅助作用；放弃炉出口温度控制将无法克服来自f1(t)变化等方面的干扰。,控制过程与自动化仪器,第32讲,学时：48主讲教师：孙晓东,p7,方案C：根据炉膛温度的变化，先改变燃料量，然后再根据原料油出口温度与其给定值之差，进一步改变燃料量，以保持原料油出口温度的恒定。模仿这样的人工操作程序就构成了以原料油出口温度为主要被控变量的炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统，右图。,串级控制系统,采用串级：出口温度主控参数，炉膛温度中间变量。T2回路克服f2、f3的扰动。T1回路克服f1的扰动。,p8,工作过程：在稳定工况下，原料油出口温度和炉膛温度都处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在定的开度。假定在某时刻，燃料油的压力和或热值(与组分有关)发生变化，这个干扰首先使炉膛温度2发生变化，它的变化促使控制器T2C进行工作，改变燃料的加入量，从而使炉膛温度的偏差随之减少。与此同时，由于炉膛温度的变化，或由于原料油本身的进口流量或温度发生变化，会使原料油出口温度1发生变化。1的变化通过控制器T1C不断地去改变控制器T2C的给定值。这样，两个控制器协同工作，直到原料油出口温度重新稳定在给定值时，控制过程才结束。,1,2,p9,工作过程：根据信号传递的关系，加热炉对象分为两部分。一部分为受热管道，图上标为温度对象1，它的输出变量为原料油出口温度1。另一部分为炉膛及燃烧装置，图上标为温度对象2，它的输出变量为炉膛温度2。干扰F2表示燃料油压力、组分等的变化，它通过温度对象2首先影响炉膛温度2，然后再通过温度对象1影响原料油出口温度1。干扰F1表示原料油本身的流量、进口温度等的变化，它通过温度对象1直接影响原料油出口温度1。在这个控制系统中，有两个控制器T1C和T2C，分别接收来自对象不同部位的测量信号1和2。其中一个控制器T1C的输出作为另一个控制器T2C的给定值，而后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构来看，这两个控制器是串接工作的，因此，这样的系统称为串级控制系统。,p10,主被控变量：工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。上例中的原料油出口温度1。副被控变量：串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。如上例中的炉膛温度2。主被控过程（主对象）：主回路包含的过程。为主变量表征其特性的生产设备，如上例中从炉膛温度检测点到炉出口温度检测点间的工艺生产设备，主要是指炉内原料油的受热管道。副被控过程（副对象）：由副被控变量为输出的过程。为副变量表征其特性的工艺生产设备，如上例中执行器至炉膛温度检测点间的工艺生产设备，主要指燃料油燃烧装置及炉膛部分.,串级控制系统,p11,主控制器：按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。上例中的温度控制器T1C。副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。如上例中的温度控制器T2C。主回路：由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路。主回路是个定值控制系统副回路：由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。副回路是个随动系统,串级控制系统,p12,一次扰动：作用在主回路，不包括副回路。（加热物料变化）二次扰动：作用在副回路，不包括副回路。（燃烧值；烟囱抽力）f2、f3（二次扰动）先影响炉膛温度-副调节器-控制阀门。f1（一次扰动）先影响出口温度-主调节器-控制阀门。一次、二次扰动同时存在，主副调节器调节规律可以一致也可相反。,串级控制系统,p13,串级控制系统的工作过程,下面以温度串级控制系统为例，来说明串级控制系统是如何有效地克服滞后提高控制质量的。先假定执行器采用气开型式，断气时关闭控制阀，以防止炉管烧杯而酿成事故，温度控制器T1C和T2C都采用反作用方向。1.干扰进入副回路当系统的干扰只是燃料油的压力或组分波动时，亦即在下图所示的方块图中，干扰F1不存在,只有F2作用在温度对象2上，这时干扰进入副回路。若F2使2升高，则有F22p2开度21p1T2C给定值p2开度21,p14,串级控制系统的工作过程,由于副回路控制通道短，时间常数小，所以当干扰进入回路时，可以获得比单回路控制系统超前的控制作用，有效地克服燃料油压力或热值变化对原料油出口温度的影响，从而大大提高了控制质量。,p15,2干扰作用于主对象,假如在某一时刻，由于原料油的进口流量或温度变化，F2不存在，只有F1作用于温度对象1上。,若F1的作用结果使原料油出口温度1升高，则有F11p1T2C给定值p2开度21,如果由于干扰作用F1的结果使1增加超过给定值，那么必须相应降低2，才能使1回复到给定值。所以，在串级控制系统中，如果干扰作用于主对象，由于副回路的存在，可以及时改变副变量的数值，以达到稳定主变量的目的。,p16,3干扰同时作用于副回路和主对象,如果除了进入副回路的干扰外，还有其他干扰作用在主对象上。F1、F2同时存在，分别作用在主、副对象上。这时可以根据干扰作用下主、副变量变化的方向，分下列两种情况进行讨论。,一种是在干扰作用下，主、副变量的变化方向相同，若F22p2开度21F11p1开度21,由于此时主、副控制器的工作都是使阀门关小的，所以加强了控制作用，加快了控制过程。,p17,另一种情况是主、副变量的变化方向相反，若F22p2开度21F11p1T2C给定值p2开度21,一个增加，另一个减小。如果两者变化量恰好相等，则偏差为零，这时副控制器输出不变，阀门不需动作；如果两者变化量虽不相等，由于能互相抵消掉一部分，因而偏差也不大，只要控制阀稍稍动作一点。即可使系统达到稳定。,副回路具有先调、粗调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。因此、在串级控制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。,p18,串级控制系统的特点,(1)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；有量各控制器；主控制器和副控制器；有两个测量变选器，分别测量主变量和副变量。,在串级控制系统中，主回路是个定值控制系统，而副回路是个随动控制系统。,(2)在串级控制系统中，有两个变量：主变量和副变量。一般来说，主变量是反映产品质量或生产过程运行情况的主要工艺变量，主变量的选择原则与简单控制系统中介绍的被控变量选择原则是一样的。,(3)在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过程加快，具有超前控制的作用，从而有效地克服滞后，提高了控制质量。,(4)串级控制系统由于增加了副回路，因此具有一定的自适应能力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。,p19,串级控制系统的控制效果,定性分析：当扰动进入副回路后，首先，副被控变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值控制作用，及时调节控制变量，使副被控变量回复到副设定值，从而使扰动对主被控变量的影响减小。即副回路对扰动进行粗调，主回路对扰动进行细调。因此，串级控制系统能迅速克服进入副回路扰动的影响。,1.能迅速克服二次干扰,p20,串级控制系统的控制效果,1.能迅速克服二次干扰,定量分析：,p21,串级控制系统的控制效果,1.能迅速克服二次干扰,给定信号传函,扰动信号传函,p22,控制能力和抗干扰能力综合定义为：,趋于1好,趋于0好,若据比例控制,主副增益之积愈大,抗扰越强,p23,单回路系统及传递函数,控制能力和抗干扰能力综合：,一般情况下有：,结论：迅速克服进入副回路的扰动，减少对主参数影响，提高了控制质量,令,p24,2.能改善控制通道的动态特性，提高控制质量,p25,2.能改善控制通道的动态特性，提高控制质量,结论：等效时间常数减小，响应速度加快；控制及时,p26,3.提高了系统的工作频率,串级系统的特征方程为：,令,p27,串级控制系统的工作频率为：,对同一过程，采用单回路控制方案，用同样的分析方法，可得：,若两种方案的阻尼系数相同，则有：,控制过程与自动化仪器,第33讲,学时：48主讲教师：孙晓东,p29,结论：副回路改善了动特性、提高了响应速度和工作频率；当主、副时间常数比值一定，副调节器的比例系数越大，工作频率越高；同样，当比例系数一定，主、副时间常数比值越大，工作频率也越高。其结果使振荡周期缩短，提高了系统的控制质量。,4能适应负荷和操作条件的剧烈变化,副回路的等效放大系数为：,2）能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力；,3）对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。,综上所述，串级控制系统的主要特点有：,1）对进入副回路的干扰有很强的抑制能力；,即使k02变化,p30,例：设串级控制系统的方框图如图，其中主、副对象的传递函数分别为：,主、副调节器的传递函数分别为：,5、举例说明,p31,p32,y1(t),串级控制系统和单回路控制系统在二次单位阶跃扰动下的响应曲线蓝线：串级绿线：单回路,p33,y1(t),串级控制系统和单回路控制系统在一次单位阶跃扰动下的响应曲线蓝线：串级绿线：单回路,p34,串级控制的效果,p35,串级控制系统的适用范围,1.适用于容量滞后较大的过程：在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，特别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性、提高系统工作频率的特点，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动作的副回路。,p36,串级控制系统的适用范围,适用于纯滞后较大的过程：在调节阀近纯时延小的地方选取副参数，构成时延小的副回路。在大时延主过程前减小干扰影响。工艺要求：过滤前的压力稳定在250Pa;特点：距离长，纯滞后时间长。仿丝胶液压力与压力串级控制。,纺丝胶液压力控制,p37,串级控制系统的适用范围,适用于干扰变化剧烈、幅度大的过程：将变化激烈且幅度大扰动包括在副回路内。工艺要求：汽包液位控制，特点：快装锅炉容量小，蒸汽流量与水压变化频繁、激烈三冲量液位串级控制。,p38,同一种介质控制两种参数单回路控制：两套装置，不经济又无法工作；常压塔塔顶出口温度和一线温度串级控制。,4.适用于参数互相关联的过程,p39,5.适用于非线性过程,特点：负荷或操作条件改变导致过程特性改变。若：单回路控制，需随时改变调节器整定参数以保证系统的衰减率不变；串级控制，则可自动调整副调节器的给定值。,合成反应器温度串级控制：换热器呈非线性特性,注意：串级控制虽然应用范围广，但必须根据具体情况，充分利用优点，才能收到预期的效果。,合成反应器温度串级,p40,a）燃料油压力为主要干扰；b）燃料油粘度、成分、热值、处理量为主要干扰主要扰动不同控制方案不同,串级控制系统的设计,1.副回路的设计与副参数的选择,选择原则：,（1）副参数要物理可测、副对象的时间常数要小、纯滞后时间要尽可能短。,（2）副回路要尽可能多地包含变化频繁、幅度大的干扰，但也不能越多越好。,图6-3,图6-13,图6-8,p41,串级控制系统的设计,（3）主、副过程的时间常数要适当匹配.,当串级控制与单回路控制的阻尼系数相等时，有,主副时间常数比值较小，工作频率提高显著副回路小些快速性，过小太大。工作频率提高小，同时副回路可能不稳定。,为常量作图,时常的比值在310范围内选择,大于或接近改善过程，,副回路迟钝，影响主参数。,主副时间常数接近时，一个参数振荡，另一个也振荡,p42,（4）应综合考虑控制质量和经济性要求,a)冷剂液位为副参数，投资少，控制质量不高；b)冷剂蒸发压力为副参数，投资多，控制质量较高。选择应视具体情况而定。,p43,主调：定值控制；副调：随动控制。,副被控参数允许有静差P,不引入PI；流量控制时，为保稳定，P选较小时，比例控制较弱，可引入积分；不引入微分。,主被控参数要无静差PI,PID调节；,主、副调节器调节规律的选择,在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的出发点。,控制过程与自动化仪器,第34讲,学时：48主讲教师：孙晓东,p45,p46,扰动进入副环：,当主、副控制器都为P控制规律时，系统余差为：,当主、副控制中有一个具有积分作用时，系统余差为0。,p47,扰动进入主环：,只有当主控制器为PI时，系统余差才为0。,该例说明，只有当主控制器为PI时，才能保证系统在一、二次扰动下均无余差。,p48,主、副调节器正、反作用方式的选择（开环放大系数为正）,选择步骤：工艺要求调节阀的气开、气关副调节器的正、反作用主、副过程的正、反作用主调节器的正、反作用。,燃油阀气开（正），副对象为正过程（正），副调为反作用调节器（正）；主对象也为正过程（正），主调为反作用调节器（正）,p49,串级控制系统的参数整定,整定原则：尽量加大副调节器的增益，提高副回路的频率，使主、副回路的频率错开，以减少相互影响,1.求串级特征方程D1(S)=0，视为单回路特征方程,特征方程变为,2.特征方程转化为,主副调节器的整定是相互关联的。主回路有较高的控制精度,按单回路整定副控制器,进而整定GC1(S)参数。,p50,串级控制系统的参数整定,1.逐步逼近整定法,1）主开环、副闭环，整定副调的参数；记为,2)副回路等效成一个环节，闭合主回路，整定主调节器参数，记为,3）观察过渡过程曲线，满足要求，所求调节器参数即为,否则，再整定副调节器参数，记为,。反复进行，满意为止。,该方法适用于主、副过程时常相差不大、主、副回路动态联系密切，需反复进行，费时较多,p51,串级控制系统的参数整定,2.两步整定法(适用于主、副过程时常相差大),1）工况稳定，主、副闭合，主调为比例,比例度为百分之一百，先用4比1衰减曲线法整定副调节器的参数，求得副回路比例度和操作周期；,等效副回路，视为主回路一环节，整定主调参数，求得主回路在4比1衰减比下的比例度和操作周期；根据两种情况下的比例度和操作周期，按经验公式求出主、副调节器的积分时间和微分时间，然后再按先副后主、先比例后积分再微分的次序投入运行，观察曲线，适当调整，满意为止。,先整定副参数，再整定主参数,p52,3.一步整定法,思路：先根据副过程特性或经验确定副调节器的参数，然后一步完成主调节器的参数的整定。理论依据：主、副调节器的放大系数在,1）主、副调节器均置比例控制，根据约束条件或经验确定,条件下，主、副过程特性一定时，,为一常数。,2)等效副回路，按衰减曲线法整定主调节器参数；,3）观察曲线，在约束条件下，适当调整主、副调节器的参数，满意为止。,串级控制系统的参数整定,一步整定法的依据是，在串级控制系统中，副回路的被控量的要求不高，可以在一定范围内变化，在整定副回路参数时，利用经验数据确定副回路调节器比例度后不再进行调整，只要针对主回路按照两步整定法中主回路参数整定介绍的方法进行整定即可。副回路的参数整定可根据经验数据进行参数整定。,p53,4.应用举例:硝酸生产用氧化炉，主参数：炉温，PI调节；副参数：氨气流量，P调节；主、副动态联系小，两步整定法。,为100,为32，,为15s；,1）,2）副调置于32，得主调的,为50，,为7min。,3）运用计算公式得：,为60，,为3.5min,为32%。,串级控制系统的参数整定,p54,6.2前馈控制系统,又称干扰补偿控制：按干扰大小进行调节，克服干扰比反馈快；理论上，可实现理想控制。图616，图617,原理说明。,补偿器的计算：,前馈控制的原理是：在系统中通过建立另外一个通道前馈控制通道，使同一个扰动通过两个通道对被控量产生影响。合理选择前馈补偿器的传递函数，使两个通道的作用完全相反，就可以“补偿”扰动量通过扰动通道对被控量的影响。,p55,6.2前馈控制系统,1.前馈控制的特点,1）前馈补偿器是“基于扰动来消除扰动对被控量的影响”，故前馈控制又称为“扰动补偿”。2）扰动发生后，前馈补偿器“及时”动作，对抑制被控量由于扰动引起的动、静态偏差比较有效。3）前馈控制属于开环控制，所以只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定。4）前馈控制适合用于克服可测而不可控的扰动；具有指定性补偿的局限性，只能对单一扰动起到控制作用，对系统中的其他扰动无作用5）前馈控制器的控制规律，取决于被控对象的特性。因此，往往控制规律比较复杂。,p56,6.2前馈控制系统,2.前馈控制的局限性：无法实现对干扰的完全补偿,1）只能抑制可测干扰；,2）不能对每个干扰实现补偿；,3）补偿器难以精确得到，即使得到有时物理上也难以实现,结论：不单独使用,p57,一、反馈控制的特点1、反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”。2、无论扰动发生在哪里，总要等到引起被控量发生偏差后，调解器才动作，故调节器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制。3、反馈控制系统中，调解器的控制规律通常是P、PI、PID等典型规律。4、反馈控制系统是闭环控制，存在系统稳定性的问题。即使组成闭环系统的每一个环节都是稳定的，反馈控制系统也可能不稳定。5、引起被控量发生偏差的一切扰动，均被包围在闭环内，故反馈控制可消除多种扰动对被控量的影响。,6.2前馈控制系统,前馈与反馈控制的比较,p59,6.2.3静态补偿与动态补偿,1.静态补偿：,静态补偿器用比例调节器即可实现,静态前馈控制只能对稳态(静态)扰动实现补偿控制，不能很好的进行动态套补偿。静态前馈补偿器是一个比例调节器，成本不高，实施起来也十分方便，因而当生产过程对控制质量要求不高或扰动变化不大的情况下可以采用静态前馈控制结构形式。,前馈控制器的输出信号是按干扰大小随时间变化的，它是干扰量和时间的函数。而当干扰通道和控制通道动态特性相同时，便可以不考虑时间函数，只按静态关系确定前馈控制作用。静态前馈是前馈控制中的一种特殊形式。,p60,6.2.3静态补偿与动态补偿,1.静态补偿：,能量平衡,静态放大系数，不考虑动态偏差,p61,2.动态补偿：,静态前馈控制只能保证被控变量的静态偏差接近或等于零，并不能保证动态偏差达到这个要求。故必须考虑对象的动态特性。从而确定前馈控制器的规律，才能获得动态前馈补偿。,设前馈广义对象和扰动通道传递函数分别为：,由于用常规仪表实施时滞项困难，有时，该项也可能为负值而使采用计算机也无法实现，因此，动态前馈算式通常采用近似式：,p62,根据To和Tf的大小关系，动态前馈控制器的阶跃响应如图。当ToTf时，前馈控制器呈现超前特性；当ToTf时，前馈控制器呈现滞后特性；当To=Tf时，前馈控制器呈现比例特性，即为静态前馈增益；,前馈控制实质是用前馈控制器的零点对消前馈控制通道广义对象的零点，并使前馈控制器的部分极点等于扰动传递函数的零点。对于开环不稳定的对象，应将前馈和反馈相结合，组成前馈反馈控制系统，否则会造成系统的不稳定。,p63,6.2.4前馈反馈复合控制,作用机理分析：,前馈反馈控制的优越性？,完全补偿，与开环相同,复合控制系统的特征方程式：,，与前馈补偿器无关,设计步骤：1）独立设计反馈控制系统；2）再设计前馈补偿器,扰动对输出的影响大大减弱,p64,引入前馈的原则及应用实例,1.引入前馈控制的原则,1）系统存在频率高、幅值大、可测不可控的干扰，反馈控制难以克服、控制要求高时；,2）控制通道时常大于干扰通道时常，反馈控制不及时，控制质量差；,3）主要干扰无法用串级控制使其包含于副回路或副回路滞后过大时；,4）尽可能采用静态补偿而不采用动态补偿。,p65,引入前馈的原则及应用实例,2.复合控制系统应用实例,（1）蒸发过程的浓度控制图,5073溶液沸点与水沸点之温差（被控量）进料溶液浓度、温度、流量，加热蒸汽压力、流量,方案：蒸汽流量为前馈信号、温差为反馈信号、进料溶液为控制参数的复合控制,进料,p66,（2）锅炉汽包水位控制,水位控制的重要性。,影响因素：蒸汽用量（不可控）、给水流量（选为控制参数）,问题：“虚假水位”。影响控制效果。,解决方案：蒸汽流量为前馈信号，给水流量为副参数，水位为主参数前馈反馈串级控制(图620）,p67,1、静态前馈增益的整定,根据机理分析计算静态前馈增益,经验法：根据输出响应曲线调试静态前馈增益。,前馈控制系统的参数整定,实测方法1：在工况下实测扰动通道的增益和控制通道的增益，然后相除得到静态的前馈增益,实测方法2：在扰动变化量f下，通过反馈控制系统使被控变量回复到设定值，这时，控制器输出变化量为u，则静态前馈增益为：,p68,物料流量单位阶跃减小时，不同Kfc值下换热器静态调节过程,红色曲线：前馈作用太弱，蒸汽流量减小不足以抵消物料流量的变化，这种情况称为“欠补偿”；,T2,蓝色曲线：前馈过强而产生的“过补偿”现象，此时蒸汽量变化超过物料流量变化所需要的蒸汽量；,绿色曲线出口温度最终回到给定值上，这说明前馈补偿合适。,p69,2、超前滞后环节的整定,实测扰动通道传递函数Gf(s)，和前馈广义对象的传递函数Go(s)。,经验法：根据输出响应曲线调试超前滞后环节参数。,先使前馈控制器中的动态参数T0=Tf，在F的阶跃扰动下，由被控量的变化形状判断T0和Tf的调整方向。,先从过程欠补偿情况开始，逐步强化前馈补偿作用（增大T0或减小Tf），直到出现过补偿的趋势时，再稍微消弱一点前馈补偿作用，即适当减小T0或增大Tf，以得到补偿效果满意的规度过程。,p70,6.3大滞后过程控制系统,6.3.1大滞后过程概述,纯滞后：介质传输、化学反应、管道混合、皮带传送、轧辊传输、多容器串联成分测量等。,纯滞后的程度：,称为一般纯滞后；,称为大纯滞后。,大纯滞后难于控制