北邮过程控制第10节

1、Beijing University of Posts and Telecommunications 9:121 第六章第六章 常用高性能过程控制系统常用高性能过程控制系统 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:122 串级控制串级控制 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:123 20202 02 220202 2022202 02 02 02 2202 1 ( ) 11 1 1 1 1 cv cvm cvcvm cvm KK KT s Gs KK KKT

2、s KK KKK KKK T T s s KK KK 20202 02 220202 2022202 02 02 02 2202 1 ( ) 11 1 1 1 1 cv cvm cvcvm cvm KK KT s Gs KK KKT s KK KKK KKK T T s s KK KK 11 12 12 ccv Y sXs K K K Y sFs 特点：特点： Beijing University of Posts and Telecommunications 9:124 1. 1. 副回路的设计与副参数的选择副回路的设计与副参数的选择 选择原则：选择原则： （1 1）副参数要物理可测、副对象

3、的时）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。间常数要小、纯滞后时间要尽可能短。 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:125 a a）：燃料油压力为主要干扰；）：燃料油压力为主要干扰；b b）：燃料油粘度、成分为主要干扰）：燃料油粘度、成分为主要干扰 （2 2） 副回路要尽可能多地包含变化频繁、幅度大的干扰，但也不是越多越好。副回路要尽可能多地包含变化频繁、幅度大的干扰，但也不是越多越好。 控制出口温度控制出口温度 Beijing University of Posts and Telecommuni

4、cations 9:126 假设假设 2022 1 cvm K K K K为常量为常量 主、副被控过程时常不能太大主、副被控过程时常不能太大 也不能太小也不能太小 频率的比值大于频率的比值大于3 3，时常的比值在，时常的比值在 3 31010范围内选择范围内选择 （3 3）主、副过程的时间常数要适当匹配）主、副过程的时间常数要适当匹配. . 20220102 0102 01020102 11/1/ 1/1/ cvm K K K KTTTT TTTT 串 单 20220102 0102 01020102 11/1/ 1/1/ cvm K K K KTTTT TTTT 串 单 Beijing Un

5、iversity of Posts and Telecommunications 9:127 （4 4）应综合考虑控制质量和经济性要求）应综合考虑控制质量和经济性要求 b) b) 冷剂蒸发压力为副参数，投资多，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控制质量较高。选择应视具体情况而 定。定。 a) a) 冷剂液位为副参数，投资少，冷剂液位为副参数，投资少， 控制质量不高；控制质量不高； 控制出口温度控制出口温度 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:128 2 2 主、副调节器调节规律的选择主、副调节器

6、调节规律的选择 主调：定值控制主调：定值控制 主被控参数要无静差主被控参数要无静差PI,PIDPI,PID调节；调节； 副被控参数允许有静差副被控参数允许有静差P,P,不引入不引入PIPI；为保稳定，；为保稳定，P P选大时，可引入积选大时，可引入积 分；不引入微分。分；不引入微分。 副调：随动控制副调：随动控制 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:129 3 3 主、副调节器正、反作用方式的选择（开环放大系数为正）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：工艺要求选择步骤：工艺要求调节阀的气开、气关调

7、节阀的气开、气关副调节器的正、反作用副调节器的正、反作用主、主、 副过程的正、反作用副过程的正、反作用主调节器的正、反作用。主调节器的正、反作用。 先副后主先副后主 正正 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:1210 燃油阀气开燃油阀气开 主、副调节器正、反作用方主、副调节器正、反作用方 式选择参见式选择参见188188页表页表 6-16-1 主对象也为正过程主对象也为正过程 主调为反作用调节器主调为反作用调节器 副对象为正过程副对象为正过程 副调为反作用调节器副调为反作用调节器 Beijing University of

8、Posts and Telecommunications 9:1211 6.1.5 6.1.5 串级控制系统的参数整定串级控制系统的参数整定 整定原则：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，以减少相互影响错开，以减少相互影响 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:1212 1. 1. 逐步逼近整定法逐步逼近整定法 1 1） 主开环、副闭环，整定副调的参数；记为主开环、副闭环，整定副调的参数；记为 1 2( )C Gs 2) 2

9、) 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 1 1( )C Gs 3 3）观察过渡过程曲线，满足要求，所求调节器参数即为）观察过渡过程曲线，满足要求，所求调节器参数即为 1 1( )C Gs 1 2( )C Gs 否则，再整定副调节器参数，记为否则，再整定副调节器参数，记为 2 2 () C Gs。反复进行，满意为止。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，费时较多复进行，费时较多 Beijing Un

10、iversity of Posts and Telecommunications 9:1213 2. 2. 两步整定法两步整定法 1 1）主、副闭合，主调为比例）主、副闭合，主调为比例, ,比例度为百分之一百，先用比例度为百分之一百，先用4 4：1 1衰减曲线法整衰减曲线法整 定副调节器的参数，求得比例度和操作周期；定副调节器的参数，求得比例度和操作周期； 2) 2) 等效副回路，整定主调参数，求得主回路在等效副回路，整定主调参数，求得主回路在4 4比比1 1衰减比下的比例度和操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、副调节作周期；根据两种情况下的比例

11、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。投入运行，观察曲线，适当调整，满意为止。 先副后主先副后主 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:1214 3. 3. 一步整定法一步整定法 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。节器的参数的整定。 1 1）

12、主、副调节器均置比例控制，根据约束条件或经验确定）主、副调节器均置比例控制，根据约束条件或经验确定 2c K； Beijing University of Posts and Telecommunications 9:1215 2) 2) 等效副回路，按衰减曲线法整定主调节器参数；等效副回路，按衰减曲线法整定主调节器参数； 3 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。）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。 ； 一步整定法副调节器参数选择范围一步整定法副调节器参数选择范围 副参数类型副参数类型 副调节器比例度副调节器比例度2（%） 副调节器比例

13、增益副调节器比例增益Kc2 温度温度 2060 5.01.7 压力压力 3070 3.01.4 流量流量 4080 2.51.25 液位液位 2080 5.01.25 Beijing University of Posts and Telecommunications 9:1216 2 1 T 4. 4. 应用举例应用举例: : 硝酸生产用氧化炉，主参数：炉温，硝酸生产用氧化炉，主参数：炉温，PIPI调节；副参数：氨气流量，调节；副参数：氨气流量，P P调节；调节； 主、副动态联系小，两步整定法。主、副动态联系小，两步整定法。 1 2 s 1 s T 1s 1 为为100100为为3232，为为15s15s；1） 2 2）副调置于）副调置于3232，得主调的，得主调的为为5050，为为7min7min。 3 3）运用计算公式得：）运用计算公式得： 为为6060， 为为3.5min3.5min, 为为3