第七章复杂控制系统新(化工仪表)

1、第七章第七章 复杂控制系统复杂控制系统第一节第一节 串级控制系统串级控制系统第二节第二节 均匀控制系统均匀控制系统重点：重点： 串级控制系统的构成原则；如何根据工艺要求串级控制系统的构成原则；如何根据工艺要求确定主、副调节器的控制规律及正、反作用。确定主、副调节器的控制规律及正、反作用。 难点：难点：串级控制系统设计、应用。串级控制系统设计、应用。 主要内容：主要内容： 串级控制系统的组成、特点及应用场合；串级控制系统的组成、特点及应用场合；串级控制系统的构成原则；如何根据工艺要求确定主、串级控制系统的构成原则；如何根据工艺要求确定主、副调节器的控制规律及正、反作用。副调节器的控制规律及正、反

2、作用。 第一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定一、概述一、概述 当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用串级控制系统。用串级控制系统。1.1.什么是串级控制系统什么是串级控制系统 加热炉温度控制系统加热炉温度控制系统。操纵变量是燃料量，改。操纵变量是

3、燃料量，改变燃料量来维持炉出口温变燃料量来维持炉出口温度保持在工艺所规定的数度保持在工艺所规定的数值上。值上。 F F1 1F F2控制系统可以克服的干扰有：控制系统可以克服的干扰有： 1)被加热原料方面（流量、温度）被加热原料方面（流量、温度） 的干扰的干扰F1； 2)燃料方面（组分、热值、压力）的干扰燃料方面（组分、热值、压力）的干扰F2；7-1F1F2t0t1 上述系统的特点是把所有的干扰都包括在控制回上述系统的特点是把所有的干扰都包括在控制回路里，由温度控制器来克服。控制通道长，时间常数路里，由温度控制器来克服。控制通道长，时间常数大，容量滞后大，控制不及时，克服干扰能力差，控大，容量

4、滞后大，控制不及时，克服干扰能力差，控制质量不高。制质量不高。方框图（并写出控制通道）方框图（并写出控制通道） 燃料量的变化或燃料热值的变化，首先是会使炉膛燃料量的变化或燃料热值的变化，首先是会使炉膛温度发生变化的。温度发生变化的。先稳炉膛温度，再稳定物料出口温度。先稳炉膛温度，再稳定物料出口温度。 其工作工程如下：其工作工程如下：燃料油的压力或热值发生变化，燃料油的压力或热值发生变化，首先使炉膛温度首先使炉膛温度2发生变化，发生变化，T2C进行工作，使炉膛温进行工作，使炉膛温度的偏差随之减少。度的偏差随之减少。 同时，由于炉膛温度的变化，或物料本身的进口流同时，由于炉膛温度的变化，或物料本身

5、的进口流量或温度变化，使物料出口温度量或温度变化，使物料出口温度1发生变化。发生变化。1的变化的变化通过控制器通过控制器T1C不断地去改变控制器不断地去改变控制器T2C的给定值。的给定值。 7-2 根据炉膛温度的变化，预先控制燃料量，然后再根据根据炉膛温度的变化，预先控制燃料量，然后再根据炉出口温度与给定值之差再控制燃料量，以使炉出口温炉出口温度与给定值之差再控制燃料量，以使炉出口温度恒定。度恒定。 构成了以构成了以炉出口温度为被控参数的温度控制器与炉出口温度为被控参数的温度控制器与炉膛温度控制器炉膛温度控制器串联在一起的串级控制系统。串联在一起的串级控制系统。F1被控变量被控变量1执行器执行

6、器温度对象温度对象22测量变送器测量变送器F2温度控温度控制器制器T1C给定值给定值1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象12温度对象温度对象1：受热管道，其输出变量为物料出口温度受热管道，其输出变量为物料出口温度1温度对象温度对象2：炉膛及燃烧装置炉膛及燃烧装置 ，输出变量为炉膛温度，输出变量为炉膛温度2干扰干扰F2：燃料油压力、组分等的变化，燃料油压力、组分等的变化， 干扰干扰F1：物料本身的流量、进口温度等的变化物料本身的流量、进口温度等的变化 副测量变送器-调节阀副对象-给定值副参数主测量变送器主控制器副控制器主对象主参数一次干扰二次干扰图15-6 串级控制系

7、统的典型方框图执行器图图7-4主变量（主参数）：主变量（主参数）：工艺要求控制的指标，在串级工艺要求控制的指标，在串级 系统中起主导作用的被控量。系统中起主导作用的被控量。副变量（副参数）：副变量（副参数）：为稳定主变量或满足某种关系需为稳定主变量或满足某种关系需 要而引入的辅助被控变量。要而引入的辅助被控变量。 主对象：主对象：生产过程中需要控制主变量的工艺设备。生产过程中需要控制主变量的工艺设备。副对象：副对象：需要控制副变量的工艺设备。需要控制副变量的工艺设备。2.串级控制系统中常用名词串级控制系统中常用名词副回路副回路主回路主回路主控制器：主控制器：按主变量测量值与给定值的偏差而动作，

8、按主变量测量值与给定值的偏差而动作，其输出作为副变量的给定值其输出作为副变量的给定值 副控制器：副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按副变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，其输出直接控制量的测量值与给定值的偏差而工作，其输出直接控制执行器。执行器。主、副测量变送器：主、副测量变送器：测量主、副变量的变送器。测量主、副变量的变送器。副测量变送器-调节阀副对象-给定值副参数主测量变送器主控制器副控制器主对象主参数一次干扰二次干扰图15-6 串级控制系统的典型方框图执行器图图7-4副回路：副回路：由副变量的测量变送装置，副控制器、执行由副变量的测量变送装置，副控

9、制器、执行器和副对象所构成的内回路，也称内环或器和副对象所构成的内回路，也称内环或副环副环。主回路主回路：由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执：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，也称外环或行器和主、副对象构成的外回路，也称外环或主环主环。副测量变送器-调节阀副对象-给定值副参数主测量变送器主控制器副控制器主对象主参数一次干扰二次干扰图15-6 串级控制系统的典型方框图执行器图图7-4副回路副回路主回路主回路第一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点

10、四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的五、主、副控制器控制规律及正、反作用的 选择选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定二二. .串级控制系统的工作过程串级控制系统的工作过程1. 当干扰作用于副回路（当干扰作用于副回路（F2出现）：出现）： 炉温不允许过高，因此执行器选气开式。副控制器炉温不允许过高，因此执行器选气开式。副控制器选反作用。主控制器选反作用。选反作用。主控制器选反作用。 假设干扰使假设干扰使2温度升高。温度升高。如干扰量小，经过副回路控制如干扰量小，经过副回路控制后，影响不到物料出口温度后，影响不到物料出口

11、温度122 z2 e2 P2 阀阀 设置了副回路以后，干扰设置了副回路以后，干扰F2引起引起2变化，温度控制器变化，温度控制器T2C及时进行控制，使其很快稳定下来。及时进行控制，使其很快稳定下来。 F11执行器执行器温度对象温度对象22测量变送器测量变送器F2 温度控温度控制器制器T1C 1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 若若2的变化太大影响到主参数的变化太大影响到主参数1，使的主控制器，使的主控制器 也投入控制过程。也投入控制过程。1Z1 e1 P1 e2（=Z2 - P1) P2 2 阀阀 1F11执行器执行器温度对象温度

12、对象22测量变送器测量变送器F2温度控温度控制器制器T1C1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 由于副回路控制通道短，时间常数小，所以当干由于副回路控制通道短，时间常数小，所以当干扰进入副回路时，可以获得比单回路控制系统超前的扰进入副回路时，可以获得比单回路控制系统超前的控制作用，有效地克服干扰对主被控变量的影响控制作用，有效地克服干扰对主被控变量的影响 2. 当干扰作用于主对象（当干扰作用于主对象（F1出现）出现）假设干扰使假设干扰使1温度升高温度升高2 1Z1 e1P1 P21 阀关小阀关小e2（= Z2 - P1 ）F11执

13、行器执行器温度对象温度对象22测量变送器测量变送器F2温度控温度控制器制器T1C1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 在串级控制系统中，如果干扰作用于主对象，由在串级控制系统中，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。到稳定主变量的目的。 3. 当干扰作用于副回路和主对象当干扰作用于副回路和主对象(F1、F2同时出现同时出现)主、副回路干扰有两种可能主、副回路干扰有两种可能 一种是干扰作用下，主、副变量的一种是干扰作用下，主、副变量的变

14、化方向相同变化方向相同（同时增加或同时减小）；同时增加或同时减小）；2 1P1 P21 阀阀e2（= Z2 - P1 ）假设干扰使假设干扰使1和和2都增加，都增加， F11执行器执行器温度对象温度对象22测量变送器测量变送器F2温度控温度控制器制器T1C1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 另一种是主、副变量的另一种是主、副变量的变化方向相反变化方向相反（一个增加，另（一个增加，另一个减小）；一个减小）；相反干扰相反干扰（ 1 、2 ） 阀动作小阀动作小1P1 e2（=Z2 - P1 ）变化小变化小P P2 2变化小变化小F11执

15、行器执行器温度对象温度对象22测量变送器测量变送器F2温度控温度控制器制器T1C1测量变送器测量变送器温度控温度控制器制器T2C温度对象温度对象1210 Z1Z2e1e2P1 P2 在串级控制系统中，在串级控制系统中，副回路副回路具有具有先调、粗调、快先调、粗调、快调的特点调的特点；主回路主回路具有具有后调、细调、慢调后调、细调、慢调的特点，并的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底克服。对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底克服。 第一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点

16、四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的五、主、副控制器控制规律及正、反作用的 选择选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点(1)有两个控制回路：有两个控制回路：主回路是定值控制系统，主回路是定值控制系统， 副回路是随动控制系统。副回路是随动控制系统。副测量变送器-调节阀副对象-给定值副参数主测量变送器主控制器副控制器主对象主参数一次干扰二次干扰图15-6 串级控制系统的典型方框图执行器(2) 有两个变量：主变量和副变量。有两个变量：主变量和副变量。 主变量是反映产品质量或生产过程

17、运行情况的主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。绍的被控变量选择原则是一样的。 (4) 由于增加了副回路，因此具有一定的自适应能由于增加了副回路，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。力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。(3)由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过程加快，具有超前控制作用，从而有效地克服滞后，程加快，具有超前控制作用，从而有效地克服滞后，提高了控制质量。提高了控制质量。第

18、一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的五、主、副控制器控制规律及正、反作用的 选择选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定四、串级控制系统副回路的确定四、串级控制系统副回路的确定1主、副变量间应有一定的内在联系主、副变量间应有一定的内在联系所谓副回路的确定：所谓副回路的确定：就是根据生产工艺的具体情况就是根据生产工艺的具体情况，选择一个合适的副变量选择一个合适的副变量，从而构成

19、一个以副变量为，从而构成一个以副变量为被控变量的副回路。被控变量的副回路。 在串级系统中，副变量的变化应在很大程度上能影在串级系统中，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变量。响主变量的变量。 一类情况是选择与主变量一类情况是选择与主变量有一定关系的某一中间变量有一定关系的某一中间变量作为副变量。作为副变量。 另一类情况是选择的副变另一类情况是选择的副变量是操纵变量本身。量是操纵变量本身。 TC的输出作为的输出作为FC的给定值的给定值， 选择的副变量就是操纵变量选择的副变量就是操纵变量（加热蒸汽量）（加热蒸汽量） 7-52. 要使系统的主要干扰被包围在副回路内要使系统的主要干扰被包围在副回

20、路内图图7-6 加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统压力控制器压力控制器燃料油压力作为副变量燃料油压力作为副变量 在选择副变量时，既要考虑到使副环包围较多的干在选择副变量时，既要考虑到使副环包围较多的干扰，又要扰，又要考虑到使副变量不要离主变量太近考虑到使副变量不要离主变量太近，否则一，否则一旦干扰影响到副变量，很快也就会影响到主变量，这旦干扰影响到副变量，很快也就会影响到主变量，这样副环的作用也就不大了。样副环的作用也就不大了。 3在可能的情况下，应使副回路包围更多的次要干扰在可能的情况下，应使副回路包围更多的次要干扰 一方面能将对主变量一方面能将对主

21、变量影响最严重、变化最剧影响最严重、变化最剧烈的干扰包围在副回路烈的干扰包围在副回路内，另一方面又使副对内，另一方面又使副对象的时间常数很小象的时间常数很小 4. 副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防以防“共振共振”的发生的发生时间常数之比一般为时间常数之比一般为T主主/T副副 =3-10之间之间 如果如果T副副较大会动作缓慢，易出现共振。如果较大会动作缓慢，易出现共振。如果T副副较较小会漏掉主要干扰。小会漏掉主要干扰。 在串级控制系统中，主、副对象的时间常数不能在串级控制系统中，主、副对象的时间常数不能太接近。太接近。 如果主、副对

22、象的时间常数比较接近，那么主、副如果主、副对象的时间常数比较接近，那么主、副回路的工作频率也就比较接近，这样一旦系统受到干回路的工作频率也就比较接近，这样一旦系统受到干扰，就有可能产生扰，就有可能产生“共振共振”。 5.当对象具有较大纯滞后而影响质量时，副回路应尽当对象具有较大纯滞后而影响质量时，副回路应尽量少包括纯滞后或不包括纯滞后。量少包括纯滞后或不包括纯滞后。 通过合理选择副变量将纯滞后部分放到主对象中，通过合理选择副变量将纯滞后部分放到主对象中，以提高副回路的快速抗干扰功能，及时克服干扰的影以提高副回路的快速抗干扰功能，及时克服干扰的影响，将其抑制在最小限度内，从而可以使主变量的控响，

23、将其抑制在最小限度内，从而可以使主变量的控制质量得到提高。制质量得到提高。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的五、主、副控制器控制规律及正、反作用的 选择选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定7-2五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择1.主、副控制器控制规律的选择主、副控制器控制规律的选择 主变量调节过程结束时不应有余差，主

24、控制器一般主变量调节过程结束时不应有余差，主控制器一般选选PI或或PID。 副控制器一般采用副控制器一般采用P控制规律。为了能够快速跟踪，控制规律。为了能够快速跟踪，最好不带积分作用最好不带积分作用，副控制器，副控制器不能加微分作用不能加微分作用，否则容，否则容易引起控制阀大幅度地变化，对系统的稳定是不利的。易引起控制阀大幅度地变化，对系统的稳定是不利的。 2. 主、副控制器正、反作用的选择主、副控制器正、反作用的选择(1) 副控制器的选择：副控制器的选择： 按简单控制系统选；按简单控制系统选；执行器应该选气开阀，执行器应该选气开阀， “正正”方向方向 当燃料量加大时，炉膛温度当燃料量加大时，

25、炉膛温度2是增是增加的，因此副对象是加的，因此副对象是“正正”方向方向副控制器副控制器T2C应选择应选择“反反”作用方向作用方向。 当主、副变量同时增加（或减小），由工艺分析当主、副变量同时增加（或减小），由工艺分析要求要求调节阀的动作方向一致调节阀的动作方向一致时，主控制器选时，主控制器选”反反”作用作用；反之，动作方向；反之，动作方向不一致不一致，则应选，则应选”正正”作用作用。（2） 主控制器作用方向的选择主控制器作用方向的选择 串级控制系统中主、副控制器的选择可以按先副后串级控制系统中主、副控制器的选择可以按先副后主的顺序，即先确定执行器的气开、气关形式及副控制主的顺序，即先确定执行器

26、的气开、气关形式及副控制器的正、反作用，然后确定主控制器的作用方向。器的正、反作用，然后确定主控制器的作用方向。 主变量主变量1或副变量或副变量2增加增加时，对控制阀动作方向的要时，对控制阀动作方向的要求是一致的，都要求关小控求是一致的，都要求关小控制阀，减少供给的燃料量，制阀，减少供给的燃料量，才能使才能使1或或2降下来，所以降下来，所以此时此时T1C应为应为反作用方向。反作用方向。7-2副控制器副控制器：阀为阀为“+”，FT为为“+”，副对象为，副对象为“+”。举例举例1： 副控制器为副控制器为“-”。因此，选反作用控制器。因此，选反作用控制器。冷剂冷剂被冷却物料被冷却物料 图图7-8 冷

27、却器温度串级控制系统冷却器温度串级控制系统主变量：主变量：冷却物料出口温度；冷却物料出口温度；副变量：副变量：冷剂流量。冷剂流量。 执行器：执行器：被冷却物料温度不允许被冷却物料温度不允许过低。过低。选气开阀。选气开阀。主控制器：主控制器：副变量增大时阀要关小。主变量增大时要副变量增大时阀要关小。主变量增大时要开大阀门。两者要求相反，故选开大阀门。两者要求相反，故选正作用控制器正作用控制器。最后确定：最后确定：控制阀应选气开阀控制阀应选气开阀；副控制器应选反作用副控制器应选反作用; 主控制器应选正作用。主控制器应选正作用。 先阀、后副、再主。先阀、后副、再主。阀的气开、气关形式：阀的气开、气关

28、形式：被加被加热物料温度不允许过高。热物料温度不允许过高。 最后确定：最后确定：控制阀应选控制阀应选气开阀气开阀；副控制器应选副控制器应选反作用反作用； 主控制器应选主控制器应选反作用反作用。 举例举例2选主控制器：选主控制器：副变量增大时副变量增大时,要求阀关小，主变量增大时要求阀关小，主变量增大时,也要求阀关小，两个参数要求调节阀的动作方向一致。也要求阀关小，两个参数要求调节阀的动作方向一致。副控制器：副控制器：阀为阀为“+”，T2T为为“+”，副对象为，副对象为“+”。选气开阀。选气开阀。副控制器为副控制器为“-”，选反作用控制器。，选反作用控制器。主控制器选反作用。主控制器选反作用。7

29、-2（3）控制阀由气开改为气关，或由气关改为气开时）控制阀由气开改为气关，或由气关改为气开时，只要改变副控制器的正反作用而不需要改变主控制，只要改变副控制器的正反作用而不需要改变主控制器的正反作用。器的正反作用。 无论哪种切换，都必须保证当主变量变化时，去控无论哪种切换，都必须保证当主变量变化时，去控制阀的信号完全一致。制阀的信号完全一致。 主控：切除副控制器，由主控制器的输出直接控制主控：切除副控制器，由主控制器的输出直接控制执行器。执行器。系统串级与主控切换的条件是：系统串级与主控切换的条件是：当主变量变化时，当主变量变化时，串级时副控制器的输出与主控时主控制器的输出信号串级时副控制器的输

30、出与主控时主控制器的输出信号方向完全一致。方向完全一致。当副控制器为当副控制器为“反反“作用时作用时，才能在串级与主控之，才能在串级与主控之间间直接进行切换直接进行切换。如果副控制器为。如果副控制器为”正正“作用，则在作用，则在串级与主控之间进行切换的同时，要改变主控制器的串级与主控之间进行切换的同时，要改变主控制器的正、反作用。正、反作用。第一节第一节 串级控制系统串级控制系统一、概述一、概述二、串级控制系统的工作过程二、串级控制系统的工作过程三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点四、串级控制系统中副回路的确定四、串级控制系统中副回路的确定五、主、副控制器控制规律及正、反作用的五、主、

31、副控制器控制规律及正、反作用的 选择选择六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定六、控制器参数的工程整定 1. 两步整定法两步整定法先整定副控制器，后整定主控制器的方法先整定副控制器，后整定主控制器的方法整定过程：整定过程：（1） 在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用运运行的条件下，将主控制器的比例度先固定在行的条件下，将主控制器的比例度先固定在100%上上，逐渐减小副控制器的比例度逐渐减小副控制器的比例度，求取副回路在满足某，求取副回路在满足某种衰减比种衰减比(如如4:1)过渡过程下的副控制器比例度和操作过渡过程下的副控

32、制器比例度和操作周期，分别用周期，分别用2s和和T2s表示。表示。（2）在副控制器比例度等于）在副控制器比例度等于2s的条件下，的条件下，逐步减小主逐步减小主控制器的比例度控制器的比例度，直至得到同样衰减比下的过渡过程，直至得到同样衰减比下的过渡过程，记下此时主控制器的比例度，记下此时主控制器的比例度1s和操作周期和操作周期T1s。（3）根据得到的）根据得到的1s、T1s、2s和和T2s，按表，按表6-2（或（或6-3）的规定关系计算主、副控制器的比例度、积分时间）的规定关系计算主、副控制器的比例度、积分时间和微分时间。和微分时间。（4）按）按“先副后主先副后主“、”先比例次积分后微分先比例次

33、积分后微分“的整的整定规律，将计算出的控制器参数加到控制器上。定规律，将计算出的控制器参数加到控制器上。（5）观察控制过程，适当调整，直到获得满意的过渡）观察控制过程，适当调整，直到获得满意的过渡过程。过程。 适当适当减小副控制器减小副控制器或或TI，以达到，以达到减小副回路操作周减小副回路操作周期期的目的。或可以的目的。或可以加大主控制器的加大主控制器的或或TI，以，以增大主回增大主回路的操作周期路的操作周期，使主、副回路的，使主、副回路的操作周期之比加大操作周期之比加大，避，避免免“共振共振“。 步骤：步骤：(1) 在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，按照表在生产正常，系统为纯比例运行的

34、条件下，按照表7-1所列的数据，将所列的数据，将副控制器比例度调到适当的数值副控制器比例度调到适当的数值。(2) 利用简单控制系统中任一参数整定方法利用简单控制系统中任一参数整定方法整定主控制整定主控制器参数。器参数。(3) 如果出现如果出现“共振共振“现象，可加大主控制器或减小副现象，可加大主控制器或减小副控制器的参数整定值，一般即能消除。控制器的参数整定值，一般即能消除。2. 一步整定法一步整定法 根据经验先将副控制器一次放好，不再变动，然根据经验先将副控制器一次放好，不再变动，然后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主控制后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主控制器参数。器参数。第

35、七章第七章 复杂控制系统复杂控制系统第一节第一节 串级控制系统串级控制系统第二节第二节 均匀控制系统均匀控制系统第三节第三节 比值控制系统比值控制系统第四节第四节 前馈控制系统前馈控制系统第二节第二节 均匀控制系统均匀控制系统目的：目的：为解决连续生产过程中前后设备供求之间的矛为解决连续生产过程中前后设备供求之间的矛盾而设置的。盾而设置的。均匀控制系统：均匀控制系统：用来保持前后两个设备供求间的被控用来保持前后两个设备供求间的被控变量在规定范围内缓慢、均匀变化的系统。变量在规定范围内缓慢、均匀变化的系统。一、均匀控制的目的一、均匀控制的目的FCFTLTLC甲乙12图15-10 前后精馏塔的供求

36、关系 s.ps.p图图7-9 如果甲塔的液位上升，则如果甲塔的液位上升，则LC就会开大出料阀就会开大出料阀1，而这，而这将引起乙塔进料量增大，也将引起乙塔进料量增大，也是乙塔的是乙塔的FC又要关小阀又要关小阀2，其结果会使甲塔液位升高，其结果会使甲塔液位升高，出料阀出料阀1继续开大继续开大 。FCFTLTLC甲乙12图15-10 前后精馏塔的供求关系 s.ps.p图图7-9图图7-10对两个变量的要求：对两个变量的要求：表征前、后供求矛盾的表征前、后供求矛盾的两个变量在控制过程中两个变量在控制过程中都都应是变化的，且变化是缓应是变化的，且变化是缓慢的。慢的。 液位定值控制液位定值控制 流量定值

37、控制流量定值控制 均匀控制均匀控制 前后互相联系又互相矛盾前后互相联系又互相矛盾的两个变量的两个变量应局限在所允许应局限在所允许的范围内变化的范围内变化。 1.1.简单均匀控制简单均匀控制二、均匀控制方案二、均匀控制方案控制器：控制器：P、PI，很大，很大， TI很大很大。控制作用弱，两个参数都会平。控制作用弱，两个参数都会平稳变化。稳变化。 图图7-11 简单均匀控制简单均匀控制s.p甲甲乙乙图图7-10液位定值控制液位定值控制 流量定值控制流量定值控制 均匀控制均匀控制 优点：优点： 结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。适用于：适用于：干扰不大，要求不高的场合。干扰不大，要求不高的场合

38、。图图7-9 简单均匀控制简单均匀控制s.p甲甲乙乙2.2.串级均匀控制串级均匀控制 如果流量波动比较严重时设计液位与流量如果流量波动比较严重时设计液位与流量串级均匀串级均匀控制。控制。s.p图图7-12 优优 点：点：串级均匀控制，能克服串级均匀控制，能克服较大的干扰。较大的干扰。 适用于：适用于：系统前后压力波动较大的系统。对流量要求系统前后压力波动较大的系统。对流量要求比较平稳的场合。比较平稳的场合。 LC的输出作为的输出作为FC的给定值，用的给定值，用FC的输出来操纵执行器。的输出来操纵执行器。 串级均匀控制系统的主、副控制串级均匀控制系统的主、副控制器器：P或或PI。和和TI由小到大地进由小到大地进行调整，数值一般都很大。行调整，数值一般都很大。 三、均匀控制系统的特点三、均匀控制系统的特点1 1前后供求的两个变量都应是缓慢变化的。前后供求的两个变量都应是缓慢变化的。 “均匀均匀”并非平均分配，应根据前后设备大小及重并非平均分配，应根据前后设备大小及重要性等确定均匀的主次，有时需要以照顾流量为主，要性等确定均匀的主次，有时需要以照顾流量为主，有时以液位为主。有时以液位为主。2 2变量应在允许范围内变化。变量应在允许范围内变化。 3 3结构上仍然是简单控制系统或串级控制系统。结构上仍然是简单控制系统或串级控制系统。均匀控制必须满足上述两个限制条件均匀控制