化工仪表及自动化第8章.ppt

1、化工仪表和自动化，第8章复杂控制系统，内容摘要，串行控制系统概述串行控制系统的工作流程串行控制系统的特性串行控制系统的子回路确定主，辅助控制器控制规则和正，反作用选择控制器参数工程曹征统一控制系统统一控制目的统一控制方案，1，内容摘要， 比率控制系统概述比率控制系统的类型前馈控制系统及其特性前馈控制系统的主要形式前馈控制系统的应用节目可选控制系统基本概念选择性控制系统的类型集成饱和和防止，2，内容摘要，分割控制系统概述分割控制应用节目分割控制的几个茄子问题多冲量控制系统，3，概述，4，根据系统的结构和承担的任务，第一节串行控制系统，1 (大卫亚设，美国电视电视剧(Northern Exposu

2、re，Northern Exposure)例如，说明串行控制系统的结构和工作原理，图8-1管式炉出口温度控制系统延长了炉子的寿命，防止了炉子的燃烧。可以保证向后蒸馏分离的质量。温度控制，第一串级控制系统，在实际生产过程中，特别是加热炉的燃料压力或燃料本身的发热量大幅度波动的情况下，牙齿简单控制系统的控制质量往往不好，原料油的出口温度波动大，难以满足生产要求。根据原油出口温度的变化，调节燃油阀的开放度，6，1级串联控制系统，7，燃料压力或燃料本身的热值发生变化，首先影响炉子的温度，通过传热过程，逐渐影响原料油的出口温度。牙齿通道的容量大，时间常数约为15min，反应慢，温度控制器TC为根据，因此

3、，如果干扰作用于对象，为了克服干扰控制变量的影响，控制作用不会发生得更快。在工艺上原料油的出口温度很严格的时候，为了解决容量延迟问题，需要进一步分析炉子的工艺。原因，第一节串行控制系统，8节串行控制系统，以原料油出口温度为主要控制变量的加热炉出口温度和炉温串行控制系统，图8-2管式加热炉出口温度串行控制系统，图8-3管式加热炉出口温度串行控制系统的块图表，第一节串行控制系统，上述控制系统有两个控制器TT。T1C的输出充当T2C的指定值，后者的输出执行执行器控制以更改操作变量。从系统的结构来看，两个牙齿作为线程运行。多个级联控制系统中常用的名词、主变量、工艺控制指标、在级联控制系统中起主导作用的

4、控制变量。9，1节级联控制系统，10，表示主对象，主变量特性的生产设备。子对象和子变量的特性的工艺生产设备。主控制器、主变量的测量值和给定值起作用，输出是用作辅助变量给定值的控制器。子变量、串行控制系统中的主变量或因特定要求而引入的辅助变量。第一串行控制系统、主电路、主变量的测量输送机、主、辅助控制器、执行器和主、辅助对象组成的外部回路。辅助电路、辅助变量的测量传输装置、辅助控制器执行器和子对象组成的内部环路。给定值是主控制器的输出，是根据辅助变量的测量值和给定值的偏差操作的控制器。以辅助控制器、11、1节串行控制系统、12、图8-4串行控制系统的典型块图表、1节串行控制系统、2、串行控制系统

5、的工作过程、13、管式加热炉为例，说明了串行控制系统如何克服延迟，提高控制质量。假设执行器采取空气开放形式，断气时关闭控制阀，防止炉子烧热引起事故，温度控制器T1C和T2C都采用反作用方向。，第一串行控制系统，1 .干扰进入子循环，F2发生2变化，控制器T2C及时控制，很快就能稳定。如果干扰量小，经过子电路控制后，F2通常不会影响温度1。干扰量大的话，大部分影响通过次回路克服，影响控制变量温度1，进一步由主回路控制，完全消除干扰的影响，将控制变量返回到指定值。14，第一节级联控制系统，15，第一节级联控制系统，16，2。由于干扰作用于主对象，F1更改1 T1C输出T2C设置T2C输出恢复到指定

6、值，因此，在串行控制系统中，由于干扰作用于主对象时子电路的存在，第一部分级联控制系统，3。干涉作用于子电路和主物件，并且干涉作用中主要变数和次要变数的变更方向相同。17，第一节级联控制系统，18，反转主变量和次变量的更改方向，一个增加，另一个减少。在第一串行控制系统、串行控制系统中引入闭合子回路，不仅可以快速克服作用于子回路的干扰，还可以快速克服作用于主对象的干扰。辅助电路具有祖先、粗色调、快速色调特性。主电路具有后、细、慢运动的特点，完全可以克服辅助电路中未完全克服的干扰的影响。因此，在串行控制系统中，主、次回路徐璐协作和补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。摘要，19，1节串行控制

7、系统，3，串行控制系统的特征，20，(1)在系统结构中，串行控制系统具有两个闭环：主环路和次环路。有两个控制器。有两种测量变异器，一种测量主要和次要控制器主要变数，另一种测量次要变数。在串级控制系统中，主电路是值控制系统，辅助电路是后续控制系统。(2)级联控制系统有两个茄子变量：主变量和次变量。主变量是反映产品质量或生产流程运行情况的主要工艺变量。第一节串级控制系统，适用范围：如果对象的延迟和时间常数大，干扰强，频繁，负载大变化，简单控制系统不能满足控制质量要求，则使用串级控制系统是合适的。(4)串行控制系统添加了子环路，具有一定的适应性，并且可以在负载和运行条件发生重大变化的情况下使用。(3

8、)根据系统特性，串行控制系统通过引入子电路改善对象的特性，加速控制过程，发挥高级控制作用，有效克服延迟，提高控制质量。21，第一串行控制系统，4，串行控制系统的子电路确定，22，根据生产工艺情况，选择相应的子变量，构成将辅助变量作为控制变量的子回路。子电路确定，确定原则，1 .主变量、次变量之间必须有一定的内在联系，第一节串行控制系统必须选择与主变量有一定关系的中间变量之一作为次变量。(主变量、辅助变量、辅助变量、辅助变量、辅助变量、辅助变量、辅助变量)选定的辅助变量是操纵变量本身，以便及时克服波动，减少对主变量的影响。通过二次变量的两种茄子类型，23、1级串行控制系统，24，例如图8-5精馏

9、塔温度串行控制系统，1级精馏塔二再沸器，牙齿级联控制系统，塔水壶温度稳定后，蒸汽流量可以保持一定的值，当温度因外部干扰作用偏离给定值时，蒸汽流量可以相应地变化。在能源的需要和供应之间取得平衡，使水壶温度保持在所需的数值上。第一节串级控制系统，在上例中选择的辅助变量是操作变量(加热蒸汽量)本身。这样，当干扰蒸汽压力或流量的波动时，辅助电路可以大大减少这种干扰对主变量的影响，从而提高塔水壶温度的控制质量。，25，第一个串行控制系统，26，2。为了将系统的主要干扰包围在辅助电路内，图8-6高炉出口温度和燃料油压力串行控制系统、牙齿系统选择燃料油压力作为辅助变量，因此辅助对象的控制通道短，时间常数小，

10、控制作用非常及时。应注意，如果第一节串行控制系统、管式炉的主要干扰来自燃料油组(或热值)波动，则采用图8-6所示的控制方案将渡边杏。此时，主要干涉没有被辅助环包围，因此不能充分发挥辅助环抗干扰能力强的优点。27，第一节级联控制系统，28，3。如果可能，应确保辅助环包围更多的辅助干涉。生产过程中，除了主要干扰外，还存在更多的辅助干涉，系统干涉多，主要干涉和辅助干涉难以分离。在牙齿的情况下，选择辅助变量应尽量考虑创建辅助环，考虑使辅助环包围更多的干涉时，还应考虑辅助环的灵敏度。随着第一串行控制系统、辅助回路包围干扰的增加，辅助环扩展，辅助变量更接近主变量。这会延长子对象的控制通道，增加延迟，从而降

11、低子循环的快速、强大控制属性。29，第一节级联控制系统，30，4。辅助变量的选择必须考虑主、次对象时间常数的匹配，以避免“共振”。这是为了确保次回路具有快速的抗干扰性能。在级联系统中，由于主电路和辅助电路之间的紧密相关，辅助变量的变化影响主变量，主变量的变化通过反馈回路影响辅助变量。在串行控制系统中，主对象和辅助对象的时间常数太近时渡边杏。在选择第一节级联控制系统、摘要、辅助变量时，必须将主、次对象的时间常数比率设置为310，以减少主、次电路的动态连接并避免谐振。当然，为了减少子对象的时间常数，盲目追求是渡边杏的。否则，子回路包围的干扰太少，系统的抗干扰能力反而会减弱。31，第一节级联控制系统

12、，5。如果存在影响控制质量的大纯滞后，则在选择辅助变量时，必须确保辅助循环包含或不包含纯滞后。对于具有大纯滞后的对象，可以使用串行控制系统，合理选择辅助变量，将纯迟滞现象部分放在主对象上，提高子电路的快速抗干扰能力。32，第一梯级控制系统，33，例如化纤厂的粘合剂压力控制问题，图8-7压力和压力梯级控制系统，1计量泵；2板块换热器；3在过滤器、计量泵和冷却器之间接近计量泵的适当位置，选择压力测量点，然后用辅助变量配置压力和压力的串行控制系统，以提高控制质量。在图中，主控制器P1C的输出是辅助控制器P2C的给定值，通过将测量泵的旋转速度更改为辅助控制器的输出来控制辐射粘合剂的压力。牙齿法有很大的

13、局限性。第一节级联控制系统，5，主，次控制器控制规则和正负作用选择，34，1。控制规则选择，控制规则根据控制要求选择。目的，高精度稳定主变量。主控制器通常使用比例积分控制法则来实现主变量的无阶控制。次变量的指定值将根据主控制器的输出而变化。辅助控制器通常使用比例控制规则。，第一节串行控制系统，35，2。根据控制器正、反作用选择、(1)串行控制系统的辅助控制器工作方向选择、工艺安全等要求，选择执行器空气开启、空气关闭形式后，将辅助控制电路变为负反馈系统的原则确定。如图8-2所示，是管式炉温度-温度串行控制系统的子电路。煤气源中断，停止燃料油供应时执行器煤气打开阀，“正”方向。燃料量增加时，炉子温

14、度2(辅助变量)增加，子对象处于“正”方向。子控制器T2C选择“相反”方向，以使子循环形成负反馈系统。第一串行控制系统，例如图8-5所示的精馏塔温度和蒸汽流量的串行控制系统。根据工艺考虑，选择执行器为阻风阀。要使次循环成为负反馈控制系统，必须选择次控制器FC的作用方向为“正”。(2)选择串行控制系统中主控制器的运动方向：当主变量和次变量增加(减少)时，为了在工艺分析中减少(增加)主变量和次变量，如果控制阀的运动方向相同，主控制器必须选择“反转”角色。相反，要选择“正”作用。36，第一串行控制系统，如图8-2所示的管式炉串行控制系统等37，主变量1或辅助变量2增加，可以关闭小控制阀，减少供给燃料

15、的量，从而降低1或2，此时，主控制器T1C必须确定为反作用方向。如图8-5所示，精馏塔温度和蒸汽流量的串行控制系统。当蒸汽流量(次变量)或塔水壶温度(主变量)增加时，必须关闭小控制阀，并且控制阀的运动方向要求一致，因此主控制器TC也必须是反作用方向。第一节串级控制系统，38，图8-8串级温度串级控制系统，串级温度串级控制系统是以冷却材料出口温度为主变量，冷料流量为辅助变量的串级控制系统。分析冷却器的特性，发现主变量冷却的材料出口温度增加，需要打开大控制阀，辅助变量制冷流量增加，需要关闭小控制阀。控制阀的运动方向要求不一致，因此主控制器TC的作用方向必须使用正作用。第一串行控制系统，39，(3)

16、由于工艺过程的需要，控制阀从空气变为空气，或者从燃气管道变为空气，可以改变辅助控制器的积极作用，而不改变辅助控制器的积极作用。在某些生产过程中，控制系统必须能够同时执行串行控制和主控制器单独操作。也就是说，如果系统是串行切换主机，则使用主控制器的输出而不是原始辅助控制器的输出来执行执行器控制，并且系统使用从属控制器的输出而不是主切换来控制主控制器的输出。执行器控制。第一节级联控制系统、系统串行和主切换条件：如果主变量发生变化，则从属控制器的输出与主控制器的输出信号方向完全一致。无论是哪种切换，当主变量发生变化时，都要确保去控制阀的信号完全一致。40，第一节级联控制系统，6，控制器参数工程设置，

17、41，串行控制系统主控制器和辅助控制器的参数调节的两种茄子方法。1 .两阶段调谐方法，串行控制系统主，对于辅助电路，首先调节辅助控制器，然后调节主控制器。第一节级联控制系统，(1)操作条件稳定，主控制器和辅助控制器都在纯比例操作的条件下，将主控制器的比例首先固定在100的比例。逐渐降低辅助控制器的比例，分别获得满足特定衰减率(例如41)切换的辅助循环的比例和工作周期20。(2)如果辅助控制器的比例为2s，则逐渐缩小主控制器的比例，直到获得相同衰减比率的切换过程。此时，请记录主控制器的比例1s和工作周期T1s。，设置过程，42，第一节级联控制系统，43，(3)根据从上述获得的1s、T1s、2s、T2s，根据表7-2(或表7-3)中规定的关系计算主控制器和辅助控制器的比率。(4)将根据“先副后主”、“先比例次积分后微分”的设定规律计算的控制器参数控制器添加到控制器中。(5)观察控制过程，适当调整，直到获得满意的切换过程。如果第一串行控制系统、谐振问题、主、次对象时间常数的差异不大、动态连接密