第四章串級(jí)控制系統(tǒng)(完整版)
【正文】 加熱爐 T2C T2T 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖為： 主控制器 調(diào)節(jié)閥 x1 爐膛 原料油 f f4 f f2 管壁 溫度變送器 1 溫度變送器 2 副控制器 ＋ x2(t) θ2(t) θ1(t) － － ＋ 主控制器 執(zhí)行器 副對(duì)象 主對(duì)象 主變送器 副變送器 副控制器 ＋ － － ＋ 主變量 副變量 給定 干擾 標(biāo)準(zhǔn)框圖為： 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ? 系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路 ， 形成內(nèi)外環(huán) 。 ? 隨著技術(shù)發(fā)展 ， 對(duì)工藝的控制目標(biāo)多樣化 ， 如產(chǎn)量 、 質(zhì)量 、 節(jié)能 、 環(huán)保 、 效率等 。 為此 ， 設(shè)計(jì)出各種復(fù)雜控制系統(tǒng) 。 主變量是工藝要求控制的變量 ， 副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量 。 Gc1(s) Gv(s) X1(s) Θ1(s) ＋ Go2(s) F3(s)、 F4(s) Go1(s) Gc2(s) ＋ X2(s) Θ2(s) F1(s)、 F2(s) Gm2(s) Gm1(s) － － F3(s)、 F4(s) G*o2(s) G’o2(s) X2(s) Θ2(s) 將副環(huán)等效為： C 2 V 0 202C 2 V 0 2 m 2G ( s ) G ( s ) G ( s )G ( )1 G ( s) G ( s ) G ( s ) G ( s )s??? ?? ? ? ?0202C 2 V 0 2 m 2G ( s )G ( )1 G ( s ) G ( s ) G ( s ) G ( s )s? ?? ? ? ?過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 C 2 V 0 202C 2 V 0 2 m 2G ( s ) G ( s ) G ( s )G ( )1 G ( s) G ( s ) G ( s ) G ( s )s??? ?? ? ? ? 控制通道等效副對(duì)象的傳函： 120202 ?? sTKsG )(22 cc KsG ?)(vv()G s K?m 2 m 2()G s K?設(shè)： 則： C2 V 0 2C2 V 0 2 m 20202C2 V 0 2 m 2K K K1 K K K KG ( )T1S1 K K K Ks?? ???T02′ T02 K02 ′≈1/Km2 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 Gc1(s) X1(s) Θ1(s) ＋ G*o2(s) F3(s)、 F4(s) Go1(s) G’o2(s) Θ2(s) F1(s)、 F2(s) Gm1(s) － G*c1(s) Gv(s) X1(s) Θ1(s) ＋ Go2(s) F3(s)、 F4(s) Go1(s) F1(s)、 F2(s) Gm1(s) － 串級(jí)控制等效 真正的單回路控制 T02 ′ T02 ，說(shuō)明主環(huán)控制通道時(shí)間常數(shù)縮短，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因而工藝負(fù)荷或操作條件變化時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍然具有較好的控制質(zhì)量。 控制副參數(shù)是為了提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，對(duì)副參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，允許有靜差。為保證副回路為負(fù)反饋，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。 2．兩步整定法 系統(tǒng)處于串級(jí)工作狀態(tài)，第一步按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)；第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為一個(gè)環(huán)節(jié)，仍按單回路對(duì)主調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定。如果補(bǔ)償精確，被調(diào)變量不會(huì)變化，能實(shí)現(xiàn)“不變性”控制。 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 前饋控制的結(jié)構(gòu)有靜態(tài)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。 ? 如換熱器出口溫度前饋 — 反饋復(fù)合控制系統(tǒng) 。 ③在單純的反饋控制系統(tǒng)中，提高控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一對(duì)矛盾。 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 前饋控制的應(yīng)用場(chǎng)合 （ 1） 某個(gè)干擾幅值大而頻繁 ， 對(duì)被控變量影響劇烈 ， 而對(duì)象的控制通道滯后大 。 （ 3） 用串級(jí)控制 ， 效果改善不明顯 。而前饋 —— 反饋控制系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)高精度控制，又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。表明復(fù)合控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償條件完全相同，并不因?yàn)橐M(jìn)反饋控制而有所改變。 fbo m vG ( s )G ( )G ( ) G ( s ) G ( s )s s?? ??fbbo m vKG ( 0 ) KK K K? ? ? ??? Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gf(s) Go(s) ＋ ＋ Y(s) （ S=0時(shí)） 過(guò)程控制系統(tǒng)第四章 第五章 靜態(tài)前饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，前饋控制器就是一個(gè)比例放大器。 ③前饋控制器的控制規(guī)律不是 PID控制，是由對(duì)象特性決定的。 表 副參數(shù)類型 副調(diào)節(jié)器比例度 δ2（ %） 副調(diào)節(jié)器比例增益 Kc2 溫度 20～ 60 ～ 壓力 30～ 70 ～ 流量 40～ 80
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