【正文】 ( ) ( ) ( )TdT T dWs WsW s W s W s252。239。 21111( ) 1 1 ( 1 )11dd i d i d dTdidTK T K T T KWsT s T ssT? ? ??? ?????? ??? ? ? ? ? ???? ?? ????? ，具有比例積微分性質(zhì)。桫1 111 1 1 1 1 1( ) 1 1() dT d d d d d iTsWs W s K T s K T s T sd+ 驏驏 鼢瓏= = = + = +鼢瓏 鼢瓏桫桫11didKTTd = 252。=239。 ?K?K??| |xy???????epy采用浮動上、下限幅的防止積分飽和系統(tǒng)示意圖 串級控制系統(tǒng)的變型 ? 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng) ()TWs ()ZWs ()fWs2()DWs1()DWs1()mWs2()mWs2Z?()dWsgI1I?1I2I ?TI ? jG 2? 1?2I調(diào)節(jié)器 執(zhí)行器 調(diào)節(jié)閥微分器 測量 、 變送器測量 、 變送器圖 27 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)原理方框圖 ()TWs2()DWs1()DWs()dWs1I2I1?()TWs2()DWs1()DWs()dWs?2?22()I?11() I?22()I ???*I ?*或?( a ) ( b )圖 28 導(dǎo)前微分控制 系統(tǒng) 的原理方框圖 121()()( ) ( ) ( )TdT T dWs WsW s W s W s252。當(dāng)有相反方向的擾動時，被控制量反向變化，主控制器輸出可立即增加，閥門跟著開大，也既不存在積分飽和現(xiàn)象了。一旦出現(xiàn)共振，應(yīng)加大主控制器或副控制器的比例度，使副回路的工作頻率與主回路工作頻率錯開．以消除共振。 串級控制系統(tǒng)中副環(huán)檢測變送環(huán)節(jié)的非線性常出現(xiàn)在兩種場合：一是副被控變量為流量，采用孔板和差壓變送器，未用開方器的場合；二是用閥門定位器的凸輪改變控制閥流量特性的場合。 ? 主被控變量的選擇應(yīng)使主對象有較大的增益和足夠的靈敏度。 ? 主副對象的時間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配，串級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，其工作頻率提高了，但這與主副對象的時間常數(shù)選擇是有關(guān)的。 1 1mW ?121112()() ()()()()xZysWs xsysWszs=現(xiàn)有 1 122() ( ) ( ) ( )()x T T ZZWs W s W s W sWs =11()TTW s K= 22()TTW s K=即為兩個調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)的乘積。 ? 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ? 串級控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力。 解耦控制 167。 串級控制系統(tǒng) 167。 1()TWs2()TWs ()ZWs ()fWs2()DWs1()DWs1()mWs2()mWs1X2X2Y1Y2Z?? ?圖 21 串級控制系統(tǒng)原理方框圖 ? 主調(diào)節(jié)器 (主控制器 )： 根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動作，其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值的調(diào)節(jié)器 。==162。 假定串級控制系統(tǒng)和單回路控制以同樣的衰減率工作，即令 顯然 ，所以 ? 串級控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力。 當(dāng) 時表示 很小，副回路包括的干擾因素越來越少，副 回路 克服干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)未能充分利用；當(dāng) 時表明 過大，副回路包括的干擾過多，控制作用不及時；當(dāng) 時，主副對象之間的動態(tài)聯(lián)系十分緊密，如果在干擾作下，主、副參數(shù)任一個先振蕩，必將引起另一個也振蕩，這樣，兩個參數(shù)互相促進(jìn)，振蕩更加劇烈，這就是所謂的 共振效應(yīng) ，顯然應(yīng)力求避免。 主控制器控制規(guī)律的選擇通常為 PID。 逐步逼近法 １）斷開主回路，整定副控制器參數(shù)； ２）閉合主回路，整定主控制器參數(shù) ３）再整定副控制器參數(shù)、主控制器參數(shù)，直到控制 品質(zhì)滿足要求。 對于不同儀表，應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)性能，組成不同的抗積分飽和的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 ? 采用浮動上、下限幅的防止積分飽和統(tǒng) 當(dāng)主控制器輸出增加時，上限幅上?。环聪騽幼鲿r，下限幅跟著下浮。239。( ) ( ) / ( 1 )d d d dW s K T s T s=+11( ) 1T iWs Tsd驏 247。253。同時也可以看到，在一定條件下導(dǎo)前微分 控制 系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)是可以互換的。239。239。?引入閥門定位器的串級控制系統(tǒng) 波紋管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)放大器 膜頭凸輪1()cGs1()pGs1()mGs摩擦力iPoP l Q? ?圖 29 引入閥門定位器后組成的串級控制系統(tǒng) 在使用時應(yīng)注意，當(dāng)閥門定位器用于流量等時間常數(shù)較小的控制系統(tǒng)時，由于副對象時間常數(shù)也較小，因此，容易出現(xiàn)共振現(xiàn)象。 ? 相乘方案的實(shí)施 FT1FY1FC2FT2主動量從動量?2F1F1I2I0IkI圖 210 相乘方案結(jié)構(gòu) 1．采用流量變送器 (線性檢測變送環(huán)節(jié) ) 應(yīng)注意下列問題 ： ①當(dāng)采用線性檢測變送環(huán)節(jié)時，儀表比值系數(shù) K與工藝比值系數(shù) k之間的關(guān)系可按式 (2－ 35)計(jì)算。 FT1FY1FC2FT2主動量從動量?2F1F1I2I0IkI圖 211K大于 1時的相乘比值控制 kI?1KK?＝4．相乘控制方案的特點(diǎn) ? 比值函數(shù)環(huán)節(jié)不管是位于從動量控制回路外部還是內(nèi)部，由于乘法器的增益是固定比值，因此，儀表比值系數(shù)與從動量控制回路中負(fù)荷的變化無關(guān)。 4．相除控制方案的特點(diǎn) ? 實(shí)施時，根據(jù)所選儀表類型，按式 (2－ 35)，式(2一 40)可計(jì)算比值控制器設(shè)定值或相應(yīng)的信號數(shù)值。 ? 從動量通常應(yīng)是既可測量又可控制，并需要保持一 定比值的過程變量。 ? 當(dāng)主動量作為前饋信號，并影響串級控制系統(tǒng)的流量 副回路時，應(yīng)采用變比值控制系統(tǒng)。 ? 檢測變送環(huán)節(jié)的選擇 ?采用線性檢測變送環(huán)節(jié)和非線性檢測變送環(huán)節(jié)時，除了儀表比值系數(shù)的計(jì)算公式不同外，還有下列區(qū)別。變比值控制系統(tǒng)按串級控制系統(tǒng)的投運(yùn)方法進(jìn)行投運(yùn)。 ? 雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題 ? 主、副操縱變量的選擇 ?主操縱變量 應(yīng)選擇具有較快動態(tài)響應(yīng)的操縱變量 ?副操縱變量則選擇有較好靜態(tài)性能的操縱變量 ? 主、副控制器的選擇 雙重控制系統(tǒng)的主、副控制器均起定值控制作用，為了消除余差，主、副控制器均應(yīng)選擇具有積分控制作用的控制器，通常不加入微分控制作用，當(dāng)快被控對象的時間常數(shù)較大時，為加速主對象的響應(yīng)，可適當(dāng)加入微分。 ? 用于邏輯提量和邏輯減量的控制系統(tǒng)。 實(shí)際應(yīng)用中由于存在某些原因，不常采用單純前饋控 制，而通常采用前饋控制與反饋控制結(jié)合組成的 前潰 — 反饋控制系統(tǒng)。 ? 擾動變量對被控變量影響大 .用常規(guī)的反饋控制較難 實(shí)現(xiàn)所需控制要求 。 ? 前饋控制制通道中非線性環(huán)節(jié)的處理 21 0 0 2()( ) [ ]( ) ( 1 ) osFFFFoG s k k sG s eG G s k k T s?? ? ? ??副? 前饋控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)和偏置值的設(shè)置 ?CGFFGVPGFGmG FYBRm F FB K K F??其中 ? 前饋拉制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定 靜態(tài)前饋增益的確定： FFuKf????工況下實(shí)測擾動通道的增益和控制通道的增益，然后相除得到靜態(tài)前饋增益。 下 37圖所示為流量 ,壓力相可關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)。 juiyjuiy用 |uyiuj??表示，即 /||ij uyy i y iu j u j? ??? ?? ? 相對增益陣列中，每行和每列元素之和為 1。 ?自治原則 ?解耦原則 ?協(xié)調(diào)跟蹤原則 ? 被控變量與操縱變量間的正確匹配 實(shí)例說明 :物料混合過程的控制 ACFCA BCFFCACA BFC（ a ） 方案一 （ b ） 方案二僅討論方案一。 串接一個解耦補(bǔ)償裝置，與被控過程一起構(gòu)成新的廣義過程 G，它具有對角線優(yōu)勢，即 G的主對角線元素接近 1。 ?動態(tài)耦合的影響 以雙輸入雙輸出系統(tǒng)為例，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 1 1 1 2112 2 1 2 2 2( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )G s G sY s U sY s G s G s U s??? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ???動態(tài)相對增益定義為（以 11?為例） 1201111201()|()()|()sUsYYsUsYsUs????????1 1 2 2111 1 2 2 1 2 2 111G s G sG s G s G s G s P s? ?? ?（ ） （ ）（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）1 2 2 11 1 2 2G s G sPsG s G s?（ ） （ ）（ ）（ ） （ ）同樣，得到其他動態(tài)相對增益，組成的動態(tài)相對增益矩陣為 1 111PsPsPs??????? ????（ ）（ ）（ ）其中 ?偏置值的設(shè)置 0 0 . 5 1 40 2002040?11?動態(tài)相對增益與頻率的關(guān)系 ?解耦裝置的簡化