第7章上.ppt.ppt

3．一步整定法 所谓一步整定法，就是根据经验，先将副调节器参数一次调好，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调节器参数。 表7.1一步整定法副调节器参数选择范围 副参数类型 副调节器比例度δ2（%） 副调节器比例增益Kc2 温度 20～60 5.0～1.7 压力 30～70 3.0～1.4 流量 40～80 2.5～1.25 液位 20～80 5.0～1.25 7.2前馈控制系统 前馈控制的原理是：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响。 7.2.1前馈控制的工作原理及其特点 1、反馈控制的特点： 不论是什么干扰，只要引起被调参数的变化，调节器均可根据偏差进行调节。但必须被调参数变化后才进行调节，调节速度难以进一步提高。 例 换热器出口温度反馈控制系统 M TT TC 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 针对冷物料流量变化的最佳调节效果： t y 为了改变事后调节的状况，提出前馈控制的思路：根据冷物料流量Q的大小，调节阀门开度。 2、前馈控制的原理与特点 M 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 FT FB 例 针对换热器入口流量干扰的前馈控制系统 Gb(s) Gfs) Go(s) Gm(s) Gv(s) M 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 FT FB F(s) Y(s) Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gfs) Go(s) ＋ ＋ Y(s) 用方框图表示： 补偿原理 如果补偿量和干扰量以同样的大小和速度作用于被控变量，且作用方向相反的话，被控变量不变。 Y(S) = F(S)Gf(s)+ F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s) = 0 Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gfs) Go(s) ＋ ＋ Y(s) 得： 前馈补偿规律的推导： Y(S) = F(S)Gf(s)+ F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s) = 0 Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gfs) Go(s) ＋ ＋ Y(s) 前馈控制的特点： ①前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的， 称为“扰动补偿”。如果补偿精确，被调变量不会变化，能实现“不变性”控制。 ②前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰同步产生，是事先调节，速度快。 ③前馈控制器的控制规律不是PID控制，是由对象特性决定的。 ④前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其它干扰无效。 3．前馈控制的局限性 ①实际工业过程中的干扰很多，不可能对每个干扰设计一套控制系统，况且有的干扰的在线检测非常困难。 ②前馈控制器的补偿控制规律很难精确计算，即使前馈控制器设计的非常精确， 实现时也会存在误差，而开环系统对误差无法自我纠正。 因此，一般将前馈控制与反馈控制结合使用。前馈控制针对主要干扰，反馈控制针对所有干扰。 7.2.2前馈控制系统的结构 前馈控制的结构有静态补偿和动态补偿。 1．静态前馈控制系统 所谓静态前馈控制，是前馈控制器的补偿控制规律，只考虑静态增益补偿，不考虑速度补偿。 Gv(s) Gb(s) Gm(s) F(s) Gf(s) Go(s) ＋ ＋ Y(s) （S=0时） 静态前馈系统结构简单、易于实现，前馈控制器就是一个比例放大器。但控制过程中，动态偏差依然存在。 2．动态前馈控制系统 完全按照补偿控制规律制作控制器。 理论上，动态前馈控制能在每个时刻都完全补偿扰动对被控参数的影响。但补偿控制规律比较复杂，常常无法获得精确表达式，也难以精确实现。 3．前馈—反馈复合控制系统 为了克服前馈控制的局限性，将前馈控制和反馈控制结合起来，组成前馈—反馈复合控制系统。 如换热器出口温度前馈—反馈复合控制系统。 ∑ TT TC M 蒸汽 换热器 冷物料入口 热物料出口 冷凝水 FT FB 在前馈——反馈复合控制系统中，设定值X(s)、干扰F(s)对输出Y(s)的共同影响为： Gv(s) Gb(s) GmF(s) F(s) Gf(s) Go(s) ＋ ＋ Y(s) GmT(s) Gc(s) ＋ ＋ ＋ － X(s) 1、传函分子即是前馈控制系统的补偿条件。表明复合控制系统