第5章 复杂过程控制系统.ppt

§５—５　前馈控制系统 一、前馈控制基本概念 所谓不变性原理就是指控制系统的被控变量和扰动量绝对无关或在一定准确度下无关，也就是被控变量完全或基本独立。 (１) 绝对不变性 (２) 误差不变性 (３) 稳态不变性 (４) 选择不变性 基于不变性原理实现的控制系统称为前馈控制系统，它具有以下特点： (１) 前馈控制系统是开环控制系统 (２) 前馈控制系统按照扰动作用的大小进行控制 (３) 前馈控制系统需要专用的控制器进行控制 (４) 前馈控制系统理论上可以实现无差控制 二、典型前馈控制系统 三、静态前馈控制 所谓静态前馈，就是不考虑干扰作用后被控变量的过渡过程，只保证在稳态下的补偿作用。 四、动态前馈控制 所谓动态前馈控制，是指通过选择合适的前馈控制作用，使干扰经过前馈控制器至被控变量通道的动态特性完全复制对象干扰通道的动态特性，并使它们的符号相反，便可达到控制的作用，完全补偿干扰对被控变量的影响，从而使系统不仅保证了静态偏差等于或接近于零，而且也保证了动态偏差等于或接近于零。 五、前馈—反馈控制 六、多冲量前馈控制 １. 双冲量控制系统 ２. 三冲量控制系统 七、前馈控制系统的参数整定 １. Ｋｆ的整定 (１) 开环整定法 开环整定是在前馈—反馈系统中将反馈回路断开，使系统处于单纯静态前馈状态下,施加干扰，Ｋｆ值由小逐渐增大，直到被控变量回到给定值。此时对应的Ｋｆ值为最佳整定值。 (２) 闭环整定法 １) 前馈—反馈运行状态下的整定。 ２) 反馈运行状态下的整定。 ２. Ｔ１、Ｔ２ 的整定 前馈控制器动态的整定较静态参数的整定要复杂得多，在事先未经过动态测定求取这两个时间常数时，至今尚无完整的工程整定法和定量计算公式，主要还是经验的或定性的分析，通过在线运行曲线来判断与整定参数Ｔ１、Ｔ２。 八、前馈控制系统应用举例 １. 汽包锅炉中的水位控制 ２. 铜苯塔进料温度控制 ３. 铜液氨冷器出口温度控制 §５—６　自动选择性控制系统 一、选择性控制基本概念 选择性控制系统就是把生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法，即在一个过程控制系统中，设有两个控制器（或两个以上的变送器），通过高、低值选择器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。 二、常见选择性控制系统 (１) 选择器位于控制器的输出端，对控制器输出信号进行选择的系统。 (２) 选择器位于控制器之前，对变送器输出信号进行选择的系统。 １. 开关型选择性控制系统 ２. 连续型选择性控制系统 ３. 混合型选择性控制系统 三、抗积分饱和 四、选择性控制系统的设计 一般控制系统的设计流程是：首先，根据生产安全要求，选择控制阀的开、关形式；其次，根据对象的特性和控制的要求，选择控制器的控制规律及正、反作用；最后，根据控制器的正、反作用和选择性控制系统设置的目的，确定选择器的类型。以下通过一个具体例子进行说明。 第5章 复杂过程控制系统 第5章 复杂过程控制系统 １. 了解串级控制系统的组成和结构特点，掌握其设计原则和参数整定方法。 ２. 了解前馈控制系统。 ３. 了解其他复杂控制系统。 ４. 理解均匀控制系统的概念和特点，掌握其控制规律选择和参数整定原则和方法。 ５. 能进行比值控制系统比值系数的计算、方案设计和参数整定。 学习目标 §５—１　串级控制系统 一、串级控制系统的引入 二、串级控制系统的组成 三、串级控制系统副回路的性质 四、串级控制系统的工作原理 １. 干扰作用于副对象 ２. 干扰作用于主对象 ３. 干扰同时作用于主、副对象 (１) 受干扰作用影响，主、副对象的变化方向相同 (２) 受干扰作用影响，主、副对象变化方向相反 五、串级控制系统的设计 １. 主、副变量选择的原则 (１) 副参数的选择应使副回路的时间常数小，调节通道短，反应灵敏。 (２) 副回路应包含被控对象所受到的主要干扰。 ２. 主、副控制器控制规律的选择 (１) 主控制器 (２) 副控制器 ３. 主、副控制器正反作用的选择 控制器正反作用选择的顺序应该是先副后主。 当主对象为正作用单元时，主控制器应选反作用，反之亦然，主控制器的正反作用与控制阀的正反作用无关。 六、串级控制系统的整定 １. 逐步逼近法 逐步逼近法就是在主回路断开的情况下，求取副控制器的整定参数，然后将副控制器的参数设置在求取的数值上，使串级控制系统主回路闭合求取主控制器的整定参数，再将控制器的参数设置在所求的数值上，进行整定，求出第二次副控制器的整定参数值。 ２. 两步法 两步整定法是一种先整定副环，后整定主环的方法。 ３. 一步法 根据经验先将副控制器参数设定好，然后按照一般单回路系统的整定方法直接整定主控制器参数。 §５—２　比值控制