比值控制-浙江大学.ppt

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1、对象非线性增益的补偿张建明浙江大学智能系统与控制研究所提问11、TC21的正反作用？2、描述控制过程?3、PID参数如何整定？4、如果燃料油流量波动很大，如何改进控制系统？提问2相比反馈控制，串级控制更有效抑制干扰，因此在控制方案选择时应首选串级控制？串级能够有效抑制副回路中的干扰，因此应选择能包含最多干扰的那个变量作为副变量？提问3串级控制系统的调节阀由原来的口径20mm的气开阀改为口径32mm的气关阀。问：主、副控制器正反作用要否改变？副控制器的比例系数要否改变？主控制器的比例系数要否改变？提问4如果工艺介质流量波动很大

2、，如何改进控制系统？提问5图示为一个前馈反馈控制系统方框图，试确定前馈控制器的传递函数。提问6如何实现空气量和燃油量保持一定的比例关系？提问7控制器正反作用的选择；选择器(低选器LS或高选器HS)的选择；如何防积分饱和？内容调节阀的非线性及其补偿控制通道的非线性及其补偿pH中和过程的非线性控制非线性增益补偿问题讨论(1)对于换热器工艺介质出口温度控制系统而言，可能存在哪些导致控制通道非线性的因素？如何补偿这些非线性因素？(2)分析中和反应pH控制困难的原因，并提出改进方案气动调节阀的静态特性分析I/P：电气转换器u：控制信号

3、pc：阀膜头气动压力信号l：阀杆位移f：阀流通面积Rc：实际控制流量调节阀的理想流量特性调节阀理想流量特性：当控制阀两端差压恒定时，通过控制阀的流量和阀杆位移之间的函数关系。f为相对流通面积；l为阀杆相对位移：线性阀（1）：等百分比阀或称对数阀（2）：快开阀（3），抛物线阀（4）控制阀静态特性分析（以气开阀为例）线性阀假设等百分比阀调节阀实际流量特性分析阀阻比S100：调节阀全开时的两端压降与系统总压降之比，即调节阀实际流量特性（续）线性阀的特性变异对数阀的特性变异调节阀流量特性总结线性阀：在理想情况下，调节阀的放大增益Kv

4、与阀门开度无关；而随着管路系统阀阻比的减少，当开度到达50~70%时，流量已接近其全开时的数值，即Kv随着开度的增大而显著下降。对数阀：在理想情况下，调节阀的放大增益Kv随着阀门开度的增大而增加；而随着管路系统阀阻比的减少，Kv渐近于常数。调节阀流量特性的选择选择原则：仅当对象特性近似线性而且阀阻比大于0.60以上（即调节阀两端的压差基本不变），才选择线性阀，如液位控制系统；其他情况大都应选择对数阀。对象增益非线性补偿方法调节阀特性补偿，以使广义对象为近似线性；串级控制方式，以克服副回路的非线性；引入比值等中间参数，以主回路

5、广义对象的增益为近似线性；变增益控制器：通过引入对象增益的反函数以使系统的回路增益为线性；自适应控制器：根据控制系统的性能自动调整控制器的增益，以使系统的回路增益为近似线性。调节阀特性补偿补偿方法：通过合理选择调节阀的流量特性，实现广义对象增益的近似线性。换热器出口温度控制系统对象特性分析过程稳态模型为：对象增益：讨论：由于对象增益存在非线性，当RF变化较大时，TC27的PID参数整定困难（为什么？）。如何通过增益补偿，以减少对象非线性对控制回路的影响？可写出热平衡方程:控制通道静态增益:换热器出口温度控制系统对象特性分析

6、可写出热平衡方程:控制通道静态增益:调节阀特性补偿从静态增益补偿的角度考虑：补偿方法：通过引入串级控制方式，克服副回路中的非线性。串级控制的内回路补偿串级控制能克服因PV变化所导致的控制通道的非线性。可克服因RF变化所引起的非线性吗？为什么？变比值控制实现非线性补偿讨论：（1）指出温度控制回路所对应的广义对象的输入输出；（2）为什么说，即使RF发生大范围的变化，TC27所涉及的广义对象是近似线性的？pH中和过程的工艺原理反应方程式：化学平衡：pH的定义：pH=－lg[H+]pH中和过程的控制问题定义：基本pH控制方案广义对象

7、特性分析基本pH控制方案的仿真举例仿真实验过程pHsp:6.5↑7.0（在60min时）F1:30↓15L/min（在110min时）pH1:5↓4.5（在160min时）pH2:11↓10.5（在210min时）pH变比值串级控制方案优缺点分析pH变比值串级控制仿真举例仿真实验过程pHsp:6.5↑7.0（在60min时）F1:30↓15L/min（在110min时）pH1:5↓4.5（在160min时）pH2:11↓10.5（在210min时）非线性增益补偿直接引入“非线性增益补偿”环节的方法可自由地实现控制系统开环增益

8、的线性化。非线性增益补偿器问题：如pH设定值不在7.0，控制性能会如何变化?非线性增益pH控制仿真举例仿真实验过程pHsp:6.5↑7.0（在60min时）F1:30↓15L/min（在110min时）pH1:5↓4.5（在160min时）pH2:11↓10.5（在210min时）基于非线