过控第七章复杂控制

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1、主要内容7.1串级控制系统7.2前馈控制系统7.3大滞后过程控制系统7.4比值控制系统7.5选择性控制系统7.6分程过程控制系统第七章复杂过程控制系统7.1串级控制系统---基本原理串级控制系统-----由两个或两个以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。举例1：加热炉温度控制选取物料出口温度为被控参数，炉膛温度为中间辅助变量，把物料出口温度调节器的输出作为炉膛温度给定值；燃料量为控制参数7.1串级控制系统---基本原理1.能迅速克服进入副回路的干扰7.1串级控制系统---特点越接近于“1”，则系统的控制性能越好越

2、接近于“零”，则系统的抗干扰能力越强。衡量控制系统控制性能和抗干扰能力的综合指标。该比值越大，系统的控制性能和抗干扰能力越强。2.改善了过程的动态特性，提高了系统的工作频率7.1串级控制系统---特点当主、副被控过程的时间常数比值一定时，副控制器的比例增益越大，串级控制系统的工作频率就越高；而当副控制器的比例放大系数一定时，时间常数比值越大，串级控制系统的工作频率也越高。系统工作频率提高，使系统的振荡周期缩短，从而提高整个系统的控制质量。3.对负荷和操作条件的变化适应性强7.1串级控制系统---特点副被控过程的等效放大系数：对非线性过程，如果

3、负荷变化过大，即偏离该工作点较远，若采用单回路控制系统，且不重新整定控制器参数，控制质量就会下降。当副被控过程或调节阀的放大系数随负荷变化时，对副被控过程等效放大系数的影响不大，因此不需要重新整定控制器参数；副回路是一个随动系统，当负荷或操作条件改变时，主控制器将改变其输出，调整副控制器的设定值，从而使系统能快速适应上述变化，保持较好的控制品质。副参数的选择-----必须是物理可测的，-----应使副回路调节过程的时间常数小，时间滞后小。目的：调节通道尽可能短，使等效的时间常数减小，提高整个系统的工作效率，加快反应速度，缩短调节时间，改善系统

4、的控制品质。（1）7.1串级控制系统---设计1.副回路的设计与副被控变量的选择（2）副回路应包括生产过程中变化剧烈、频繁而且幅度大的主要干扰扰动不能太多，否则使通道加长，时间常数变大，不利于副回路快速克服扰动。3）使主副过程的时间常数适当匹配原则上，主、副回路时间常数之比应在3—10范围内7.1串级控制系统---设计1.副回路的设计与副被控变量的选择当主、副回路的工作频率相互接近时，容易引起“共振”，即当一个参数发生振荡时，会使另一个参数也发生振荡，不利于生产正常进行。（4）副回路设计应考虑工艺上的合理性和经济性7.1串级控制系统---设计

5、1.副回路的设计与副被控变量的选择将冷剂液位作为副被控变量。该方案投资少，适用于对出口温度的控制质量要求不高场合以冷剂蒸发压力作为副被控变量，该方案投资多，但副回路相当灵敏，出口温度的控制质量比较高。主调节器起定值控制作用，副调节器起随动作用。主调节器选用PI或PID控制规律调节器选择P控制规律主参数是工艺操作的主要指标，允许波动的范围小，一般要求无余差副参数的设置是为了主参数的控制质量，可允许在一定的范围内变化，允许有余差2.主、副控制器控制规律的选择7.1串级控制系统---设计7.1串级控制系统---设计序号主被控过程(K01)副被控过程

6、(K02)调节阀(Kv)主控制器(Kc1)副控制器(Kc2)1正正正1正2正2正正负正负3负负正负负4负负负负正5负正正负正6负正负负负7正负正正负8正负负正正3.主、副控制器正、反作用方式参数整定实质——通过改变调节器的PID参数来,改善系统的静态和动态特性，以获得最佳控制质量。7.1串级控制系统---参数整定两步整定法逐步逼近法1）逐步逼近法1）在主回路断开的情况下，求取副调节器的整定参数，2）将副调节器的参数设置在所求的数值上，使串级控制系统主回路闭合，以求取主调节器的整定参数值，3）将主调节器参数设置在所求值上，再进行整定求出第二调节

7、器的整定参数值。7.1串级控制系统---参数整定1）整定求取副调节器的比例度和操作周期。2）求取主调节器的比例度和操作时间。3）计算主、副调节器的比例度，积分时间和微分时间的数值。4）必要时进行适当的调整，直到系统质量达到最佳为止。将副调节器的比例度置于所得数值上，把副回路作为主回路的一个环节用同样方法整定工况稳定，主回路闭合，主、副回路都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置100%，用单回路控制系统的衰减曲线法按先副后主，先比例，后积分，最后微分的整定程序，设置主、副调节器参数，再观察过渡过程曲线2）两步整定法7.1串级控制系统---参

8、数整定——根据副过程的特性或经验先确定副调节器的，然后再按照单回路控制系统的整定方法整定贮调节器的参数。（1）当生产工况稳定，系统在纯比例作用下，由KC1KC2≤0