串级均匀分程.ppt

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1、乘法器的设定稳态条件:IA=I0对DDZIII型仪表,乘法器的输入输出关系为第五章其他典型控制系统过程控制工程内容提要串级控制系统概述串级控制系统的工作过程串级控制系统的特点串级控制系统中副回路的确定主、副控制器控制规律及正、反作用的选择控制器参数的工程整定均匀控制系统均匀控制的目的均匀控制方案内容提要选择性控制系统基本概念选择性控制系统的类型积分饱和及其防止分程控制系统概述分程控制的应用场合分程控制的几个问题多冲量控制系统单回路控制系统的局限性单回路系统是过程控制最基本,结构最简单,应用最广泛的一种结构形式。对于更复杂的对象或

2、工艺要求更高的场合,单回路不能满足要求：1、对象时间常数或迟延时间很长。例如:当T很大,且：τ/T>1.0时2、被控对象存在强烈的非线性或时变特性时。3、受扰动影响很大，用单回路难以得到理想特性。4、工艺有更高的控制要求时，比如精度，快速性等5.1串级控制系统一、概述当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。举例说明串级控制系统的结构及其工作原理管式加热炉出口温度控制系统可延长炉子寿命，防止炉管烧坏；可保证后面精馏分离的质量。控制好温度5.1串级控制系统在实际生产过程中，特别是当加热炉的燃料压力或燃料本身的

3、热值有较大波动时，该简单控制系统的控制质量往往很差，原料油的出口温度波动较大，难以满足生产上的要求。根据原油出口温度的变化来控制燃料阀门的开度加热炉出口温度控制被控参数：原油出口温度控制参数：燃料流量测量变送器：温度传感器TT执行器：调节阀控制器：TC（气开式还是气关式）（反作用还是正作用）5.1串级控制系统当燃料压力或燃料本身的热值变化后，先影响炉膛的温度，然后通过传热过程才能逐渐影响原料油的出口温度，这个通道容量滞后很大，时间常数约15min左右，反应缓慢，而温度控制器TC是根据原料油的出口温度与给定值的偏差工作的。所以当干

4、扰作用在对象上后，并不能较快地产生控制作用以克服干扰被控变量的影响。当工艺上要求原料油的出口温度非常严格时，为了解决容量滞后问题，还需对加热炉的工艺作进一步分析。原因5.1串级控制系统以原料油出口温度为主要被控变量的炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统管式加热炉出口温度串级控制系统管式加热炉出口温度串级控制系统的方块图5.1串级控制系统在上述控制系统中，有两个控制器T1C和T2C，接收来自对象不同部位的测量信号θ1和θ2。T1C的输出作为T2C的给定值，而后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构看，这两个控制器是串接工作

5、的。几个串级控制系统中常用的名词主变量工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。5.1串级控制系统主对象用主变量表征其特性的生产设备。主变量副变量间的通道特性副对象用副变量表征其特性的工艺生产设备。副变量与操纵变量间的通道特性主控制器按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。副变量串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。5.1串级控制系统主回路由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路。副回路由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回

6、路。其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与其给定值的偏差而工作的那个控制器。副控制器5.1串级控制系统串级控制系统典型方块图5.1串级控制系统二、串级控制系统的工作过程以管式加热炉为例，来说明串级控制系统是如何有效地克服滞后提高控制质量的。假定执行器采用气开形式，断气时关闭控制阀，以防止炉管烧坏而酿成事故，温度控制器T1C和T2C都采用反作用方向。5.1串级控制系统1.干扰进入副回路F2引起θ2变化，控制器T2C及时进行控制，使其很快稳定下来。二次扰动F2燃油压力波动使得流量F↑→θ2↑→T2C↓(反作用)→V↓(气开

7、阀)→F↓（a如果干扰量小，经过副回路控制后，F2一般影响不到温度θ1；b如果干扰量大，其大部分影响为副回路所克服，波及到被控变量温度θ1再由主回路进一步控制，彻底消除干扰的影响，使被控变量回复到给定值。）5.1串级控制系统由于副回路控制通道短，时间常数小，所以当干扰进入回路时，可以获得比单回路控制系统超前的控制作用，有效地克服燃料油压力或热值变化对原料油出口温度的影响，从而大大提高了控制质量。小结5.1串级控制系统2.干扰作用于主对象F1变化→θ1↑→T1C输出↓(反作用)→T2C设定值↓(反作用)→T2C输出↓→恢复给定值所

8、以，在串级控制系统中，如果干扰作用于主对象，由于副回路的存在，可以及时改变副变量的数值，以达到稳定主变量的目的。控制器当给定值不变，被控变量测量值增加时，控制器的输出也增加，称为“正作用”方向，或者当测量值不变，给定值减小时，控制器的输出增加的称为“正作用”方向