化工仪表与自动控制 教学课件 作者 高娟 王世荣 主编6复杂控制系统.ppt

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1、复杂控制学习目标能力目标：●了解工业锅炉的汽包液位的检测和控制●学会查阅资料知识目标：●了解复杂控制系统的种类●掌握串级控制系统●了解其他复杂的控制系统●掌握盐水串级控制系统的构成基本内容123☆复杂控制系统☆工业应用案例-大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制系统6.1复杂控制系统简单控制系统的特点是组成简单，需要自动化仪表少，设备投资省，维修、投运和整定都比较简单，能解决生产中大量的定值控制问题，随着生产的发展，工艺的革新，生产过程的大型化和复杂化，现代化生产往往对产品的质量提出更高的要求,生产过程中的某些特殊要求，如物料配比、前后生产工序协调、安全生产软保护等问题，

2、这些问题都是简单控制系统所不能胜任的，因此，相应地就出现了一些与简单控制系统不同的其它控制形式，这些控制系统统称为复杂控制系统。6.1复杂控制系统根据根据系统的结构和所担负的任务复杂控制系统串级控制系统均匀控制系统比值控制系统分程控制系统前馈控制系统取代控制系统三冲量控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理举例说明串级控制系统的结构及其工作原理6.1复杂控制系统管式加热炉是炼油、化工生产中重要装置之一。延长炉子寿命，防止炉管烧坏；保证后面精馏分离的质量。控制好温度6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理6.1复杂控制系统根据原油出口温度的变化来

3、控制燃料阀门的开度，即改变燃料量来维持原油出口温度保持在工艺所规定的数值上，这是一个简单控制系统。图6-1管式加热炉出口温度控制系统简单控制系统的设计如果对温度的误差范围要求不高，而加热炉的燃料压力、燃料本身的热值波动不大，上述控制方案是可行的。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。缺点6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理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

4、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6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理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6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理管式加热炉出口温度串级控制系统的方块图6.1复杂控制系统6.

5、1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理在上述控制系统中，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的。分析6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理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。主对象为主变量表征其特性的生产设备。副对象为副变量表征其特性的工艺生产设备。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。6.1复杂控制系统6.1.1串级

6、控制系统(1)串级控制系统组成原理几个串级控制系统中常用的名词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。其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。副控制器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路。6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理串级控制系统典型方块图6.1复杂控制系统6.1.1串级控制系统(1)串级控制系统组成原理（2）串级控制系统的工作过程管式加热炉出口温度串级

7、控制系统执行器—气开，断气时关闭控制阀TC1、TC2—反作用方向6.1复杂控制系统6.1.1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,如果干扰量小，经过副回路控制后，F2一般影响不到温度θ1；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。6.1复杂控制系统（2）串级控制系统的工作过程6.1.1串级控制系统1）干扰进入副回路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