过程控制系统及仪表 教学课件 作者 张勇 16串级参数整定.ppt

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1、第五节重点：串级控制系统的运行：串级系统的投运串级系统的参数整定：逐步逼近法、两步法、一步法第五节串级控制系统的运行转换开关投向上方时，系统呈串级运行状态，投向下方时，则呈主控工作状态。1．投主控的步骤（1）主控制器置于“手动”位置，转换开关打到“主控”位置，通过主控制器的手操作器进行遥控。这时，副控制器的输出送假负载。（2）当遥控使主变量等于工艺规定的设定值并且稳定后，在偏差表指示为零的时刻，将主控制器切换开关打到“自动”位置，系统即呈现主控工作状态。电动Ⅲ型控制器“手动”切换到“自动”时是无扰切换。切换后系统以主控状态在给定值附近自

2、动运行。也可在偏差较小时，将主控制器切换到“自动”位置，由系统自动运行使主变量向给定值靠拢，然后以主控状态在给定值附近自动运行。2．主控转串级的投运步骤（1）先做平衡，将副控制器切换开关打到“硬手动”或“软手动”位置，并调节副控制器的手动操作器，使其手动输出等于主控制器的自动输出，然后将转换开关由主控打到串级位置，此时控制系统即成副环遥控工作状态。这时，主控制器的输出送副控制器的外给定。（2）将主控制器切换开关打到“硬手动”或“软手动”位置并调节其手动操作器，使副控制器的偏差表指示为零，然后将副控制器的切换开关打到“自动”位置，这时系统

3、则成副环自控工作状态。或者仿照主控制器切换时的做法，在偏差较小时，将副控制器切换到“自动”位置，由系统自动运行使副变量向主控制器的手动输出（副控制器的设定值）靠拢，然后成副环自动运行状态。（3）主环遥控使主变量向设定值靠拢，在副环控制稳定且主控制器偏差表指示等于零的时刻，将主控制器的切换开关打到“自动”位置，这时系统则成串级控制工作状态。或者在偏差较小时，将主控制器切换到“自动”位置，系统成串级控制工作状态，再由系统自动运行使主变量向给定值靠拢并在给定值附近自动运行。3．串级转主控的投运步骤（1）先做平衡，调节副控制器的“硬手动”操作器

4、，使副控制器的手动输出等于副控制器的自动输出，然后立即将副控制器的切换开关由“自动”打到“硬手动”位置，系统则成副环硬手操遥控工作状态。因事先平衡，切换前后副控制器的输出是一样的，故是无扰切换。也可直接将副控制器切换到“软手动”位置，系统则成副环软手操遥控工作状态。电动Ⅲ型控制器“自动”切换到“软手动”时是无扰切换，无需事先平衡。（2）将主控制器切换开关打到“硬手动”或“软手动”位置，并调节主控制器的手操作器，使主控制器的手动输出等于副控制器的手动输出，然后将转换开关从“串级”打到“主控”位置，于是控制系统呈主环遥控工作状态。这时，副控

5、制器的输出又送假负载。（3）主环遥控稳定，并且主变量偏差等于零的时刻，迅速将主控制器的切换开关由“手动”打到“自动”位置，于是系统又回复成主控工作状态。或者，在主变量偏差较小时，将主控制器切换到“自动”位置，回复成主控工作状态，然后由系统自动运行使主变量向给定值靠拢并在给定值附近自动运行。对于电动Ⅲ型仪表组成的控制系统，在主控和串级两种工作状态的切换过程中，有两点需注意，一是尽管电动Ⅲ型控制器“手动”切“自动”是无扰切换，但为避免系统切换时产生过大的波动，切换时应事先消除偏差或使偏差尽可能小些；二是“自动”切“硬手动”和“转换开关”切换

6、时，需要事先平衡，才能做到无扰切换。本章小结本章介绍了串级控制系统的构成及工作过程，还比较深入的分析了串及控制系统的特点，由于副回路改善了对象的特性，使（1）系统的时间常数减小了；（2）工作频率提高了；（3）对二次干扰有很强的克服能力；（4）对负荷变化有一定的适应性。因此，串级控制系统的稳定性、快速性和准确性都比单回路控制系统好，使它在所有常规复杂控制系统中获得了最广泛的应用。由于串级控制系统比单回路控制系统多用一套检测和控制仪表，投资费用有所提高，并且控制器的参数整定也麻烦一些，因此，凡是用单回路控制系统能满足工艺提出的控制质量要求的

7、，就不必用串级控制系统。只有在对象的控制通道的时间常数较长，容量滞后较大，系统存在变化剧烈和幅值很大的干扰，负荷变化较大，而被控对象又有较大非线性的场合，才选用串级控制系统。为了使串级控制系统的特点得到充分的发挥，在系统设计时首先注意到副回路的选择，其原则是：首先应将主要干扰尽量包含在副回路中；其次，应使主、副对象时间常数匹配合理，以防共振；此外，还应保证工艺的合理性、实现的可能性和经济性等。在串级控制系统中，一般对主变量的控制质量要求较高，所以主控制器选用PI作用，以达到对主变量的无差控制；对温度对象则选用PID作用；而副控制器多为P

8、作用，有时候也为PI作用。控制器正、反作用方式的选择是系统设计内容之一，也应重视。串级控制系统控制器的参数整定有逐步逼近法、两步法和一步法三种，尤其是一步法更显得简单，因而获得广泛应用。