串级控制系统.ppt

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1、串级控制系统CascadeControlSystem单回路PID控制系统回顾什么是单回路控制系统？被控变量的选择原则？操纵变量的选择选择？执行器的选择需要考虑哪些因素？测量变送装置的选择需要考虑哪些因素？控制器的选择需要考虑哪些因素？比例度、积分时间、微分时间分别对过渡过程有什么样的影响？课堂提问采用PI控制，Ti调小时为保持系统稳定性，比例度应该怎样变化？工程整定方法有哪几种？主要步骤是什么？系统的投运是使执行器从手动平稳过渡到自动状态，该说法对不对？调大×主要内容了解串级控制系统的概念与特点；掌握串级控制系

2、统的方框图表示法；结合控制原理，掌握串级系统的分析方法；了解串级控制系统的设计原则；掌握串级控制系统的参数整定方法；反应釜温度单回路控制系统操纵变量：被控变量：控制规律：冷却剂流量反应温度PID夹套槽壁系统控制与扰动的分析干扰变量的影响：冷却水入口温度变化→夹套内冷却水温度变化→槽壁温度变化→反应槽温度变化控制变量的影响：冷却水调节阀开度变化→冷却水流量变化→夹套内冷却水温度变化→槽壁温度变化→反应槽温度变化问题：从扰动开始至调节器动作，滞后较大，特别对于大容量的反应槽，滞后更大。解决方法夹套冷却水温度T2比反

3、应槽温度T1能更快地感受到来自干扰（冷却水入口温度）以及来自控制的影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2以尽快地克服冷却水方面的扰动。但TC2的设定值应根据T1的控制要求作相应的变化（这一要求可用反应温度调节器TC1来自动实现）。“串级控制”反应器温度的串级控制方案特点：两个调节器串在一起工作，调节器TC2通过调节冷却剂量以克服冷却水方面的扰动；调节器TC1通过调节夹套内水温的设定值以保证反应温度维持在工艺所希望的某一给定值。反应器温度串级控制框图串级控制系统的框图通用的串级控制系统主控制器调节阀副对象主

4、对象主测量变送二次扰动一次扰动副控制器副测量变送－－主设定值主被控变量副被控变量副回路随动控制系统定值控制系统主回路副设定值定义:两个控制器串联，两个被控对象，两个测量变送装置，一个执行器，两个回路主控制器的输出作为副控制器的设定值由副控制器的输出去操纵控制阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果串级控制系统串级控制系统的名词术语主被控变量：生产过程中的工艺控制指标。副被控变量：为了稳定主被控变量而引入的中间辅助变量。主被控对象：生产过程中要控制的生产设备、装置。副被控对象：表征副被控变量特性的设备（输入量为操纵

5、变量，输出量为副被控变量）。反应槽内的温度夹套内的温度反应槽夹套主控制器：按主被控变量的测量值与设定值的偏差而工作，其输出为副被控变量的设定值。副控制器：设定值是主控制器的输出。主设定值副设定值主测量值副测量值串级控制系统的名词术语TC1TC2副回路:串级控制系统内部。包含：副控制器、执行器、副被控对象、副测量变送器。主回路：主控制器、副回路、主被控对象、主测量变送器。一次扰动二次扰动串级控制系统的名词术语串级控制系统主回路为定值控制系统设定值固定副回路为随动控制系统设定值由主控制器的输出提供，随主控制器输出的

6、变化而变化。串级控制系统的控制过程分析一次扰动二次扰动串级与单回路控制simulink仿真串级与单回路控制simulink仿真调节时间18060余差00串级与单回路控制simulink仿真二次扰动最大偏差0.270.013串级控制系统的特点及应用范围1、两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统，其中主回路是定值控制，副回路是随动控制2、副回路的引入，大大克服了二次扰动对系统被调量的影响3、迅速克服进入副回路扰动的影响，提高系统的抗扰动能力4、对负荷变化有一定的自适应能力（适应操作条件的变化）特点副回路具有先调、

7、粗调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。应用范围1、纯滞后大2、容量滞后大3、扰动变化剧烈、幅值大4、具有非线性特性的过程容量滞后：物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的滞后。纯滞后：介质的输送由于有一段距离需要一段时间而引起的滞后。污水处理加药控制系统污水处理混凝加药单回路控制系统溶液池混合池反应池沉淀池污水图混凝加药单回路控制方案浊度控制器浊度计污水处理混凝加药串级控制系统溶液池混合池反应池沉淀池污水图混凝加药串级控制方案FTFC浊度控制器浊

8、度计串级控制系统的设计主、副被控变量主、副控制器执行器主、副测量变送装置投运与参数整定主被控变量的选择主被控变量（简称主变量）的选择与简单控制系统被控变量的选择原则相同。①被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量。②被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。主被控变量的选择③尽量采用直接指标作为被控