《串级控制系统》PPT课件.ppt

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1、1例如精馏过程的控制目标：控制塔釜温度稳定方案1优点：将所有对温度的干扰都概括在控制回路内。缺点：当蒸汽压力波动较大时，由于温度对象滞后较大，单回路适用于蒸汽压力恒定的情况控制质量不理想。2FC进料1蒸汽2塔底采出方案2：控制蒸汽流量恒定方案2优点：能及时克服蒸汽压力的干扰对温度的影响缺点：不能克服进料流量、物料温度等其他因素对温度的影响。3增设一个蒸汽流量控制，如上图所示，是否可以稳定蒸汽流量呢？回答是否定的。这是因为：当进料增大时，提馏段温度下降，为了保持这一温度稳定，TC使V1开度增大，以增大蒸汽的供给量，随着蒸汽的增大，流量控制器FC开始动作，它要将V2关

2、小，力图使流量回到给定值。这样两套系统就会打架，结果哪套系统度不能正常运行；我们的目的是维持提馏段温度稳定，从而保证塔底产品的质量，二维持蒸汽流量恒定不是目的，流量的大小是允许改变的，何时改变与温度控制的需要而定。45常用的名词主变量与副变量；主对象与副对象；主控制器与副控制器；主回路与副回路。6Ø干扰作用于副对象f2引起F变化，控制器FC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T；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T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。由于副回路控

3、制通道短，时间常数小，所以当干扰进入副回路时，可以获得比单回路控制系统超前的控制作用，从而大大提高了控制质量。7Ø干扰作用于主对象f1变化→T↑→TC输出↓→FC设定值↓→FC输出↓→F↓所以，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。8Ø干扰同时作用于副回路和主对象fTTC输出FC设定值FC输出1FC输出fFFC输出2加强了控制作用，加快了控制过程。fTTC输出FC设定值FC输出1FC输出??fFFC输出2FC输出（部分）

4、互相抵消，阀稍稍动一点，即可使系统稳定。9在串级控制系统中，由于引入一个闭合的副回路，不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作用于主对象上的干扰也能加速克服。副回路具有先调、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。因此，在串级控制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。10一、系统结构的特点从系统结构来看，串级控制系统有主、副两个闭合回路；有主、副两个控制器；有分别测量主变量和副变量的两个测量变送器。在串级控制系统中，主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制

5、系统。11二、控制系统性能的特点1.能迅速克服进入副回路的干扰1213'F2(s)1由于F2(s)1Gc2GvG02Gm2而对于动态滞后较小的副回路，有GGGG1'c2v02m2F2F2142.能改善控制通道的动态特性，提高工作频率比较点后移15K02令Gc2Kc2,GvKv,Gm2Km2,G02,1T02s''K02K02G02(s)'1Kc2KvK02T02s1T02s16'K02K021Kc2KvK02Km2'T02T021Kc2KvK02Km2因为在任何条件下1+Kc2KvK02Km2>1,因此可得：'K02K02

6、'T02T02等效幅对象时间常数缩小，意味着对象的容量滞后减小，这就会使系统的反应速度加快，控制更为及时。在时间常数缩小的同时，放大倍数也缩小了，但这一缺陷可通过增大主控制器的放大倍数的办法加以弥补。17串级系统的特征方程为：K01令Gc1Kc1,Gc2Kc2,GvKv,G01,1T01s'TT010220's22s20T01T0200'21Kc1K02K01Km10'TT1801022'串级控制系统的工作频率为：21T01T021串0'2TT0102对同一过程，采用单回路控制方案，用同样

7、的分析方法，可得：'2''21T01T021单0'2TT0102若两种方案的阻尼系数相同，则有：'''串T01T02T01T021T01T02T01T01,TTTT1TTT'T单0102010201020202串单19结论：副回路改善了动特性、提高了响应速度和工作频率；当主、副时间常数比值一定，副调节器的比例系数越大，工作频率越高；同样，当比例系数一定，主、副时间常数比值越大，工作频率也越高。其结果使振荡周期缩短，提高了系统的控制质量。20等效副对象的放大系数为：副回路的等效放大系数为：1Kc2KvK02

8、Km2