化工仪表及自动化课件第七复杂控制系统.ppt

《化工仪表及自动化课件第七复杂控制系统.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一般情况下，单回路控制系统都能满足大部分生产控制要求。但当被控对象的容量滞后比较大，负荷变化比较剧烈、频繁，或者工艺对产品质量要求很高，此时单回路控制系统就很难满足控制要求，这就需要设计复杂的控制系统对生产流程加以控制。复杂控制系统种类繁多，根据系统的结构和所负担的任务来说，常见的复杂控制系统分为两大类：①提高响应曲线性能指标的控制系统，如串级、前馈、纯滞后补偿等。②按某些特定要求而开发的系统，如比值、均匀、分程、选择、推断等。在复杂控制系统中，有两个被控过程、两套测量变送装置、两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。串级控制系统方块图一、基本原理及结构第一节、串级控

2、制系统管式加热炉出口温度控制系统温度控制器执行器炉膛炉膛壁出口管温度检测变送器设定+系统方框图加热炉出炉温度串联控制系统解决滞后时间大与控制质量要求高之间的矛盾，保持加热炉出口温度为某一定值主控制器副控制器执行器温度对象2温度对象1θ1测量变送器设定+θ2测量变送器串级控制系统方块图主控制器副控制器执行器温度对象2温度对象1θ1测量变送器设定+θ2测量变送器主控制器副控制器执行器副对象主对象主测量、变送器设定+副测量、变送器二、串级控制系统工作过程1、干扰进入副回路主控制器副控制器执行器温度对象2温度对象1θ1测量变送器设定+θ2测量变送器2、干扰作用于主对象主控制器副控制器执

3、行器温度对象2温度对象1θ1测量变送器设定+θ2测量变送器主控制器副控制器执行器副对象主对象主测量、变送器设定+副测量、变送器3、干扰同时作用于副回路和主对象●在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特征，使控制过程加快，具有超前控制的作用。Y对象2控制阀副控制器测量变送2对象1测量变送1主控制器F2F1XcbaY对象2X控制阀控制阀对象1F2F1测量变送abc单回路控制系统串级控制系统三、串级控制系统的特点●在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路；有两个控制器：主控制器和副控制器；有两个测量变送器。设定值控制阀流量控制器干扰测量变送温度控制器温

4、度对象干扰测量变送釜温流量对象●串级控制系统由于增加了副回路，具有有一定的自适应能力。设定值控制阀副控制器干扰副测量变送主控制器主对象干扰主测量变送主变量副对象主副变量间应有一定的内在联系系统的主要干扰应包围在副回路中在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配，防止共振的发生当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后四、串级控制系统中副回路的确定1、主、副变量间应有一定的联系（1）选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量（2）选择的副变量就是操作变量本身。蒸汽进料精馏塔FCTC2、系

5、统的主要干扰应包围在副回路中PCTC3、在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰PCTC4、副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配，防止共振的发生5、当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择1、控制规律的选择设定值控制阀副控制器干扰副测量变送主控制器主对象干扰主测量变送主变量副对象串级控制系统中主、副控制器的控制规律选择都应按照工艺要求来进行。主控制器一般选用PID控制规律，副控制器一般可选P控制规律。2、控制器正、反作用选择副控制器作用方式的确定，与简单控制系统相同。主控制器副控

6、制器执行器副对象主对象主测量、变送器设定+副测量、变送器当主、副变量在增加（或减小）时，为使主、副变量减小（或增加），要求控制阀的作用方向是一致的时候，主控制器应选择反作用；反之选正作用。主控制器副控制器执行器副对象主对象主测量、变送器设定+副测量、变送器主副控制器正反作用的选择实例主控制器副控制器执行器温度对象2温度对象1θ1测量变送器设定+θ2测量变送器主副控制器正反作用的选择实例设定值控制阀流量控制器测量变送温度控制器温度对象测量变送釜温流量对象蒸汽进料精馏塔FCTC被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能

7、满足质量指标控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大六、串级控制系统适应的场合温度控制器流量控制器控制阀管道干燥器温度测量变送器设定+流量测量变送器比值控制系统-----实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统主物料-------处于主导地位的物料表征该物料的参数为主动量Q1（主流量）从物料--------随主物料的变化呈比例的变化的另一种物料，表征该物料的参数从动量Q2（副流量）主流量第二节、比值控制系统1、单闭环比值控制系统F1CF2CQ1