过程控制第4章s1讲课稿.ppt

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1、过程控制第4章S1方案1不能满足控制质量要求（温度波动小于±2℃）的原因控制通道的时间常数较大（15分钟）。在供油阀门开度一定时，当供油压力变化，将引起燃油流量的变化，导致炉内温度变化，最后导致原油出口温度的变化，该过程需要较长的时间，通过检测原油出口温度去调节燃油阀门，其控制作用严重滞后。2简单控制方案之二（单回路控制方案2）根据燃油阀门出口的流量，调节燃油阀门的开度。被控量为燃油阀门出口“流量”，控制量为阀门“开度”。FC流量检测流量控制燃料油FT原油燃油流量设定3方案2仍不能满足控制质量要求的原因在本方案中，控制通道短，控制及时，可很好地

2、保证燃油流量的稳定，从而保证进而炉体燃烧的燃油量为定值。但炉内燃烧温度不仅与燃油量有关，还与燃油的燃烧值、炉堂压力等因素有关，原油出口温度，更与盘管传热、管内原油流量等因素有关。4复杂控制方案之串级控制方案将两个单回路控制系统串联起来，离最终被控对象近的作为主控制回路，较远的作为副控制回路。FC流量检测流量控制燃料油FT原油TCTT原油出温设定原油出温检测燃油流量设定54选取炉出口温度为主被控参数（主参数），选取炉膛温度为副被控参数（副参数），把炉出口温度调节器的输出作为炉膛温度的给定值就构成了图4---2的炉出口温度与4---3的炉膛温度的串

3、级控制系统。6串级控制系统组成框图主控制器的输出作为副控制器的设定值；主、副控制有各自不同的被控量，但控制量相同。副过程将影响最终被控量（主被控量）的主要因素f2、f3引入的过程。主过程将影响最终被控量（主被控量）的其他因素f1引入的过程。主控制器副控制器副变送器主变送器副过程（炉膛温）主过程（石油出温）控制阀门R1(s)f1(s)Y1(s)Z1(s)R2(s)F2、3(s)Y2(s)Z2(s)7串级控制系统的工作过程扰动作用于副回路扰动作用于主过程扰动同时作用于副回路和主过程8扰动作用于副回路结论：因为副回路的干扰（f2、3）远离主被控量，因此

4、副控制器首先进行调节，若该干扰较小，在副控器的及时调节下，达到稳定，干扰将不会传到主控回路。若干扰较大，在副空器的调节下，将会大大削弱，有利于主控器的调节。9扰动作用于主过程结论：副控器的引入将不会影响主控器对进入主控回路干扰（D1）的调节。设D1使Y1增加的情况，则调节过程如下：主、副控制器均为反作用，调节阀为气开阀，E=（测量值－设定值），U为控制器输出，Z为检测值。10扰动同时作用于副回路和主过程结论：控制作用加大，抗干扰能力增强此时可分为两种情况：a.D1、D2干扰，使主、副被控量同向变化（均增加或均减小）设D1使Y1增加，D2使Y2增加

5、的情况，则调节过程如下：11b.D1、D2干扰，使主、副被控量反向变化（一个增加，另一个减小）设D1使Y1增加，D2使Y2减小的情况，则调节过程如下：12分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。134三、串级控制系统的设计1、主、副回路的设计串级控制系统的设计主要是副参数的选择和副回路的设计以及主、副回路关系的考虑。设计原则：1）副回路应包括尽可能多的扰动2）应使主、副过程的时间常数适当匹配1

6、442、主、副调节器控制规律的选择1、选择规律的基础：主调节器起定值控制作用；副调节器起随动控制作用2、主调节器的选择：PI和PID控制规律3、副调节器的选择：P控制规律1543、主、副调节器正、反作用方式的确定主、副调节器正、反作用方式的选择原则：使整个控制系统构成负反馈系统主、副调节器正、反作用方式的检验：当炉出口温度升高时，主调节器输出应减小，即副调节器的给定值减小，为此，副调节器输出减小，使调节阀开度减小。这样，进入加热炉的燃料油减小，从而使炉膛温度和出口温度降低。164四、串级控制系统调节器参数的整定串级控制系统常用的整定方法：两步整定

7、法、逐步逼近法1、两步整定法：是指第一步整定副调节器参数，第二步整定主调节器参数步骤：1）工况稳定、主回路闭合，主、副调节器都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置于100%，用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调节器的比例度δ2s和操作周期T2s；1742）将副调节器的比例度置于所求得的数值δ2s上，把副回路作为主回路的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调节器的比例度δ1s和操作周期T1s3）根据求得δ1s、T1s、δ2s、T2s数值，按单回路系统衰减曲线法整定公式计算主、副调节器的比例度δ、积分时间T1和微分时间TD的数值4）按先副

8、后主、先比例后积分的整定程序，设置主、副调节器的参数，再观察过渡过程曲线，必要时进行适当调整，知道系统质量达到最佳。1842、逐步逼近法