最新串级控制系统通用方块图课件PPT.ppt

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1、串级控制系统通用方块图2第7章复杂控制系统复杂控制系统凡是结构上比单回路控制系统复杂或控制目的较特殊的控制系统，都称为复杂控制系统。特点：通常包含有两个以上的变送器、控制器或者执行器，构成的回路数也多于一个，所以，复杂控制系统又称为多回路控制系统。3§7-1串级控制系统一、串级控制系统的结构管式加热炉是石化工业中的重要装置之一，工艺上要求被加热油料炉出口温度的波动范围应控制±2℃内。7串级控制系统中常见的专用名词介绍：主变量—串级控制系统中起主导作用的被控变量，是过程中主要控制的工艺指标。副变量—串级控制系统中为了稳定主变量而引入的辅助变量。炉出口温

2、度炉膛温度8主对象—由主变量表征其主要特征的工艺设备或过程，其输入量为副变量，输出量为主变量。副对象—由副变量表征其特性的工艺生产设备或过程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。炉出口温度对象炉膛温度对象9主控制器—按主变量的测量值与给定值的偏差进行工作的控制器，其输出作为副控制器的给定值。副控制器—按副变量的测量值与主控制器的输出信号的偏差进行工作的控制器，其输出直接控制执行器的动作。炉出口温度控制器炉膛温度控制器10主回路—由主测量变送器、主控制器、副回路等效环节和主对象组成的闭合回路，又称外环或主环。副回路—由副测量变送器、副控制器、执行

3、器和副对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。11方块图：工艺控制流程图：12串级控制系统通用方块图:13串级控制系统在结构上具有如下特点：在串级控制系统中，有两个闭环负反馈回路，每个回路都有自己的控制器、测量变送器和对象，但只有一个执行器。两个控制器采用串联控制方式，主控制器的输出作为副控制器的给定值，而由副控制器的输出来控制执行器的动作。主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动控制系统。14二、主、副控制器正、反作用的确定主、副控制器确定顺序：“先副后主”的原则副控制器的选择原则：副控制器的正、反作用只与副回路中的各个环节有关，而与主回路无关。

4、在简单控制系统中介绍的各环节规定符号“乘积为负”的判别准则，同样适用于串级控制系统副控制器正、反作用的选择。（副控制器±）（执行器±）（副对象±）（副变送器±）=（一）15主控制器的选择原则：主控制器的正、反作用只与主对象有关，而与副回路无关。分析：副回路是一个随动系统，它的最终控制结果总是要使副变量（副回路的输出）跟随主控制器的输出（副回路的输入）而变化，也就是说，当副同路的输入增加时，副回路的输出也要增加，由此可见，副回路也是一个“+”环节。主测量变送是一个“+”环节。所以，主控制器的正、反作用就只取决于主对象的符号。为了保证回路中各环节总的符号

5、乘积为负，当主对象的符号为“+”时，主控制器必须是“－”号，即选择反作用；而当主对象的符号为“－”时，主控制器必须是“+”号，选择正作用。16【例题】如图所示的精馏塔提馏段温度与加热蒸汽流量串级控制系统中，执行器选为气关式，试确定主、副控制器的正、反作用。17副回路：执行器—气关式，符号为“-”；副对象—执行器的阀门开度增大时，副变量蒸汽　　　　　　流量也增大，故副对象的符号为“+”。副变送器—符号也为“+”。根据回路各环节符号“乘积为负”的判别公式，副控制器的符号必须取“+"，即应选择正作用。“先副后主”的原则18主回路：当蒸汽流量增大时，主变量提

6、馏段的温度将上升，故主对象的符号为“+”。所以，主控制器应选择“-”，反作用。19【练习题】如图的串级控制系统，执行器选为气开阀，试确定主、副控制器的正、反作用。-++++-20三、串级控制系统的工作过程工艺要求执行器选为气开式，炉出口温度控制器T１C和炉膛温度控制器T２C均采用反作用工作方式，分析系统的工作过程。21干扰作用于副回路：当燃料管网压力增大，-++++-炉膛T2↑，炉膛T2↓阀门开度↓，T2C↓，T2T↑，导致燃料量↑22干扰作用于主回路：当原料流量增加，-++++-导致出料温度T1↓，T1↑副环随动+，T2↑，T1C↑，T1T↓，副环

7、为随动控制系统+23干扰同时作用于主、副回路：-++++-当原料温度升高，导致出料温度T1↑；当燃料管网压力增大，炉膛T2↑；副回路：T2T↑，偏差↑↑，T2C↓↓，阀开度↓，T1↓T1C↓，主回路：T1T↑，24四、串级控制系统的特点及应用场合串级控制系统与简单控制系统相比，由于在结构上多了一个副回路，因而，在相同的干扰作用下，其控制质量是单回路控制系统无法比拟的。串级控制系统在工作性能上的主要特点：1．对于进入副回路的干扰具有极强的克服能力。2．改善了控制系统的动态特性，提高了工作频率。3.对负荷和操作条件的变化具有一定的适应能力。串级控制系统的

8、适应场合：主要适合于被控对象的容量滞后或纯滞后时间较大，干扰作用强而且频繁，或者生产负荷经常大范围波动，简单