過程控制課件資料PPT課件

1、17:181 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控參數(shù)被控參數(shù)干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值反作用反作用正作用正作用正作用正作用正作用正作用簡(jiǎn)單的判定方法：閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。簡(jiǎn)單的判定方法：閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。PIDPID控制率及參數(shù)整定控制率及參數(shù)整定第1頁/共27頁17:182解決辦法：串級(jí)控制解決辦法：串級(jí)控制第2頁/共27頁17:183串級(jí)控制串級(jí)控制第3頁/共27頁17:184n系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變量，副變量是系統(tǒng)有兩

2、個(gè)閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變量，副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。n主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值。主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第4頁/共27頁17:1856.1.2 6.1.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的控制效果串級(jí)控制系統(tǒng)的控制效果1.1.能迅速克服二次干擾能迅速克服二次干擾 202*02220221cvmYsGsGsFsGs Gs Gs Gs 202*02220221cvmYsGsGsFsGs Gs Gs Gs第5頁/共27頁17:186 *102

3、01*212020111ccvmY sGs GsFsGs Gs Gs Gs Gs Gs 1120201112020111ccvccvmY sGs Gs Gs Gs GsXsGs Gs Gs Gs Gs Gs *10201*212020111ccvmY sGs GsFsGs Gs Gs Gs Gs Gs 1120201112020111ccvccvmY sGs Gs Gs Gs GsXsGs Gs Gs Gs Gs Gs第6頁/共27頁17:187 111212ccvYsXsKKKYsFs 控制能力和抗干擾能力綜合定義為：控制能力和抗干擾能力綜合定義為： sGsGsGsFsYsXsYvcc212

4、11122( )CCGsK( )VVGsK11)(ccKsG第7頁/共27頁17:188 sGsGsGsGsGsGsGsGsGsXsYmvcvc101020102111 sGsGsGsGsGsGsFsYmvc1020102211 控制能力和抗干擾能力綜合為：控制能力和抗干擾能力綜合為： sGsGsFsYsXsYvc2111( )CCG sK( )VVG sK sGsGsGsGsGsGsGsGsGsXsYmvcvc101020102111 sGsGsGsGsGsGsGsFsYmvc101020102211 sGsGsFsYsXsYvc2111第8頁/共27頁17:189 1112cvY sXsK

5、 KY sFs12CCCK KK一般情況下有：一般情況下有：結(jié)論：提高了控制質(zhì)量結(jié)論：提高了控制質(zhì)量 111212ccvY sXsK K KY sFs單回路系統(tǒng)單回路系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)第9頁/共27頁17:18102.2.能改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性，提高工作頻率能改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性，提高工作頻率（1 1）等效時(shí)間常數(shù)減小，響應(yīng)速度加快；）等效時(shí)間常數(shù)減小，響應(yīng)速度加快； 22020220222022( )( )( )1cvcvcvmYsGs Gs GsGsGs G s GsXsGs Gs Gs Gs單回路系統(tǒng)單回路系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng) 22020220222022( )(

6、)( )1cvcvcvmYsGs Gs GsGsGs G s GsXsGs Gs Gs Gs第10頁/共27頁17:18110202022222( )1 ,( ),( ),( )ccvvmmG sKT sGsKG sKGsK2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmKK KT sGsKK KKT sKK KKK KKKTT ssKK KK0202TT 22020220222022( )( )( )1cvcvcvmY sGs G s GsGsG s G s G sX sGs G s Gs Gs 22020220222022( )(

7、)( )1cvcvcvmYsGs Gs GsGsGs G s GsXsGs Gs Gs Gs2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmKK KT sGsKK KKT sKK KKK KKKTT ssKK KK第11頁/共27頁17:1812串級(jí)系統(tǒng)的特征方程為：串級(jí)系統(tǒng)的特征方程為： 10201110cmGs Gs Gs Gs 010101111102/1 ,( )ccmmGsKT sGsKGsKGs10201102011/110cmK K K KT sT s(2)(2)提高了系統(tǒng)的工作頻率提高了系統(tǒng)的工作頻率2020202220

8、202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmK K KT sGsK K K KT sK K KK K K KKTT ssK K K K2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmK K KT sGsK K K KT sK K KK K K KKTT ssK K K K第12頁/共27頁17:181320102120110102010210ccmTTK KK KssT TT T01020010221020110010221cmTTT TKKKKT T220020ss串級(jí)控制系統(tǒng)的工作頻率為：串

9、級(jí)控制系統(tǒng)的工作頻率為：02100201220211TTTT串第13頁/共27頁17:181402100201220211TTTT 串用同樣的分析方法，可得：用同樣的分析方法，可得：020102012 2 0211TTTT 單 sGsGsGsGsGsGsGsGsGsXsYmvcvc101020102111 sGsGsGsGsGsGsGsGsGsXsYmvcvc101020102111 串級(jí)控制系統(tǒng)：串級(jí)控制系統(tǒng)：第14頁/共27頁17:1815若兩種方案的阻尼系數(shù)相同，則有：若兩種方案的阻尼系數(shù)相同，則有：02010201020102010201020111TTTTTTTTTTTT單串0201

10、0201TTTT單串副回路改善了動(dòng)特性、提高了響應(yīng)速度和工作頻率；副回路改善了動(dòng)特性、提高了響應(yīng)速度和工作頻率；當(dāng)主、副時(shí)間常數(shù)比值一定，副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)越大，工作頻率越高；當(dāng)主、副時(shí)間常數(shù)比值一定，副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)越大，工作頻率越高；同樣，當(dāng)比例系數(shù)一定，主、副時(shí)間常數(shù)比值越大，工作頻率也越高。同樣，當(dāng)比例系數(shù)一定，主、副時(shí)間常數(shù)比值越大，工作頻率也越高。其結(jié)果使振蕩周期縮短，提高了系統(tǒng)的控制質(zhì)量。其結(jié)果使振蕩周期縮短，提高了系統(tǒng)的控制質(zhì)量。結(jié)論：結(jié)論：2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmKK KT sGsKK KKT

11、 sKK KKK KKKTT ssKK KK2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmK K KT sGsK K KKT sK K KK K KKKTT ssK K KK第15頁/共27頁17:18163 3 能適應(yīng)負(fù)荷和操作條件的劇烈變化能適應(yīng)負(fù)荷和操作條件的劇烈變化副回路的等效放大系數(shù)為：副回路的等效放大系數(shù)為：2020220221cvcvmKK KKKK KK2022021cvmK k K KK幾乎不變2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmKK KT sGs

12、KK KKT sKK KKK KKKTT ssKK KK2020202220202202220202020222021( )111111cvcvmcvcvmcvmKK KT sGsKK KKT sKK KKK KKKTT ssKK KK第16頁/共27頁17:18172 2）能改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力；）能改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力；3 3）對(duì)非線性情況下的負(fù)荷或操作條件的變化有一定的適應(yīng)能力。）對(duì)非線性情況下的負(fù)荷或操作條件的變化有一定的適應(yīng)能力。綜上所述，串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：綜上所述，串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：1 1）對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)

13、的抑制能力；）對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的抑制能力； 調(diào)節(jié)效果比較調(diào)節(jié)效果比較串級(jí)控制串級(jí)控制單回路控制單回路控制ty第17頁/共27頁17:18186.1.3 6.1.3 串級(jí)控制系統(tǒng)的適用范圍串級(jí)控制系統(tǒng)的適用范圍1. 1. 適用于容量滯后較大的過程：適用于容量滯后較大的過程：選容量滯后較小的輔助變量，減小選容量滯后較小的輔助變量，減小時(shí)常，提高頻率。時(shí)常，提高頻率。2.2. 適用于純滯后較大的過程適用于純滯后較大的過程 工藝要求：過濾前的壓力穩(wěn)定工藝要求：過濾前的壓力穩(wěn)定在在250KPa;250KPa;特點(diǎn)：距離長(zhǎng)，純特點(diǎn)：距離長(zhǎng)，純滯后時(shí)間長(zhǎng)。仿絲膠液壓力與滯后時(shí)間長(zhǎng)。仿絲膠液壓力與壓力

14、串級(jí)控制。壓力串級(jí)控制。第18頁/共27頁17:18193.3. 適用于干擾變化劇烈、幅度大的適用于干擾變化劇烈、幅度大的過程過程 4. 4. 適用于非線性過程適用于非線性過程特點(diǎn)：負(fù)荷或操作條件改變導(dǎo)致過特點(diǎn)：負(fù)荷或操作條件改變導(dǎo)致過程特性改變。程特性改變。若：?jiǎn)位芈房刂?，需隨時(shí)改變調(diào)節(jié)若：?jiǎn)位芈房刂疲桦S時(shí)改變調(diào)節(jié)器整定參數(shù)以保證系統(tǒng)的衰減率不器整定參數(shù)以保證系統(tǒng)的衰減率不變變換熱器呈非線性特性換熱器呈非線性特性工藝要求：汽包液位控制，特點(diǎn)：工藝要求：汽包液位控制，特點(diǎn)：快裝鍋爐容量小，蒸汽流量與水快裝鍋爐容量小，蒸汽流量與水壓變化頻繁、激烈壓變化頻繁、激烈三沖量液位三沖量液位串級(jí)控制。串

15、級(jí)控制。第19頁/共27頁17:18201. 1. 副回路的設(shè)計(jì)與副參數(shù)的選擇副回路的設(shè)計(jì)與副參數(shù)的選擇選擇原則：選擇原則：（1 1）副參數(shù)要物理可測(cè)、副對(duì)象的時(shí)間常）副參數(shù)要物理可測(cè)、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)要小、純滯后時(shí)間要盡可能短。數(shù)要小、純滯后時(shí)間要盡可能短。第20頁/共27頁17:1821a a）：燃料油壓力為主要干擾；）：燃料油壓力為主要干擾；b b）：燃料油粘度、成分、熱值、處理量為）：燃料油粘度、成分、熱值、處理量為主要干擾主要干擾（2 2） 副回路要盡可能多地包含變化頻繁、幅度大的干擾，但也不是越多越好。副回路要盡可能多地包含變化頻繁、幅度大的干擾，但也不是越多越好。第21頁/共27

16、頁17:1822假設(shè)假設(shè) 20221cvmK K K K為常量為常量主、副被控過程時(shí)常不能太大也主、副被控過程時(shí)常不能太大也不能太小不能太小頻率的比值大于頻率的比值大于3 3，時(shí)常的比值在，時(shí)常的比值在3 31010范圍內(nèi)選擇范圍內(nèi)選擇（3 3）主、副過程的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配）主、副過程的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配. .2022010201020102010211/1/1/1/cvmK K K KTTTTTTTT串單當(dāng)串級(jí)控制與單回路控制的阻尼當(dāng)串級(jí)控制與單回路控制的阻尼系數(shù)相等時(shí)，有系數(shù)相等時(shí)，有2022010201020102010211/1/1/1/cvmK K K KTTTTTTTT串單第22

17、頁/共27頁17:1823（4 4）應(yīng)綜合考慮控制質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性要求）應(yīng)綜合考慮控制質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性要求b) b) 冷劑蒸發(fā)壓力為副參數(shù)，投資多，控冷劑蒸發(fā)壓力為副參數(shù)，投資多，控制質(zhì)量較高。選擇應(yīng)視具體情況而定。制質(zhì)量較高。選擇應(yīng)視具體情況而定。a) a) 冷劑液位為副參數(shù)，投資少，控冷劑液位為副參數(shù)，投資少，控制質(zhì)量不高；制質(zhì)量不高；第23頁/共27頁17:18242 2 主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇主調(diào)：定值控制；主調(diào)：定值控制；主被控參數(shù)要無靜差主被控參數(shù)要無靜差PI,PIDPI,PID調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)；副被控參數(shù)允許有靜差副被控參數(shù)允許有靜差P,P,不引入不引入PIPI；流量為副參數(shù)，為保穩(wěn)定可引入積分；流量為副參數(shù)，為保穩(wěn)定可引入積分；不引入微分。不引入微分。副調(diào)：隨動(dòng)控制。副調(diào)：隨動(dòng)控制。第24頁/共27頁17:18253 3 主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇（開環(huán)放大系數(shù)為正）主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇（開環(huán)放大系數(shù)為正）選擇步驟：工藝要求選擇