江蘇大學(xué)過(guò)程控制第四章

1、第四章第四章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)前言前言 單回路控制系統(tǒng)解決了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中大量的參數(shù)定單回路控制系統(tǒng)解決了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中大量的參數(shù)定值控制問(wèn)題；值控制問(wèn)題； 在大多數(shù)情況下，這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝的要求。在大多數(shù)情況下，這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝的要求。 單回路系統(tǒng)僅適用于比較簡(jiǎn)單的單輸出生產(chǎn)過(guò)程的控制，不單回路系統(tǒng)僅適用于比較簡(jiǎn)單的單輸出生產(chǎn)過(guò)程的控制，不能解決多輸出過(guò)程的控制問(wèn)題。即使對(duì)于簡(jiǎn)單的單輸出生產(chǎn)能解決多輸出過(guò)程的控制問(wèn)題。即使對(duì)于簡(jiǎn)單的單輸出生產(chǎn)過(guò)程，亦存在這樣的情況，譬如其調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性決定過(guò)程，亦存在這樣的情況，譬如其調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性決定了它很難

2、控制了它很難控制(如過(guò)程的滯后常數(shù)很大或擾動(dòng)量很大如過(guò)程的滯后常數(shù)很大或擾動(dòng)量很大)；或調(diào)；或調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性雖不復(fù)雜，但工藝對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求很高節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性雖不復(fù)雜，但工藝對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求很高或很特殊；或很特殊；1第四章第四章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，對(duì)提高生產(chǎn)效率、降耗節(jié)能以及環(huán)境保護(hù)提出了更高對(duì)提高生產(chǎn)效率、降耗節(jié)能以及環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，這使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)操作條件要求更加嚴(yán)格、的要求，這使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)操作條件要求更加嚴(yán)格、對(duì)工藝參數(shù)要求更加苛刻，從而對(duì)控制系統(tǒng)的精度和對(duì)工藝參

3、數(shù)要求更加苛刻，從而對(duì)控制系統(tǒng)的精度和功能要求更高；功能要求更高； 需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成比單回需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成比單回路系統(tǒng)路系統(tǒng)“復(fù)雜復(fù)雜”一些的控制系統(tǒng)，在這些情況下，采一些的控制系統(tǒng)，在這些情況下，采用單回路控制系統(tǒng)就無(wú)法滿足生產(chǎn)的要求。用單回路控制系統(tǒng)就無(wú)法滿足生產(chǎn)的要求。 復(fù)雜控制系統(tǒng)：克服單回路系統(tǒng)的局限性復(fù)雜控制系統(tǒng)：克服單回路系統(tǒng)的局限性。2第四章第四章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 復(fù)雜控制系統(tǒng)方案復(fù)雜控制系統(tǒng)方案 3串級(jí)控制串級(jí)控制前饋控制前饋控制大滯后補(bǔ)償大滯后補(bǔ)償比值控制比值控制分程與選擇控制分程與選擇控制多變量解耦控制多變量解耦控

4、制4.1 串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)4.1 串級(jí)控制系統(tǒng)（雙閉環(huán)）串級(jí)控制系統(tǒng)（雙閉環(huán)）重點(diǎn)：內(nèi)容、組成、特點(diǎn)、工作過(guò)程、工程設(shè)計(jì)原則(原理推導(dǎo)自動(dòng)控制；變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器與單回路控制系統(tǒng)相近)4串級(jí)：按照結(jié)構(gòu)命名的，一個(gè)控制器的輸出作為串級(jí)：按照結(jié)構(gòu)命名的，一個(gè)控制器的輸出作為下下 一個(gè)控制器的輸入系統(tǒng)，兩個(gè)控制器相串一個(gè)控制器的輸入系統(tǒng)，兩個(gè)控制器相串聯(lián)，聯(lián)， 叫做串級(jí)。叫做串級(jí)。4.1 串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)以加熱爐為例：被控量：被控量：爐出口(爐膛)溫度控制量：控制量：燃料量影響爐出口溫度的因素(擾動(dòng))：1) 被加熱物料的流量和

5、初始溫度f(wàn)12) 燃料熱值變化，壓力波動(dòng)，流量變化f23) 煙囪擋板位置改變，抽力變化f354.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6控制爐出口溫度（單回路系統(tǒng)）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：所有對(duì)被控參數(shù)的擾動(dòng)都包含在這個(gè)回路中，理論上都可由溫度調(diào)節(jié)器予以克服。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：控制通道的時(shí)間常數(shù)和容量滯后較大，控制作用不及時(shí)，系統(tǒng)克服擾動(dòng)的能力較差。結(jié)論：結(jié)論：不能滿足生產(chǎn)工藝要求。出口溫度控制方案出口溫度控制方案4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7控制爐膛溫度（單回路系統(tǒng)）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：爐出口溫度為間接控制量。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)f2(t), f3( t)。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：擾動(dòng)f1(t)未包括在

6、系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)不能克服擾動(dòng)f1(t)對(duì)爐出口溫度的影響。結(jié)論：結(jié)論：不能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。爐膛溫度控制方案爐膛溫度控制方案4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制方案串級(jí)控制方案1、選取爐出口溫度為主被控參數(shù)(簡(jiǎn)稱主參數(shù))；2、選取爐膛溫度為副被控參數(shù)(簡(jiǎn)稱副參數(shù))；3、把爐出口溫度調(diào)節(jié)器的輸出作為爐膛溫度調(diào)節(jié)器的給定值；4、爐出口溫度與爐膛溫度的串級(jí)控制系統(tǒng) 4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9擾動(dòng)f2 (t) , f3 (t)對(duì)出口溫度的影響主要由爐膛溫度調(diào)節(jié)器(稱為副調(diào)節(jié)器)構(gòu)成的控制回路(稱為副回路)來(lái)克服；擾動(dòng)f1(t)對(duì)爐出口溫度的影響由出口溫度調(diào)節(jié)器

7、(稱為主調(diào)節(jié)器)構(gòu)成的控制回路(稱為主回路)來(lái)消除。 1)被加熱物料的流量和初始溫度f(wàn)12)燃料熱值變化，壓力波動(dòng)，流量變化f23)煙囪擋板位置改變，抽力變化f3特點(diǎn)：特點(diǎn)：4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10串級(jí)控制系統(tǒng)框圖4.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.術(shù)語(yǔ)解釋術(shù)語(yǔ)解釋 主被控參數(shù)：主被控參數(shù)：在串級(jí)系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控參數(shù) (爐出口溫度)； 副被控參數(shù)：副被控參數(shù)：串級(jí)系統(tǒng)中，為了穩(wěn)定主被控參數(shù)而引進(jìn) 的中間輔助參數(shù)(爐膛溫度)； 主被控過(guò)程：主被控過(guò)程：由主被控參數(shù)表征其特征的生產(chǎn)過(guò)程， 其輸入是副被控參數(shù)； 主調(diào)節(jié)器：主調(diào)節(jié)器：按主被控參數(shù)的測(cè)量值與給定值的

8、偏差進(jìn)行 工作的調(diào)節(jié)器。其輸出為副調(diào)節(jié)器的給定值；114.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 副調(diào)節(jié)器：副調(diào)節(jié)器：按副被控參數(shù)的測(cè)量值與給定值的偏差 進(jìn)行工作的調(diào)節(jié)器。其輸出直接控制調(diào) 節(jié)閥工作 主回路：主回路：由主副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥，主副被控過(guò)程， 主測(cè)量變送器組成的閉合回路 副回路副回路：由副調(diào)節(jié)器，副被控過(guò)程和副測(cè)量變送器 組成的閉合回路 一次擾動(dòng)：一次擾動(dòng)：不包括在副回路內(nèi)的擾動(dòng)f1(t) 二次擾動(dòng)：二次擾動(dòng)：副回路內(nèi)的擾動(dòng)f2(t)和f3(t)124.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13一次擾動(dòng)二次擾動(dòng)主被控參數(shù)副被控參數(shù)主被控過(guò)程副被控過(guò)程主回路副回路術(shù)語(yǔ)說(shuō)明4.1.1串級(jí)

9、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.工作過(guò)程工作過(guò)程 穩(wěn)態(tài)時(shí)： f1(t) 、 f2(t) 、f3(t)均不變，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度不變，爐膛爐出口溫度處于相對(duì)平衡狀態(tài)，y1=給定有擾動(dòng)時(shí)：（1）二次擾動(dòng)（副回路）：）二次擾動(dòng)（副回路）：來(lái)自燃料壓力，熱值變化f2(t)和抽力變化f3(t) 。 擾動(dòng)f2(t)和f3(t)先影響爐膛溫度，于是副調(diào)節(jié)器立即發(fā)出校正信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變?nèi)剂狭浚朔鲜鰯_動(dòng)對(duì)爐膛溫度的影響。144.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如果擾動(dòng)量不大，經(jīng)過(guò)副回路的及時(shí)控制一般不影響爐出口溫度；如果擾動(dòng)的幅值較大，雖然經(jīng)過(guò)副回路的及時(shí)校正，仍影響爐出口溫度，此時(shí)再由主回路進(jìn)

10、一步調(diào)節(jié)，從而完全克服上述擾動(dòng)，使?fàn)t出口溫度調(diào)回到給定值上來(lái)。（2）一次擾動(dòng)：）一次擾動(dòng)：來(lái)自被加熱物料的流量和初溫f1(t) 擾動(dòng)f1(t)使?fàn)t出口溫度變化時(shí)，主回路產(chǎn)生校正作用，克服f1(t)對(duì)爐出口溫度的影響。由于副回路的存在加快了校正作用，使擾動(dòng)對(duì)爐出口溫度的影響比單回路系統(tǒng)時(shí)要小。154.1.1串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （3）一二次擾動(dòng)同時(shí)存在）一二次擾動(dòng)同時(shí)存在 假設(shè)調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式，主、副調(diào)節(jié)器均為反作用。如果一、二次擾動(dòng)的作用使主、副被控參數(shù)同時(shí)增大或同時(shí)減少，主、副調(diào)節(jié)器對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制方向是一致的，即大幅度關(guān)小或開(kāi)大閥門，加強(qiáng)控制作用，使?fàn)t出口溫度很快調(diào)回到給定值上。

11、如果一、二次擾動(dòng)的作用使主、副被控參數(shù)一個(gè)增大(爐出口溫度升高)，另一個(gè)減小(燃料量減少，即爐膛溫度降低)，此時(shí)主、副調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥的方向是相反的，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度只作較小變動(dòng)即滿足控制要求。164.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析4.1.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析 串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比有一個(gè)顯著的區(qū)別，即其在結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)副回路，形成了兩個(gè)閉環(huán)雙閉環(huán)或稱為雙環(huán)。在結(jié)構(gòu)上與電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的雙環(huán)系統(tǒng)相同，其系統(tǒng)特點(diǎn)與分析方法亦基本相同。 串級(jí)控制系統(tǒng)，就其主回路(外環(huán))來(lái)看是一個(gè)定值控制系統(tǒng)，而副回路(內(nèi)環(huán))則為一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。以加熱爐串級(jí)

12、控制系統(tǒng)為例，在控制過(guò)程中，副回路起著對(duì)爐出口溫度的“粗調(diào)”作用，而主回路則完成對(duì)爐出口溫度的“細(xì)調(diào)”任務(wù)。174.1.2 串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析 與單回路控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)多用了一個(gè)測(cè)量變送器與一個(gè)控制器(調(diào)節(jié)器)，增加的投資并不多(對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，僅增加了一個(gè)測(cè)量變送器)，但控制效果卻有顯著的提高。其原因是在串級(jí)控制系統(tǒng)中增加了一個(gè)包含二次擾動(dòng)的副回路，使系統(tǒng)： 改善被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率；對(duì)二次干擾有很強(qiáng)的克服能力； 提高了對(duì)一次擾動(dòng)的克服能力和對(duì)回路參數(shù)變化的自適應(yīng)能力。 184.1.2 串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析2022(

13、 )( )( )Y sWsXs19串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖 4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析1.改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性設(shè)副回路為：020202( )1KWsT sm2m2( )WsK20C2V022022C2V02m2( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )Ws Ws WsY sWsXsWs Ws Ws WsVV( )WsK一階慣性，比例控制假設(shè)：4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析020202( )1KWsT s21020202( )1KWsT s02K02Tc2V0202c2V02m21K K KKK K K K02

14、02c2V02m21TTK K K K：等效過(guò)程放大系數(shù)：等效過(guò)程時(shí)間常數(shù)則：其中：02020202KKTT 兩式相比較：容量滯后減小，改善容量滯后減小，改善了動(dòng)態(tài)特性，響應(yīng)加了動(dòng)態(tài)特性，響應(yīng)加快，適用于滯后較大快，適用于滯后較大的過(guò)程的過(guò)程原過(guò)程4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析表明： 由于副回路的存在，起到改善動(dòng)態(tài)特性的作用，等效時(shí)間常數(shù)縮小了（1Kc2KvK02Km2）倍； 而且隨著副調(diào)節(jié)閥比例增益的增大而減??； 通常情況下，副對(duì)象是單容或雙容對(duì)象，因此，副調(diào)節(jié)器的Kc2可以取得很大，這樣等效T02就可以減到很小，從而加快了副回路的響應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)的工作效率。0202

15、c2V02m21TTK K K K224.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析2.提高了系統(tǒng)的工作頻率提高了系統(tǒng)的工作頻率特征方程(主回路)：010101( )1KWsT sc1c1( )WsK23c10201m11( )( )( )( )0Ws Ws Ws Ws設(shè)主被控過(guò)程：一階慣性，比例控制m1m1( )WsK0201c1m101021011KKKKT sT s則：020202( )1KWsT s4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析經(jīng)整理后得：2420102c10201m101 0201 0210TTK KK KssT TT T令：0102001 022c10201

16、m1001 0221TTT TK KK KT T則：220020ss衰減系數(shù)0 自然頻率4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析25220102c001 02112TTT T220102D001 02112TTT T特征根：22200021,20024412s 串級(jí)系統(tǒng)的工作頻率(振蕩頻率)：同理可得單回路控制系統(tǒng)的工作頻率：4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析通過(guò)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，使（相同衰減率），則：2601C0201D0211TTTT01010202TTTTCD由于串級(jí)系統(tǒng)工作頻率的提高，縮短了振蕩周期，提高了控制質(zhì)量。由于所以同樣適用與高階被控過(guò)程4.1.2串級(jí)系

17、統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析3.增強(qiáng)了克服二次擾動(dòng)的能力增強(qiáng)了克服二次擾動(dòng)的能力 (二次擾動(dòng)作用于副回路，分析擾動(dòng)F2(s)的作用) 12( )( )Y sF s2711( )( )Y sX s1系統(tǒng)的控制性能越好；當(dāng)它在給定信號(hào)作用下，其輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的變化系統(tǒng)的抗干擾能力越強(qiáng)；其控制作用能迅速克服擾動(dòng)的影響1112( )/( )( )( )/( )Y sX sQ sY sF s抗干擾能力0越大越好4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)抗擾能力與單回路系統(tǒng)抗擾能力之比：28單回路系統(tǒng)抗干擾能力：D2cv2( )/( )( )( )( )( )/( )Y sX s

18、QsW s W sY sF sc2c1c2D2c)( )( )( )( )Q sWs WsQsW s設(shè)串級(jí)與單回路控制系統(tǒng)均采用比例調(diào)節(jié)器，則c2c1c2D2c( )( )QsK KQsKc1c2cK KK可以求出串級(jí)系統(tǒng)抗干擾能力：c2c1c2v( )( )( )( )QsWs Ws W s單回路4.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析1)當(dāng)二次擾動(dòng)進(jìn)入副環(huán)，首先影響副參數(shù)，如影響爐膛溫度變化，于是副調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，力圖削弱干擾對(duì)y2的影響。2)干擾經(jīng)過(guò)副回路的抑制后再進(jìn)入主回路，對(duì)y1的影響將有較大的減弱。3)主副兩個(gè)調(diào)節(jié)器的比例增益大，抗干擾能力強(qiáng)。4)當(dāng)變化劇烈或幅值較大的擾

19、動(dòng)作用于系統(tǒng)時(shí)，可以采用串級(jí)系統(tǒng)，不過(guò)要把這些擾動(dòng)都納入副回路。294.1.2串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析4.具有一定的自適應(yīng)能力具有一定的自適應(yīng)能力 在生產(chǎn)過(guò)程中，常含有非線性與未建模動(dòng)態(tài)，工作點(diǎn)亦常隨負(fù)荷與操作條件發(fā)生變化，使過(guò)程特性發(fā)生變化。對(duì)于包含在副回路內(nèi)的非線性與參數(shù)、負(fù)荷變化，串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力。單回路系統(tǒng)：參數(shù)整定工作點(diǎn)附近參數(shù)變化 重新整定。串級(jí)系統(tǒng)：副回路存在，自身對(duì)副回路的擾動(dòng)有補(bǔ)償 作用。304.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.主變量的選擇：主變量的選擇：同單回路被控量的選擇相同 串級(jí)控制系統(tǒng)

20、的主回路是一個(gè)定值控制系統(tǒng)； 對(duì)于主參數(shù)的選擇和主回路的設(shè)計(jì)，可以按照單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行； 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是副參數(shù)的選擇和副回路的設(shè)計(jì)以及主、副回路關(guān)系的考慮。314.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.副回路的設(shè)計(jì)：副回路的設(shè)計(jì)：(從整個(gè)對(duì)象中選取一部分作為副對(duì)象)（1）副變量的選擇應(yīng)是物理上可測(cè)的，并應(yīng)是副回路 的時(shí)間常數(shù)較小，調(diào)節(jié)通道短，反應(yīng)靈敏。 如選爐膛溫度對(duì)燃料干擾有較大的克服作用。（2）副回路應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng)，包含對(duì)象所受的 主要干擾。324.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（3）應(yīng)使主、副過(guò)程的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)匹配）應(yīng)使主、副過(guò)程的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)匹配

21、 T01/T02310 若副回路用于克服強(qiáng)干擾， T01/T02應(yīng)大些； 若副回路用于減小容量滯后，或大時(shí)間常數(shù)的影響， T01/T02適當(dāng)大些； 若副回路用于克服對(duì)象的非線性， T01/T02選小一些；（4）副變量）副變量(回路回路)的選擇應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性的選擇應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性334.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.主副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律的選擇主副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律的選擇 主調(diào)節(jié)器：定值控制作用； 副調(diào)節(jié)器：隨動(dòng)控制作用； 主參數(shù)：允許范圍很小，無(wú)余差，PI、PID調(diào)節(jié)； 副參數(shù)：允許有余差，P調(diào)節(jié)、放大系數(shù)大； 不引入積分：否則控制時(shí)間長(zhǎng)； 不引入微分：因本身起快速作用，否則調(diào)節(jié)器控制動(dòng)作過(guò)

22、大，對(duì)控制不利。344.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)例：35加熱爐控制系統(tǒng)爐膛溫度控制副回路出口溫度控制主回路4.主副調(diào)節(jié)器的正反作用確定主副調(diào)節(jié)器的正反作用確定(負(fù)反饋原則多K乘積=)燃料調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)式4.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)36Kv-+；調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，燃料增加，爐膛溫度升高K02-+副回路為負(fù)反饋，則副調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc2應(yīng)取正，即為反作用調(diào)節(jié)器爐膛溫度升高，則爐出口溫度也升高K01-+主回路為負(fù)反饋，則主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc1應(yīng)取正，即為反作用調(diào)節(jié)器燃料調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)式Km2+Km1+4.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定串級(jí)

23、控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定 兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來(lái)控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥，主副調(diào)節(jié)器有聯(lián)系，相互關(guān)聯(lián)。 串級(jí)控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器的Wc1與副調(diào)節(jié)器Wc2（s）的參數(shù)整定亦是相互關(guān)聯(lián)的，需要相互協(xié)調(diào)，反復(fù)整定才能取得最佳效果。 在整定主調(diào)節(jié)器的Wc1（s）時(shí)，必須知道副調(diào)節(jié)器的Wc2（s）的動(dòng)態(tài)特性；而在整定副調(diào)節(jié)器的Wc2（s）時(shí)，又必須知道主調(diào)節(jié)器的Wc1（s）的動(dòng)態(tài)特性。 串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定要比單回路控制系統(tǒng)整定復(fù)雜。374.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1） 兩步整定法兩步整定法 根據(jù)串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，主、副過(guò)程的時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配，要求其時(shí)間常數(shù)之比T01/T02在3到10范圍

24、內(nèi)。這樣，主、副回路的工作頻率和操作周期相差很大，其動(dòng)態(tài)聯(lián)系很小，可忽略不計(jì)； 副調(diào)節(jié)器參數(shù)按單回路系統(tǒng)方法整定后，可以將副回路作為主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)，按單回路控制系統(tǒng)的整定方法，整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)，而不再考慮主調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對(duì)副回路的影響；384.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)于主參數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)要求很高，而對(duì)副參數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有嚴(yán)格要求。 通常設(shè)置副參數(shù)的目的是為了進(jìn)一步提高主參數(shù)的控制質(zhì)量。 在副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好后，再整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。這樣，只要主參數(shù)的質(zhì)量通過(guò)主凋節(jié)器的參數(shù)整定得到保證，副參數(shù)的控制質(zhì)量可以允許犧牲一些。394.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩步法：1)

25、調(diào)整副調(diào)節(jié)器參數(shù)；2)調(diào)整主調(diào)節(jié)器參數(shù)A.在工況穩(wěn)定、主回路閉合，主、副調(diào)節(jié)器都在純比例作用的條件下，主調(diào)節(jié)器的比例度置于100，用單回路控制系統(tǒng)的衰減(如4：1)曲線法整定，求取副調(diào)節(jié)器的比例度2s和操作周期T2s。 B.整定主調(diào)節(jié)器：將副調(diào)節(jié)器的比例度置于所求得的數(shù)值2s上，把副回路作為主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)，用同樣方法整定主回路，求取主調(diào)節(jié)器的比例度1s和操作周期T2s。404.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)C.根據(jù)1s, 2s, T1s, T2s,按照單回路系統(tǒng)衰減曲線法整定公式，計(jì)算主、副調(diào)節(jié)器的比例度、積分時(shí)間TI，和微分時(shí)間TD的數(shù)值。D.按先副后主、先比例后積分的整定程序，設(shè)

26、置主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，再觀察過(guò)渡過(guò)程曲線，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到系統(tǒng)質(zhì)量達(dá)到最佳為止。414.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）逐步逼近法）逐步逼近法 對(duì)主、副過(guò)程的時(shí)間常數(shù)相差不大的串級(jí)控制系統(tǒng)，由于主回路與副回路的動(dòng)態(tài)聯(lián)系比較密切，則系統(tǒng)整定必須反復(fù)進(jìn)行、逐步逼近。1）首先整定副回路：主回路斷開(kāi)，按單回路參數(shù)整定法(如衰減曲線法)求取副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，得到一次整定值Wc2(s)12）整定主回路：把整定好的副回路作為主回路中的一個(gè)環(huán)節(jié)，然后按照單回路整定方法，求取主調(diào)節(jié)器的參數(shù)Wc1(s)1424.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3）在主回路閉環(huán)的情況下，再次整定副回路：在主

27、調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)為Wc1(s)1 的條件下，按單回路參數(shù)整定法，重新求取副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)，求取新的整定參數(shù)Wc2(s)24）重新整定主回路：在副回路整定參數(shù)為Wc2(s)2的情況下，重新整定主回路調(diào)節(jié)器，得到Wc1(s)25）若調(diào)解過(guò)程仍未滿足要求，按照上述步繼續(xù)進(jìn)行，直到調(diào)節(jié)效果滿意為止。434.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用1.用于克服被控過(guò)程較大的容量滯后用于克服被控過(guò)程較大的容量滯后 被控參數(shù)的過(guò)程溫度：其容量滯后較大。 若采用單回路控制系統(tǒng)，其控制質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)要求。 串級(jí)控制系統(tǒng)改善過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性、提高其工作頻率。 選擇一個(gè)滯后較小的副參數(shù)，組成一個(gè)快速動(dòng)作的副回路減小

28、等效過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，加快響應(yīng)速度，從而取得較好的控制質(zhì)量。 例如加熱爐：主過(guò)程時(shí)間常數(shù)為15min，擾動(dòng)因素多。 爐膛溫度作為副參數(shù)，構(gòu)成爐出口溫度對(duì)爐膛溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)，提高了控制質(zhì)量，滿足生產(chǎn)工藝要求。444.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用2.用于克服被控過(guò)程的純滯后用于克服被控過(guò)程的純滯后 當(dāng)工業(yè)過(guò)程純滯后時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)可應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)改善其控制質(zhì)量，即在離調(diào)節(jié)閥較近、純滯后較小的地方，選擇一個(gè)副參數(shù)，構(gòu)成一個(gè)純滯后較小的副回路，把主要擾動(dòng)包括在副回路中。在其影響主參數(shù)前，由副回路實(shí)現(xiàn)對(duì)主要擾動(dòng)的及時(shí)控制，從而提高控制質(zhì)量。例：網(wǎng)前箱溫度串級(jí)控制454.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)

29、用串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用46網(wǎng)前箱溫度串級(jí)控制工藝過(guò)程：紙漿用泵從儲(chǔ)槽送至混合器，在混合器內(nèi)用蒸汽加熱至72左右，經(jīng)過(guò)立篩、圓篩除去雜質(zhì)后送到網(wǎng)前箱，再去銅網(wǎng)脫水。要求：網(wǎng)前箱溫度保持在61 左右，1 。單回路控制系統(tǒng)：由于從混合器到網(wǎng)前箱純滯后達(dá)90s，當(dāng)紙漿流量波動(dòng)35kgmin時(shí)，溫度最大偏差達(dá)8.5 ，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間達(dá)450s?？刂瀑|(zhì)量差，不能滿足工藝要求。4.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用 串級(jí)系統(tǒng)：混合器溫度為副參數(shù)，網(wǎng)前箱出口溫度為主參數(shù)，主要擾動(dòng)（紙漿流量波動(dòng)）包括在副回路中。當(dāng)其波動(dòng)時(shí)，網(wǎng)前箱溫度最大偏差未超過(guò)1 ，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間為200s，滿足工藝要求。47網(wǎng)前箱溫度串級(jí)控制

30、4.1.4串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用3.用于抑制變化劇烈而且幅度大的擾動(dòng)用于抑制變化劇烈而且幅度大的擾動(dòng) 串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路對(duì)于進(jìn)入其中的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制能力。例：精餾塔塔釜溫度的串級(jí)控制48溫度與流量串級(jí)控制工藝要求：塔釜溫度控制在士1.5范圍內(nèi) 單回路控制系統(tǒng)：蒸汽壓力變化（0.5MPa-0.3MPa），溫度偏差為10 串級(jí)系統(tǒng)：蒸汽流量為副參蒸汽流量為副參數(shù)數(shù)，塔釜溫度為主參數(shù)塔釜溫度為主參數(shù)。溫度偏差小于1.54.2 前饋控制前饋控制 前饋控制的概念早就為人們所熟知，由與人們對(duì)他的認(rèn)識(shí)不足和自動(dòng)化工具的局限性，因此在應(yīng)用中出現(xiàn)了一些困難就被拋棄，近年來(lái)，前饋控制又被重視起來(lái)。

31、4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念反饋控制按被控量的偏差進(jìn)行控制，控制作用落后于 擾動(dòng)，是不及時(shí)的控制前饋控制按照擾動(dòng)量的大小進(jìn)行控制，控制及時(shí)，但它 是開(kāi)環(huán)控制。這是與反饋控制的基本區(qū)別。當(dāng)擾 動(dòng)一出現(xiàn)，就能根據(jù)信號(hào)去控制操縱量，及時(shí) 補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控量的影響494.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念 1反饋控制的特點(diǎn)反饋控制的特點(diǎn) 例：換熱器溫度控制系統(tǒng)50原理示意圖系統(tǒng)框圖1冷流體溫度； 2熱流體溫度；q流體流量；qD蒸汽流量；pD蒸汽壓力；TT溫度測(cè)量； 20 熱流體溫度給定值；TC溫度調(diào)節(jié)器；Kv溫度調(diào)節(jié)閥門。4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念 當(dāng)擾動(dòng)發(fā)

32、生后將引起熱流體出口溫度發(fā)生變化使其偏離給定值隨之溫度調(diào)節(jié)器按照被控量偏差值的大小和方向產(chǎn)生控制作用通過(guò)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作改變加熱用蒸汽的流量從而補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控量的影響。51負(fù)反饋過(guò)程：4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念 1) 反饋控制的本質(zhì)是“基于偏差來(lái)消除偏差”。如果沒(méi)有偏差出現(xiàn)，也就沒(méi)有控制作用了。 2) 是一種“不及時(shí)”的控制。 3) 構(gòu)成閉環(huán)，存在一個(gè)穩(wěn)定性的問(wèn)題。 4) 反饋控制可消除多種擾動(dòng)對(duì)被控量的影響。 5) 調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律通常是P、PI、PD、PID等典型規(guī)律。 52負(fù)反饋特點(diǎn)：4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念2前饋控制原理與特點(diǎn)前饋控制原理與特點(diǎn) 5

33、3換熱器前饋控制系統(tǒng)框圖控制過(guò)程：控制過(guò)程：主要擾動(dòng)物料流量q ；變化頻繁，變化幅值大，且對(duì)出口溫度1的影響最為顯著；通過(guò)測(cè)量物料流量q，并將流量信號(hào)送到前饋補(bǔ)償器；前饋補(bǔ)償器根據(jù)其輸入信號(hào)，按照一定的運(yùn)算規(guī)律操作調(diào)節(jié)閥門；從而改變加熱用蒸汽流量qD ，以補(bǔ)償物料流量q對(duì)被控溫度的影響。4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念54前饋控制系統(tǒng)框圖Wm(s)：前饋控制器的傳函Wf(s)：擾動(dòng)通道的傳函W0(s)：過(guò)程控制器的傳函F(s)： 擾動(dòng)Y(s)： 被控參數(shù)4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念 說(shuō)明：擾動(dòng)作用和前饋控制補(bǔ)償裝置依據(jù)擾動(dòng)作用而產(chǎn)生的校正作用相互補(bǔ)償，被控量在擾

34、動(dòng)作用下可保持不變55fm0( )( ) ( )( )( ) ( )Y sW s F sWs W s F sfm0( )( )( )( )( )Y sW sWs W sF s( )0( )Y sF sfm0( )( )( )W sWsW s前饋控制補(bǔ)償?shù)臈l件：前饋控制器模型：4.2.1前饋控制的基本概念前饋控制的基本概念3.前饋控制器的局限性前饋控制器的局限性（1）擾動(dòng)必須是可測(cè)量的，擾動(dòng)模型需很準(zhǔn)確。（2）只能克服一個(gè)擾動(dòng)的影響（開(kāi)環(huán)的），實(shí)際擾動(dòng)不止一種。（3）依據(jù)具體過(guò)程來(lái)確定。 過(guò)程控制通道特性的非線性及動(dòng)態(tài)變化時(shí)，就不能完全補(bǔ)償擾動(dòng)的影響。fm0( )( )( )W sWsW s56

35、結(jié)論：前饋控制做到全補(bǔ)償難以實(shí)現(xiàn)。因此，在很多場(chǎng)合下，都是將前饋控制與反饋控制結(jié)合在一起，組成復(fù)合系統(tǒng)，可取的較好效果。4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型1.靜態(tài)動(dòng)態(tài)前饋控制靜態(tài)動(dòng)態(tài)前饋控制動(dòng)態(tài)：如前所述即為動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償選用專用的前饋調(diào)節(jié)器，適用于較復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)性能要求高的場(chǎng)合。靜態(tài)：Kf，K0干擾通道，控制通道的靜態(tài)放大倍數(shù)，用于靜態(tài)補(bǔ)償（P控制）fm0( )( )( )W sWsW s57fmm0( )KWsKK 4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型2.前饋前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)反饋復(fù)合控制系統(tǒng)

36、58加熱爐出口溫度前饋反饋控制 克服局限性，將前饋、反饋兩者結(jié)合起來(lái)； 發(fā)揮了前饋?zhàn)饔每杉皶r(shí)克服主要擾動(dòng)對(duì)被控量影響的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能克服多個(gè)擾動(dòng)影響的特點(diǎn)； 也降低系統(tǒng)對(duì)前饋補(bǔ)償器的要求，使其在工程上易于實(shí)現(xiàn)；被控量燃料油進(jìn)料擾動(dòng)4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型 當(dāng)進(jìn)料量發(fā)生變化時(shí)，不需要等到偏差出現(xiàn)，就可以及時(shí)改變?nèi)加土浚瑥亩箿囟绕畲鬄榻档?，提高控制質(zhì)量。59一般前饋有兩種結(jié)構(gòu)方式：a)b)因此，前饋反饋控制，擾動(dòng)對(duì)被控量的影響為單純前饋時(shí)的1/ 4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型分析a)：c01( )( )W s W s60fm0c0

37、( )( ) ( )( )( ) ( )( )( ) ( )Y sW s F sW sW s F sW sW s Y sfm0c0( )( )( )( )( )1( )( )W sWs W sY sF sW s W sfm0( )( )( )( )( )Y sW sWs W sF sfm0( )( )( )W sWsW s 單純前饋控制完全補(bǔ)償條件4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型( )0( )Y sF s61分析b)：fc0mc0( )( )( )( )( )( )1( )( )W sW s W s WsY sF sW s W s同樣，擾動(dòng)對(duì)控制量的影響也大大降低了要實(shí)現(xiàn)

38、完全補(bǔ)償：則前饋控制器為：fm0c( )( )( )( )W sWsW s W s 前饋控制器不但取決于擾動(dòng)的特性和過(guò)程的特性，還與反饋控制器的控制規(guī)律有關(guān)4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型3.前饋前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)62 在過(guò)程控制中，有的生產(chǎn)過(guò)程常受到多個(gè)變化頻繁而又劇烈的擾動(dòng)影響，而生產(chǎn)過(guò)程對(duì)被控參數(shù)的控制精度和穩(wěn)定性要求又很高，這時(shí)可考慮采用前饋串級(jí)控制系統(tǒng)。例：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型63被控量燃料油進(jìn)料擾動(dòng)副調(diào)節(jié)器（流量調(diào)節(jié)）前饋控制器主調(diào)節(jié)器(溫度調(diào)節(jié))加熱爐出口溫度前饋串級(jí)控制系統(tǒng)副參數(shù)(燃

39、料流量)被控量被控量(燃油流量燃油流量)不僅受到閥門開(kāi)度的影響，而且還受壓力等因素不僅受到閥門開(kāi)度的影響，而且還受壓力等因素4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型 由串級(jí)系統(tǒng)分析可知，系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)影響有較強(qiáng)的抑制能力； 而前饋控制能克服進(jìn)入主回路的系統(tǒng)主要擾動(dòng)； 由于前饋控制器的輸出不直接加在調(diào)節(jié)閥門上，而是作為副調(diào)節(jié)器的給定值，因而可降低對(duì)調(diào)節(jié)閥門特性的要求； 實(shí)踐證明，這種復(fù)合控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)指標(biāo)均較高。644.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制模型65前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)框圖c20222c202( )( )( )( )1( )( )

40、Ws WsY sXsWs Ws副回路傳函：4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化框圖11( )0( )Y sF s66fm01 2211c10122( )( )( )/( )( )( )1( )( )( )/( )W sWs W Y sXsY sF sWs Ws Y sXsfm0122( )( )( )( )/( )W sWsWs Y sXs 全補(bǔ)償：4.2.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型 當(dāng)副回路的工作頻率遠(yuǎn)大于主回路工作頻率時(shí)，副回路是個(gè)快速隨動(dòng)系統(tǒng)。其閉環(huán)傳遞函數(shù)：fm0122( )( )( )( )/( )W sWsWs Y

41、sXs 6722( )1( )Y sXsfm01( )( )( )W sWsWs 在前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)中，前饋補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)模型主要由系統(tǒng)擾動(dòng)通道及主過(guò)程特性之比決定。4.2.3 系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性4.2.3 前饋控制系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性前饋控制系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性1.實(shí)現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動(dòng)量的可測(cè)及不可控實(shí)現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動(dòng)量的可測(cè)及不可控性性 “可測(cè)”是指擾動(dòng)量可以通過(guò)測(cè)量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補(bǔ)償器所能接受的信號(hào)； 有些參數(shù)，如某些物料的化學(xué)組成、物理性質(zhì)等至今尚無(wú)工業(yè)自動(dòng)化儀表能對(duì)其進(jìn)行在線測(cè)量，對(duì)這類擾動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)前饋控制；684.2.3 系統(tǒng)的選用與

42、穩(wěn)定性系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性 擾動(dòng)量“不可控”這個(gè)概念常被混淆，實(shí)際指的是擾動(dòng)量與控制量之間的相互獨(dú)立性，即控制通道傳函W0(s)與擾動(dòng)通道傳函Wf(s)之間無(wú)關(guān)聯(lián)，從而控制量無(wú)法改變擾動(dòng)量的大小，即擾動(dòng)量的不可控； 擾動(dòng)量F1(s)(被加熱物料的流量和初溫)與擾動(dòng)量F2(s)(燃料熱值的變化、壓力、流量的變化)符合不可控性，因而可以采用前饋控制； 但擾動(dòng)量F3(s)(煙囪擋板位置的改變、抽力的變化)則不然，它的變化將影響爐膛傳遞函數(shù)，即影響控制通道W0(s) ，因而不能采用前饋控制。694.2.3 系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性 2.前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)過(guò)程穩(wěn)定性

43、是控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的必要條件。線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論已經(jīng)發(fā)展很成熟，它們同樣適用于線性前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。眾所周知，前饋控制屬于開(kāi)環(huán)控制方式，因此，在設(shè)計(jì)前饋控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)組成環(huán)節(jié)的穩(wěn)定程度都必須予以足夠的重視。704.2.3 系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性 在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中往往存在著無(wú)自平衡特性。如汽鼓鍋爐水位控制系統(tǒng)中控制通道特性就具有無(wú)自平衡能力； 又如在大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中常伴有放熱反應(yīng)，而放熱反應(yīng)的速度隨著溫度的升高而加劇，致使放熱量也隨之增加，其結(jié)果又使溫度升高，因此這類具有溫度正反饋性質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)器(聚合釜)自身無(wú)自平衡能力。714.2.3 系統(tǒng)的

44、選用與穩(wěn)定性系統(tǒng)的選用與穩(wěn)定性 對(duì)于無(wú)自平衡能力的生產(chǎn)過(guò)程，通常不能單獨(dú)使用前饋控制方案。但對(duì)于開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定的過(guò)程，可以通過(guò)調(diào)節(jié)器的合理整定，使其組成的閉環(huán)系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定； 事實(shí)上，對(duì)于前饋反饋或前饋串級(jí)控制系統(tǒng)，只要反饋系統(tǒng)或串級(jí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則相應(yīng)的前饋反饋或前饋串級(jí)控制系統(tǒng)也一定是穩(wěn)定的； 這也是復(fù)合系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中取代單純前饋控制的重要原因之一。724.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定4.2.4 前饋控制系統(tǒng)的工程整定前饋控制系統(tǒng)的工程整定 生產(chǎn)過(guò)程中的前饋控制一般均采用前饋反饋或前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)； 復(fù)合控制系統(tǒng)中的參數(shù)整定要分別進(jìn)行，可先按前述原則，整定好單回路反饋系統(tǒng)或

45、串級(jí)系統(tǒng)； 這兒主要討論前饋控制器參數(shù)的整定方法。前饋補(bǔ)償模型由過(guò)程擾動(dòng)通道及控制通道特性的比值決定；734.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定 但因過(guò)程特性的測(cè)量精度不高，不能準(zhǔn)確地掌握擾動(dòng)通道特性Wf(s)及控制通道模型W0(s) ，故前饋模型的理論整定難以進(jìn)行，目前廣泛采用的是工程整定法； 相當(dāng)數(shù)量的化工、熱工、冶金等工業(yè)過(guò)程的特性都是非周期、過(guò)阻尼的。因此，為了便于進(jìn)行前饋模型的工程整定，同時(shí)又能滿足工程上一定的精度要求，常將被控過(guò)程的控制通道及擾動(dòng)通道處理成含有一階或二階容量時(shí)滯，必要時(shí)再加上一個(gè)純滯后的形式。744.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定fm0( )( )( )W

46、sWsW s 751101( )1sKW seTs22f2( )1sKW seT s1122m111M21( )111sssKeT sWsKeT sT sKeT s MKM21/KKK1T2T21式中： 靜態(tài)前饋系數(shù)，分別為控制通道及擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)； 擾動(dòng)通道與控制通道純滯后時(shí)間之差，4.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定 工程整定法是在具體分析前饋模型參數(shù)對(duì)過(guò)渡過(guò)程影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定前饋控制器參數(shù)的。 76 1靜態(tài)參數(shù)靜態(tài)參數(shù)KM M的確定的確定KM閉環(huán)整定法框圖 KM是前饋控制器中的一個(gè)重要參數(shù)。靜態(tài)FFCFBC系統(tǒng)，在整定好閉環(huán)PID控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，閉合開(kāi)關(guān)S，得到閉

47、環(huán)試驗(yàn)過(guò)程曲線。4.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定77a)PID控制過(guò)程；b)KM過(guò)小的欠補(bǔ)償過(guò)程；c)KM較大的過(guò)補(bǔ)償過(guò)程 d)KM較大過(guò)大的嚴(yán)重過(guò)補(bǔ)償過(guò)程 e)KM合適的補(bǔ)償過(guò)程閉環(huán)整定法試驗(yàn)曲線4.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定78使系統(tǒng)處于靜態(tài)FFCFBC方案下運(yùn)行，分別整定好反饋控制下的PID參數(shù)及靜態(tài)前饋參數(shù)KM，然后閉合動(dòng)態(tài)FFCFBC復(fù)合系統(tǒng)。 2動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)T1、T2的確定的確定動(dòng)態(tài)前饋參數(shù)整定框圖4.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定 先使前饋控制器中的動(dòng)態(tài)參數(shù)T1=T2。，在f(t)的階躍擾動(dòng)下，由被控量y(t)的變化形狀判斷T1=T2應(yīng)調(diào)整的方向。 實(shí)

48、驗(yàn)時(shí)，先從過(guò)程欠補(bǔ)償情況開(kāi)始，逐步強(qiáng)化前饋補(bǔ)償作用(增大T1或減小T2)，直到出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)内厔?shì)時(shí)，再稍微削弱一點(diǎn)前饋補(bǔ)償作用，即適當(dāng)?shù)販p小T1或增大T2 ，以得到補(bǔ)償效果滿意的過(guò)渡過(guò)程，此時(shí)的T1、T1值即為前饋控制器的動(dòng)態(tài)整定參數(shù)。794.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定80選取了T1、T2的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為單回路反饋控制下被控參數(shù)的變化，表示采用動(dòng)態(tài)FFCFBC時(shí)被控參數(shù)的超調(diào)與采用FBC時(shí)的方向相同，這說(shuō)明此時(shí)為欠補(bǔ)償過(guò)程。的情況時(shí)，說(shuō)明已達(dá)到了過(guò)補(bǔ)償?shù)目刂七^(guò)程，此時(shí)應(yīng)減小前饋控制器參數(shù)T1(或加大T2)，以免使過(guò)渡過(guò)程的反向超調(diào)進(jìn)一步擴(kuò)大。4.2.4 系統(tǒng)的工程整定系統(tǒng)的工程整定3.過(guò)程

49、時(shí)滯過(guò)程時(shí)滯的影響的影響81 值是過(guò)程擾動(dòng)通道及控制通道純時(shí)間滯后的差值。它反映著前饋補(bǔ)償作用提前于擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)影響的程度。 當(dāng)擾動(dòng)通道與控制通道純滯后時(shí)間相近時(shí)，相當(dāng)于提前了前饋?zhàn)饔茫鰪?qiáng)了前饋的補(bǔ)償效果。 而過(guò)于提前的前饋?zhàn)饔糜忠滓鹂刂七^(guò)程發(fā)生反向過(guò)調(diào)的現(xiàn)象，擾動(dòng)對(duì)被控量的影響前饋補(bǔ)償作用 系統(tǒng)的控制過(guò)程4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用 前饋控制系統(tǒng)可以用來(lái)補(bǔ)充單回路反饋控制及串級(jí)控制所不易解決的某些控制問(wèn)題，因而在石油、化工、冶金、發(fā)電廠等過(guò)程控制中取得了廣泛的應(yīng)用。隨著目前微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)前饋控制已不難實(shí)現(xiàn)。目前，前饋反饋、前饋串級(jí)等復(fù)合控制已成為改善控制品質(zhì)的

50、重要方案。82例：1.冷凝器溫度前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng) 2.鍋爐給水前饋串級(jí)三沖量系統(tǒng)4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用83 許多生產(chǎn)過(guò)程中都有冷凝設(shè)備，它的作用是把中間產(chǎn)品冷凝成液體，再送往下一個(gè)工段繼續(xù)加工。這種冷凝設(shè)備的主要被控量是冷凝液的溫度，控制量則為冷卻水的流量。 其工作原理是：從低壓汽輪機(jī)出來(lái)的乏蒸汽乏蒸汽經(jīng)冷凝器以后，變成溫水，再由循環(huán)泵送至除氧器，經(jīng)除氧處理后的溫水，可繼續(xù)作為發(fā)電鍋爐的給水。例例1冷凝器溫度前饋冷凝器溫度前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)反饋復(fù)合控制系統(tǒng)4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用 本系統(tǒng)采用前饋反饋復(fù)合控制方式，利用乏蒸汽被冷凝后的溫水溫度信

51、號(hào)控制冷卻水的閥門開(kāi)度，即由溫度變送器 (TT)、PI調(diào)節(jié)器(TC)、冷卻水閥門及過(guò)程控制通道構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)。 乏蒸汽流量是個(gè)可測(cè)不可控且經(jīng)常變化的擾動(dòng)因素，故對(duì)乏蒸汽流量進(jìn)行前饋控制，使冷卻水流量跟隨乏蒸汽流量的變化而提前變化，以維持溫水的水溫達(dá)到指定范圍。844.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用85水溫乏蒸汽流量給定冷凝器溫度的前饋反饋控制方案系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)框圖4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用86例例2.鍋爐給水前饋鍋爐給水前饋串級(jí)三沖量系統(tǒng)串級(jí)三沖量系統(tǒng) 鍋爐水位控制主要是為了保證鍋爐的安全運(yùn)行，為此必須維持鍋爐汽包水位基本恒定(穩(wěn)定在允許范圍內(nèi))。 顯然，在鍋

52、爐給水自動(dòng)控制中，應(yīng)以汽包水位h作為被控參數(shù)。 而引起水位變化的擾動(dòng)量很多，如鍋爐的蒸汽量qD、給水流量qW 、爐膛熱負(fù)荷(燃料量)及汽包壓力等。4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用 蒸汽量qD是鍋爐的負(fù)荷，顯然這是一個(gè)可測(cè)而不可控的擾動(dòng)，因此常常對(duì)蒸汽負(fù)荷考慮采用前饋補(bǔ)償，以改善在蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的控制品質(zhì)。 最后，從物質(zhì)平衡關(guān)系可知，為適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的變化，應(yīng)以給水流量qW為控制變量。874.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用88給水量蒸汽量水位主參數(shù)副參數(shù)前饋三沖量：水位、給水、 蒸汽4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用89 汽包水位信號(hào)是主信號(hào)，也是反饋信號(hào)，在

53、任何擾動(dòng) 引起汽包水位變化時(shí)，都會(huì)使調(diào)節(jié)器動(dòng)作，以改變給水閥門開(kāi)度，使汽包水位恢復(fù)到允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。因此，以水位為被控量形成的外回路能消除各種擾動(dòng)對(duì)水位的影響，保證汽包水位維持在工藝所允許的變動(dòng)范圍內(nèi)。 蒸汽流量是系統(tǒng)的主要干擾，而應(yīng)用了前饋補(bǔ)償后，就可以在蒸汽負(fù)荷變化的同時(shí)按準(zhǔn)確方向及時(shí)地改變給水流量，以保證汽包中物料平衡關(guān)系，從而保持水位的平穩(wěn)。另外，蒸汽流量與給水流量的恰當(dāng)配合，又可消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。原理4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用90 給水流量信號(hào)是內(nèi)回路反饋信號(hào)，它能及時(shí)地反映給水量的變化，當(dāng)給水調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度沒(méi)有變化，而由于其它原因使給水管壓力發(fā)生波動(dòng)引起給水

54、流量變化時(shí)，由于測(cè)量給水量的孔板前后差壓信號(hào)反應(yīng)很快，時(shí)滯很小(約為13s)，故可在被控量水位還未來(lái)得及變化的情況下，調(diào)節(jié)器即可消除給水側(cè)的擾動(dòng)而使過(guò)程很快地穩(wěn)定下來(lái)，因此，由給水量信號(hào)局部反饋形成的內(nèi)回路能迅速消除系統(tǒng)的內(nèi)部擾動(dòng)，穩(wěn)定給水量。4.2.5前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用91鍋爐水位前饋串級(jí)控制系統(tǒng)框圖給水量蒸汽量水位主參數(shù)副參數(shù)前饋4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)4.3.1大滯后過(guò)程與常規(guī)控制方案大滯后過(guò)程與常規(guī)控制方案 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有不少的過(guò)程特性具有較大的純滯后時(shí)間，其特點(diǎn)是當(dāng)控制作用產(chǎn)生后，在滯后時(shí)間范圍內(nèi)，被控參數(shù)完

55、全沒(méi)有響應(yīng)。滯后：純滯后與容量滯后總稱純滯后時(shí)間與其動(dòng)態(tài)時(shí)間常數(shù)T的比值/T0.3時(shí)，具有較大純滯后924.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)93純滯后典型工藝過(guò)程： 帶傳輸過(guò)程：帶傳輸過(guò)程：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一些塊狀或粉狀的物料，例如硫酸生產(chǎn)中沸騰焙燒爐的鐵礦進(jìn)料、熱電廠燃煤鍋爐的煤粉進(jìn)料等。當(dāng)擋板的開(kāi)度變動(dòng)引起下料量改變時(shí)，需經(jīng)過(guò)傳輸機(jī)傳送時(shí)間（純滯后） 后，物料才到達(dá)工藝設(shè)備引起工藝參數(shù)發(fā)生變化。4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng) 在純滯后過(guò)程中，由于過(guò)程控制通道中存在的純滯后，使得被控量不能及時(shí)反映系統(tǒng)所承受的擾動(dòng)； 因此這樣的過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和需要較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，被公認(rèn)為

56、是較難控制的過(guò)程； 其難控制程度將隨著純滯后占整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)時(shí)間參數(shù)的比例增加而增加； 一般認(rèn)為純滯后與過(guò)程的時(shí)間常數(shù)T之比大于0.3，則稱該過(guò)程是大滯后過(guò)程。944.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng) 當(dāng)/T增加時(shí)，過(guò)程中的相位滯后增加而使超調(diào)增大甚至?xí)驗(yàn)閲?yán)重超調(diào)而出現(xiàn)聚爆、結(jié)焦等事故； 此外大滯后會(huì)降低整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此大滯后過(guò)程的控制一直備受關(guān)注，成為重要的研究問(wèn)題之一； 對(duì)于大滯后過(guò)程的控制若采用前述的串級(jí)控制和前饋控制等方案是不合適的。必須采用特殊的控制(補(bǔ)償)方法。954.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng) 微分作用的特點(diǎn)是能夠按被控參數(shù)變化速度的大小來(lái)校正被控參數(shù)的偏差，它對(duì)

57、克服超調(diào)現(xiàn)象能起很大作用。但是對(duì)于圖所示的PID控制方案，微分環(huán)節(jié)的輸入是對(duì)偏差作了比例積分運(yùn)算后的值。因此，實(shí)際上微分環(huán)節(jié)不能真正起到對(duì)被控參數(shù)變化速度進(jìn)行校正的目的，克服動(dòng)態(tài)超調(diào)的作用是有限的。961.微分先行控制方案微分先行控制方案PID控制系統(tǒng)框圖4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng) 如果將微分環(huán)節(jié)更換一個(gè)位置，則微分作用克服超調(diào)的能力就大不相同了。這種控制方案稱為微分先行控制方案。97微分先行控制方案 微分環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)包括了被控參數(shù)及其變化速度值，將它作為測(cè)量值輸入到比例積分調(diào)節(jié)器中，這樣使系統(tǒng)克服超調(diào)的作用加強(qiáng)了。4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)98cI1I0cID(1)(

58、)( )( )(1)(1)ssK T seY sX sT sWsK T sT seI1I0cID( )( )( )(1)(1)ssT seY sF sT sWsK T sT secID1I0cID(1)(1)( )( )( )(1)(1)ssK T sT seY sX sT sWsK T sT seI1I0cID( )( )( )(1)(1)ssT seY sF sT sWsK T sT se微分先行控制方案的閉環(huán)傳遞函數(shù)：在給定值作用下在擾動(dòng)作用下PID控制方案的閉環(huán)傳遞函數(shù)：少一個(gè)零點(diǎn)z-1TD4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)99根據(jù)自控理論：1.附加一個(gè)零點(diǎn)，系統(tǒng)階躍響應(yīng)超調(diào)量增加，

59、上升時(shí)間和峰值時(shí)間降低。2.零點(diǎn)從極點(diǎn)左側(cè)向極點(diǎn)越靠近，影響越明顯。3.零點(diǎn)離虛軸越遠(yuǎn)，影響越小。少一個(gè)零點(diǎn)z-1TD超調(diào)量要小一些，提高了控制質(zhì)量。4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)2.中間微分反饋控制方案中間微分反饋控制方案100 系統(tǒng)中的微分作用是獨(dú)立的，能在被控參數(shù)變化時(shí)及時(shí)根據(jù)其變化的速度大小起附加校正作用，微分校正作用與PI調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)無(wú)關(guān)，只在動(dòng)態(tài)時(shí)起作用，而在靜態(tài)時(shí)或在被控參數(shù)變化速度恒定時(shí)就失去作用。4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)1013.常規(guī)控制方案比較常規(guī)控制方案比較PID、微分先行、中間微分反饋控制方案對(duì)定值擾動(dòng)的響應(yīng)特性 中間微分反饋與微分先行控制方案雖比

60、PID方法的超調(diào)量要小，但仍存在較大的超調(diào)，響應(yīng)速度均很慢，不能滿足高控制精度的要求。4.3 大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)大滯后補(bǔ)償系統(tǒng)4.3.2大滯后過(guò)程的預(yù)估補(bǔ)償控制大滯后過(guò)程的預(yù)估補(bǔ)償控制 不同于前饋補(bǔ)償，針對(duì)大滯后過(guò)程的預(yù)估補(bǔ)償是按照過(guò)程的特性預(yù)估出一種模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，以補(bǔ)償過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，這種預(yù)估補(bǔ)償控制也因其預(yù)估模型的不同而形成不同的方案。102Smith預(yù)估補(bǔ)償原理預(yù)估補(bǔ)償原理 預(yù)先設(shè)計(jì)出被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型，然后將預(yù)估器并聯(lián)在被控過(guò)程上，使其對(duì)過(guò)程中的純滯后特性進(jìn)行補(bǔ)償，力圖將被延遲了時(shí)間的被控量提前進(jìn)入調(diào)節(jié)器，因而調(diào)節(jié)器能提前動(dòng)作，通過(guò)補(bǔ)償裝置，消除了純滯后特性在閉環(huán)中的影響，從而