化工儀表及自動化第7章

1、化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 化工儀表及自動化化工儀表及自動化第七章第七章 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n概述概述n串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程n串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點n串級控制系統(tǒng)中副回路的確定串級控制系統(tǒng)中副回路的確定n主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇n控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定n 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)n均勻控制的目的均勻控制的目的n均勻控制方案均勻控制方案1化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 比值控制系統(tǒng)

2、比值控制系統(tǒng)n概述概述n比值控制系統(tǒng)的類型比值控制系統(tǒng)的類型n比值控制系統(tǒng)的幾個問題比值控制系統(tǒng)的幾個問題n 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)n前饋控制系統(tǒng)及其特點前饋控制系統(tǒng)及其特點n前饋控制系統(tǒng)的主要形式前饋控制系統(tǒng)的主要形式n前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合n 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)n基本概念基本概念n選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)的類型n積分飽和及其防止積分飽和及其防止2化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)n概述概述n分程控制的應(yīng)用場合分程控制的應(yīng)用場合n分程控制的幾個問題分程控制的幾個問題3化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 概述

3、概述4復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)串級串級控制控制系統(tǒng)系統(tǒng) 均勻均勻控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)比值比值控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)分程分程控制控制系統(tǒng)系統(tǒng) 前饋前饋控制控制系統(tǒng)系統(tǒng) 取代取代控制控制系統(tǒng)系統(tǒng) 三沖量三沖量控制系控制系統(tǒng)統(tǒng) 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 一、概述一、概述5 當對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，可考當對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，可考慮采用串級控制系統(tǒng)。慮采用串級控制系統(tǒng)。舉例舉例說明串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理說明串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理圖7-1 管式加熱爐出口溫度控制系統(tǒng) 可延長爐子壽命，防止爐管燒壞；可延長爐子壽命，防止

4、爐管燒壞； 可保證后面精餾分離的質(zhì)量?？杀ＷC后面精餾分離的質(zhì)量。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 根據(jù)原油出口溫度的變化來控制燃料閥門的開度根據(jù)原油出口溫度的變化來控制燃料閥門的開度 6化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)7 當燃料壓力或燃料本身的熱值變化后，先影響當燃料壓力或燃料本身的熱值變化后，先影響爐膛的溫度，然后通過傳熱過程才能逐漸影響原料爐膛的溫度，然后通過傳熱過程才能逐漸影響原料油的出口溫度，這個通道容量滯后很大，時間常數(shù)油的出口溫度，這個通道容量滯后很大，時間常數(shù)約約15min左右，反應(yīng)緩慢，而溫度控制

5、器左右，反應(yīng)緩慢，而溫度控制器TC是根據(jù)是根據(jù)原料油的出口溫度與給定值的偏差工作的。所以當原料油的出口溫度與給定值的偏差工作的。所以當干擾作用在對象上后，并不能較快地產(chǎn)生控制作用干擾作用在對象上后，并不能較快地產(chǎn)生控制作用以克服干擾被控變量的影響。當工藝上要求原料油以克服干擾被控變量的影響。當工藝上要求原料油的出口溫度非常嚴格時，為了解決容量滯后問題，的出口溫度非常嚴格時，為了解決容量滯后問題，還需對加熱爐的工藝作進一步分析。還需對加熱爐的工藝作進一步分析?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)8 圖7-2管式加熱爐出口溫度串級控制系統(tǒng)圖7-3管式加熱爐出口溫

6、度串級控制系統(tǒng)的方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 在上述控制系統(tǒng)中，有兩個控制器T1C和T2C，接收來自對象不同部位的測量信號1和2。T1C的輸出作為T2C的給定值，而后者的輸出去控制執(zhí)行器以改變操縱變量。從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)看，這兩個控制器是串接工作的。 工藝控制指標，在串級控制系統(tǒng)中起主導工藝控制指標，在串級控制系統(tǒng)中起主導作用的被控變量。作用的被控變量。9化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)10為主變量表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備。為主變量表征其特性的生產(chǎn)設(shè)備。為副變量表征其特性的工藝生產(chǎn)設(shè)備。為副變量表征其特性的工藝生產(chǎn)

7、設(shè)備。按主變量的測量值與給定值而工作，其輸按主變量的測量值與給定值而工作，其輸出作為副變量給定值的那個控制器。出作為副變量給定值的那個控制器。串級控制系統(tǒng)中為了穩(wěn)定主變量或因某串級控制系統(tǒng)中為了穩(wěn)定主變量或因某種需要而引入的輔助變量。種需要而引入的輔助變量。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)由主變量的測量變送裝置，主、副控制器，由主變量的測量變送裝置，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對象構(gòu)成的外回路。執(zhí)行器和主、副對象構(gòu)成的外回路。由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。其給定

8、值來自主控制器的輸出，并按副變其給定值來自主控制器的輸出，并按副變量的測量值與給定值的偏差而工作的那個量的測量值與給定值的偏差而工作的那個控制器?？刂破鳌?1化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)12圖7-4串級控制系統(tǒng)典型方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 二、串級控制系統(tǒng)的工作過程二、串級控制系統(tǒng)的工作過程13 以管式加熱爐為例，來說明串級控制系統(tǒng)是如何有以管式加熱爐為例，來說明串級控制系統(tǒng)是如何有效地克服滯后提高控制質(zhì)量的。假定執(zhí)行器采用氣開形效地克服滯后提高控制質(zhì)量的。假定執(zhí)行器采用氣開形式，斷氣時關(guān)閉控制

9、閥，以防止爐管燒壞而釀成事故，式，斷氣時關(guān)閉控制閥，以防止爐管燒壞而釀成事故，溫度控制器溫度控制器T1C和和T2C都采用反作用方向。都采用反作用方向。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)F2引起引起2變化，控制器變化，控制器T2C及時進行控制，使其很快及時進行控制，使其很快穩(wěn)定下來穩(wěn)定下來如果干擾量小，經(jīng)過副回路控制后，如果干擾量小，經(jīng)過副回路控制后，F(xiàn)2一般影響不到一般影響不到溫度溫度1；如果干擾量大，其大部分影響為副回路所克服，如果干擾量大，其大部分影響為副回路所克服，波及到被控變量溫度波及到被控變量溫度1再由主回路進一步控制，再由主回路進一步控制，徹

10、底消除干擾的影響，使被控變量回復到給定值。徹底消除干擾的影響，使被控變量回復到給定值。14化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 由于副回路控制通道短，時間常數(shù)小，所以當干由于副回路控制通道短，時間常數(shù)小，所以當干擾進入回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控擾進入回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控制作用，有效地克服燃料油壓力或熱值變化對原料油制作用，有效地克服燃料油壓力或熱值變化對原料油出口溫度的影響，從而大大提高了控制質(zhì)量。出口溫度的影響，從而大大提高了控制質(zhì)量。 15化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)16F1變

11、化變化 1 T1C輸出輸出T2C設(shè)定值設(shè)定值 T2C輸出輸出 恢復給定值恢復給定值 所以，在串級控制系統(tǒng)中，如果干擾作用于主對象，所以，在串級控制系統(tǒng)中，如果干擾作用于主對象，由于副回路的存在，可以及時改變副變量的數(shù)值，以達由于副回路的存在，可以及時改變副變量的數(shù)值，以達到穩(wěn)定主變量的目的。到穩(wěn)定主變量的目的。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同。在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同?；貜驮O(shè)定值副控制器的輸出差值給定值與輸出爐膛溫度主控制器的輸出原料油出口溫度爐膛溫度121212CT17化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社

12、n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)18主、副變量的變化方向相反，一個增加，另一個減小。主、副變量的變化方向相反，一個增加，另一個減小。副控制器輸出不變，偏差為零時副控制器的測定值主控制器的輸出原料油出口溫度爐膛溫度212,化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。用于主對象上的干擾也能加速克服過程。因此，在串級控因此，在串級控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相

13、互配合、相互補充，制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。 19化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 三、串級控制系統(tǒng)的特點三、串級控制系統(tǒng)的特點20（1 1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：主回路和副回路；有兩個控制器；主控制器和副控制主回路和副回路；有兩個控制器；主控制器和副控制器；有兩個測量變送器，分別測量主變量和副變量。器；有兩個測量變送器，分別測量主變量和副變量。在串級控制系統(tǒng)中，在串級控制系統(tǒng)中，主回路是個定

14、值控制系統(tǒng)，而副主回路是個定值控制系統(tǒng)，而副回路是個隨動控制系統(tǒng)回路是個隨動控制系統(tǒng)。 （2 2）在串級控制系統(tǒng)中，有兩個變量：主變量和副）在串級控制系統(tǒng)中，有兩個變量：主變量和副變量。主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運行情況的變量。主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運行情況的主要工藝變量。主要工藝變量?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)當對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強當對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強而頻繁，負荷變化大，簡單控制系統(tǒng)滿足不了控制質(zhì)量而頻繁，負荷變化大，簡單控制系統(tǒng)滿足不了控制質(zhì)量的要求時，采用串級控制系統(tǒng)是適宜的。的要求時，采用串級控

15、制系統(tǒng)是適宜的。（4 4）串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有一定的）串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有一定的自適應(yīng)能力，可用于負荷和操作條件有較大變化的場合。自適應(yīng)能力，可用于負荷和操作條件有較大變化的場合。 （3 3）在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，）在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對象的特性，使控制過程加快，具有超前控制作改善了對象的特性，使控制過程加快，具有超前控制作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。 21化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 四、串級控制系統(tǒng)中副回路

16、的確定四、串級控制系統(tǒng)中副回路的確定22根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體情況，選擇一根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體情況，選擇一個合適的副變量，從而構(gòu)成一個以個合適的副變量，從而構(gòu)成一個以副變量為被控變量的副回路。副變量為被控變量的副回路。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量；選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量； 選擇的副變量就是操縱變量本身，這樣能及時克服它的波選擇的副變量就是操縱變量本身，這樣能及時克服它的波動，減少對主變量的影響。動，減少對主變量的影響。 23化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)

17、串級控制系統(tǒng)24圖7-5精餾塔塔釜溫度串級控制系統(tǒng)1精餾塔；2再沸器 通過這套串級控制系統(tǒng)，能夠在塔釜溫度穩(wěn)定不變時，蒸汽流量能保持恒定值，而當溫度在外來干擾作用下偏離給定值時，又要求蒸汽流量能作相應(yīng)的變化，以使能量的需要與供給之間得到平衡，從而保持釜溫在要求的數(shù)值上?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 在上例中，選擇的副變量就是操縱變量（加熱在上例中，選擇的副變量就是操縱變量（加熱蒸汽量）本身。這樣，當干擾來自蒸汽壓力或流量蒸汽量）本身。這樣，當干擾來自蒸汽壓力或流量的波動時，副回路能及時加以克服，以大大減少這的波動時，副回路能及時加以克服，以大大減少這

18、種干擾對主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得種干擾對主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得以提高。以提高。25化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)26圖7-6 加熱爐出口溫度與燃料油壓力串級控制系統(tǒng) 在本系統(tǒng)中，由于選擇了燃料油壓力作為副變量，副對象的控制通道很短，時間常數(shù)很小，因此控制作用非常及時，比起圖7-2所示的控制方案，能更及時有效地克服由于燃料油壓力波動對原料油出口溫度的影響，從而大大提高了控制質(zhì)量?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 如果管式加熱爐的主要干擾來自燃料油組分如果管式加熱爐的主要干擾來自燃料油組分（

19、或熱值）波動時，就不宜采用圖（或熱值）波動時，就不宜采用圖7-67-6所示的控制方所示的控制方案，因為這時主要干擾并沒有被包圍在副環(huán)內(nèi)，所案，因為這時主要干擾并沒有被包圍在副環(huán)內(nèi)，所以不能充分發(fā)揮副環(huán)抗干擾能力強的這一優(yōu)點。以不能充分發(fā)揮副環(huán)抗干擾能力強的這一優(yōu)點。 27化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)28 如果在生產(chǎn)過程中，除了主要干擾外，還有較多的次要干擾，或者系統(tǒng)的干擾較多且難于分出主要干擾與次要干擾，在這種情況下，選擇副變量應(yīng)考慮使副環(huán)盡量多包圍一些干擾，這樣可以充分發(fā)揮副環(huán)的快速抗干擾能力，以提高串級控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。 在考慮到使副環(huán)包圍更多

20、干擾時，也應(yīng)同時考慮到副環(huán)的靈敏度。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 隨著副回路包圍干擾的增多，副環(huán)將隨之擴大，副變量離主變量也就越近。這樣一來，副對象的控制通道就變長，滯后也就增大，從而會削弱副回路的快速、有力控制的特性。 在選擇副變量時，既要考慮到使副環(huán)包圍較多的在選擇副變量時，既要考慮到使副環(huán)包圍較多的干擾，又要考慮到使副變量不要離主變量太近。干擾，又要考慮到使副變量不要離主變量太近。 29化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)30 是為了保證副回路具有快速的抗干擾性能； 是由于串級系統(tǒng)中主、副回路之間是密切相關(guān)

21、的，副變量的變化會影響到主變量，而主變量的變化通過反饋回路又會影響到副變量。 在串級控制系統(tǒng)中，主、副對象的時間常數(shù)不能太在串級控制系統(tǒng)中，主、副對象的時間常數(shù)不能太接近。接近。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 在選擇副變量時，應(yīng)注意使主、副對象的時間常數(shù)之比為310，以減少主、副回路的動態(tài)聯(lián)系，避免“共振”。當然，也不能盲目追求減小副對象的時間常數(shù)，否則可能使副回路包圍的干擾太少，使系統(tǒng)抗干擾能力反而減弱了。31化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 對于含有大純滯后的對象，可采用串級控制系統(tǒng)，并通過合理選擇副變量將純

22、滯后部分放到主對象中去，以提高副回路的快速抗干擾功能，及時克服干擾的影響，將其抑制在最小限度內(nèi)，從而可以使主變量的控制質(zhì)量得到提高。 32化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)33某化纖廠膠液壓力的控制問題某化纖廠膠液壓力的控制問題圖7-7壓力與壓力串級控制系統(tǒng)1計量泵；2板式熱交換器；3過濾器 在計量泵和冷卻器之間，靠近計量泵的適當位置，選擇壓力測量點，并作為副變量組成一個壓力與壓力的串級控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。 圖中主控制器P1C的輸出作為副控制器P2C的給定值，由副控制器的輸出來改變計量泵的轉(zhuǎn)速，從而控制紡絲膠液的壓力。 ?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社

23、 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇五、主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇34控制規(guī)律是根據(jù)控制的要求來進行選擇的?？刂埔?guī)律是根據(jù)控制的要求來進行選擇的。為了高精度地穩(wěn)定主變量。主控制器通常都選用比例積分控制規(guī)律，以實現(xiàn)主變量的無差控制。 副變量的給定值是隨主控制器的輸出變化而變化的。副控制器一般采用比例控制規(guī)律。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)35（1）串級控制系統(tǒng)中的副控制器作用方向的選擇，根據(jù)工藝安全等要求，選定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式后，按照使副控制回路成為一個負反饋系統(tǒng)的原則來確定。 例

24、如圖例如圖7-27-2所示的管式加熱爐溫度所示的管式加熱爐溫度- -溫度串級控制系統(tǒng)中溫度串級控制系統(tǒng)中的副回路。的副回路。 氣源中斷，停止供給燃料油時，執(zhí)行器選氣開閥， “正”方向。燃料量加大時，爐膛溫度2（副變量）增加，副對象 “正”方向。為使副回路構(gòu)成一個負反饋系統(tǒng)，副控制器T2C選擇“反” 方向。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)如圖如圖7-57-5所示的精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的串級控制系統(tǒng)。所示的精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的串級控制系統(tǒng)。 基于工藝上的考慮，選擇執(zhí)行器為氣關(guān)閥。 為使副回路是一個負反饋控制系統(tǒng)，副控制器FC的作用方向應(yīng)選擇為“正”

25、作用。 （2）串級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇： 當主、副變量增加（減?。r，如果由工藝分析得出，為使主、副變量減?。ㄔ黾樱罂刂崎y的動作方向是一致的時候，主控制器應(yīng)選“反”作用；反之，則應(yīng)選“正”作用。36化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)37例如圖例如圖7-27-2所示的管式加熱爐串級控制系統(tǒng)。所示的管式加熱爐串級控制系統(tǒng)。 主變量1或副變量2增加時，都要求關(guān)小控制閥，減少供給的燃料量，才能使1或2降下來，所以此時主控制器T1C應(yīng)確定為反作用方向。 如圖如圖7-57-5所示的精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的串級控制所示的精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的串級

26、控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 蒸汽流量（副變量）或塔釜溫度（主變量）增加時，都需要關(guān)小控制閥，它們對控制閥的動作方向要求是一致的，所以主控制器TC也應(yīng)為反作用方向。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)38圖7-8 冷卻器溫度串級控制系統(tǒng) 冷卻器溫度串級控制系統(tǒng)是以被冷卻物料出口溫度為主變量，冷劑流量為副變量的串級控制系統(tǒng)。 分析冷卻器的特性可以知道，當主變量即被冷卻物料出口溫度增加時，需要開大控制閥，而當副變量即冷劑流量增加時，需要關(guān)小控制閥，它們對控制閥動作方向的要求是不一致的，因此主控制器TC的作用方向應(yīng)選用正作用。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié)

27、串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)39（3）當由于工藝過程的需要，控制閥由氣開改為氣關(guān)，或由氣關(guān)改為氣開時，只要改變副控制器的正反作用而不需改變主控制器的正反作用。 在有些生產(chǎn)過程中，要求控制系統(tǒng)既可以進行串級控制，又可以實現(xiàn)主控制器單獨工作。即若系統(tǒng)由串級切換為主控時，是用主控制器的輸出代替原先副控制器的輸出去控制執(zhí)行器，而若系統(tǒng)由主控切換為串級時，是用副控制器的輸出代替主控制器的輸出去控制執(zhí)行器?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 當主變量變化時，串級時副控制器的輸出與主控時主控制器的輸出信號方向完全一致。 無論哪一種切換，都必須保證當主變量變化時，去控制閥的信

28、號完全一致。40化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)n 六、控制器參數(shù)的工程整定六、控制器參數(shù)的工程整定41串級控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定的兩種方法。串級控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定的兩種方法。1.1.兩步整定法兩步整定法 按照串級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)（1）在工況穩(wěn)定，主、副控制器都在純比例作用運行的條件下，將主控制器的比例度先固定在100的刻度上，逐漸減小副控制器的比例度，求取副回路在滿足某種衰減比（如41）過渡過程下的副控制器比例度

29、和操作周期，分別用2s和T2s表示。（2）在副控制器比例度等于2s的條件下，逐步減小主控制器的比例度，直至得到同樣衰減比下的過渡過程，記下此時主控制器的比例度1s和操作周期T1s。 42化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)43（3）根據(jù)上面得到的1s、T1s、2s、T2s，按表7-2（或表7-3）的規(guī)定關(guān)系計算主、副控制器的比例度、積分時間和微分時間。（4）按“先副后主”、“先比例次積分后微分”的整定規(guī)律，將計算出的控制器參數(shù)加到控制器上。（5）觀察控制過程，適當調(diào)整，直到獲得滿意的過渡過程。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級

30、控制系統(tǒng) 如果主、副對象時間常數(shù)相差不大，動態(tài)聯(lián)系密切，可能會出現(xiàn)“共振共振”現(xiàn)象。 可適當減小副控制器比例度或積分時間，以達到減小副回路操作周期的目的。同理，可以加大主控制器的比例度或積分時間，以期增大主回路操作周期，使主、副回路的操作周期之比加大，避免“共振”。 如果主、副對象特性太接近，就不能完全靠控制器參數(shù)的改變來避免“共振”了。44化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)2.2.一步整定法一步整定法 根據(jù)經(jīng)驗將副控制器一次放好，不再變動，然后按一根據(jù)經(jīng)驗將副控制器一次放好，不再變動，然后按一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)。般單回路控制系

31、統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)。 這種整定方法，對于對主變量要求較高，而對副變量沒有什么要求或要求不嚴，允許它在一定范圍內(nèi)變化的串級控制系統(tǒng)，是很有效的。 45化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)46副變量類副變量類型型副控制器比例度副控制器比例度2副控制器比例放大倍數(shù)副控制器比例放大倍數(shù)KP2溫度溫度壓力壓力流量流量液位液位20 6030 7040 8020 805.0 1.73.0 1.42.5 1.255.0 1.25表 7-1采用一步整定法時副控制器參數(shù)選擇范圍化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)47 （1）在生

32、產(chǎn)正常，系統(tǒng)為純比例運行的條件下，按照表7-1所列的數(shù)據(jù)，將副控制器比例度調(diào)到某一適當?shù)臄?shù)值。（2）利用簡單控制系統(tǒng)中任一種參數(shù)整定方法整定主控制器的參數(shù)。（3）如果出現(xiàn)“共振”現(xiàn)象，可加大主控制器或減小副控制器的參數(shù)整定值，一般即能消除?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)n 一、均勻控制的目的一、均勻控制的目的48圖7-9前后精餾塔的供求關(guān)系甲塔:為了穩(wěn)定操作需保持塔釜液位穩(wěn)定，必然頻繁地改變塔底的排出量。 乙塔：從穩(wěn)定操作要求出發(fā)，希望進料量盡量不變或少變。甲、乙兩塔間的供求關(guān)系出現(xiàn)了矛盾。 為了解決前后工序供求矛盾，達到前后兼顧協(xié)調(diào)操作，為了解決前后

33、工序供求矛盾，達到前后兼顧協(xié)調(diào)操作，使液位和流量均勻變化，組成的系統(tǒng)稱為均勻控制系統(tǒng)。使液位和流量均勻變化，組成的系統(tǒng)稱為均勻控制系統(tǒng)?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)49（1）兩個變量在控制過程中都應(yīng)該是緩慢變化的。（2）前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個變量應(yīng)保持在所允許的范圍內(nèi)波動。 圖7-10前一設(shè)備的液位和后一設(shè)備的進料量之關(guān)系1液位變化曲線；2流量變化曲線化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)n 二、均勻控制方案二、均勻控制方案50圖7-11簡單均勻控制 為了協(xié)調(diào)液位與排出流量之間的關(guān)系，允許它們都在各自許可的范圍

34、內(nèi)作緩慢的變化。 通過控制器的參數(shù)整定來實現(xiàn)。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)51圖7-12 串級均勻控制 可在簡單均勻控制方案基礎(chǔ)可在簡單均勻控制方案基礎(chǔ)上增加一個流量副回路，即構(gòu)成上增加一個流量副回路，即構(gòu)成串級均勻控制。串級均勻控制。 由小到大地進行調(diào)整。 串級均勻控制系統(tǒng)的主、副控制器一般都采用純比例作用的。只在要求較高時，為了防止偏差過大而超過允許范圍，才引入適當?shù)姆e分作用。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng) 由于增加了副回路，可以及時克服由于塔內(nèi)或排出端壓力改變所引起的流量變化。 串級均勻控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)

35、兩個變量間的關(guān)系是通過控制器參數(shù)整定來實現(xiàn)的。 在串級均勻控制系統(tǒng)中，參數(shù)整定的目的不是使變量盡快地回到給定值，而是要求變量在允許的范圍內(nèi)作緩慢的變化。52化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)n 一、概況一、概況53 實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常為流量比值控制系統(tǒng)。 主物料、主動量（主物料、主動量（Q1 、主流量）、主流量）從物料、從動量（從物料、從動量（Q2 、副流量）、副流量）副流量Q2與主流量Q1的比值關(guān)系為12QQK （7-1）化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)n 二、

36、比值控制系統(tǒng)的類型二、比值控制系統(tǒng)的類型54圖7-13 開環(huán)比值控制圖7-14 開環(huán)比值控制方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單，只需一臺純比例控制器，其比例度可以根據(jù)比值要求來設(shè)定。 主、副流量均開環(huán)； 這種比值控制方案對副流量Q2本身無抗干擾能力。所以這種系統(tǒng)只能適用于副流量較平穩(wěn)且比值要求不高的場合。 55化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)56 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開環(huán)比值控制方案的不足，在開環(huán)比值控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過增加一個副流量的閉環(huán)控制系統(tǒng)而組成的。 圖7-15單閉

37、環(huán)比值控制圖7-16單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) 它能實現(xiàn)副流量隨主流量的變化而變化，還可以克服副流量本身干擾對比值的影響。 結(jié)構(gòu)簡單，實施方便，尤其適用于主物料在工藝上不允許進行控制的場合。 雖然能保持兩物料量比值一定，但由于主流量是不受控制的，當主流量變化時，總的物料量就會跟著變化。 57化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)58 它是在單閉環(huán)比值控制的基礎(chǔ)上，增加了主流量控制回路而構(gòu)成的。 圖7-17 雙閉環(huán)比值控制圖7-18雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三

38、節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) 實現(xiàn)了比較精確的流量比值，也確保了兩物料總量基本不變。 提降負荷比較方便，只要緩慢地改變主流量控制器的給定值，就可以提降主流量，同時副流量也就自動跟蹤提降，并保持兩者比值不變。 結(jié)構(gòu)較復雜，使用的儀表較多，投資較大，系統(tǒng)調(diào)整較麻煩。 主要適用于主流量干擾頻繁、工藝上不允許負荷有較大波動或工藝上經(jīng)常需要提降負荷的場合。 59化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)60圖7-19變比值控制系統(tǒng) 要求兩種物料的比值能靈活地隨第三變量的需要而加以調(diào)整，這樣就出現(xiàn)一種變比值控制系統(tǒng)。圖7-20變比值控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出

39、版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)三、比值控制系統(tǒng)的幾個問題三、比值控制系統(tǒng)的幾個問題1.主、從動量的確定2.控制方案的選擇3.比值系數(shù)的計算4.控制方案的實施61化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)1. 1. 主、從動量的確定主、從動量的確定設(shè)計比值控制系統(tǒng)時，首先需要確定主、從動量。其確定設(shè)計比值控制系統(tǒng)時，首先需要確定主、從動量。其確定原則：原則： 生產(chǎn)過程中主要物料的流量為主動量，次要物料的流量生產(chǎn)過程中主要物料的流量為主動量，次要物料的流量為從動量。為從動量。 兩物料中有一個物料的量為可測但不可控時，則應(yīng)選不兩物料中有一個物料的量為可

40、測但不可控時，則應(yīng)選不可控的物料流量為主動量，另一個可控的物料為從動量?？煽氐奈锪狭髁繛橹鲃恿浚硪粋€可控的物料為從動量。以上只是選擇主動量的一般原則，如工藝有特殊要求還要以上只是選擇主動量的一般原則，如工藝有特殊要求還要根據(jù)工藝情況做具體分析。根據(jù)工藝情況做具體分析。 62化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)2. 2. 控制方案的選擇控制方案的選擇 控制方案的選擇主要根據(jù)各種控制方案的特點及工控制方案的選擇主要根據(jù)各種控制方案的特點及工藝的具體情況來確定。藝的具體情況來確定。 63化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)3.

41、 3. 比值系數(shù)的計算比值系數(shù)的計算 設(shè)計比值控制系統(tǒng)時，比值系數(shù)的計算是一個十分重要設(shè)計比值控制系統(tǒng)時，比值系數(shù)的計算是一個十分重要的問題，工藝給出的是兩種物料得體積（質(zhì)量）流量比值，的問題，工藝給出的是兩種物料得體積（質(zhì)量）流量比值，即即 。而實施比值控制時會采用適當?shù)膫鞲衅骱蛢x表，目。而實施比值控制時會采用適當?shù)膫鞲衅骱蛢x表，目前儀表采用的標準信號為前儀表采用的標準信號為4-20mA4-20mA或或20-100kPa20-100kPa，在儀表上所放，在儀表上所放置的是兩個信號的比值系數(shù)置的是兩個信號的比值系數(shù) ( (或或 ) )，顯然儀表信號，顯然儀表信號K K與工與工藝比值藝比值 之間

42、具有一定對應(yīng)關(guān)系，因此必須將流量的比值系數(shù)之間具有一定對應(yīng)關(guān)系，因此必須將流量的比值系數(shù) 折算成儀表上的比值系數(shù)才能進行比值設(shè)定。折算成儀表上的比值系數(shù)才能進行比值設(shè)定。12QQK 12/IIK 12PP64化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)具體計算方法如下：具體計算方法如下： 流量與其測量信號之間呈線性關(guān)系流量與其測量信號之間呈線性關(guān)系 如用轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計等方法測量或用差壓法測量如用轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計等方法測量或用差壓法測量但經(jīng)開方器后輸出信號也和流量值之間成線性關(guān)系，則可用但經(jīng)開方器后輸出信號也和流量值之間成線性關(guān)系，則可用8-28-2式進

43、行計算。式進行計算。max2max1QQKK 式中式中 測量測量F F1 1所用變速器的最大量程所用變速器的最大量程 測量測量F F2 2所用變速器的最大量程所用變速器的最大量程max1Qmax2Q65化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) 流量和測量信號之間呈非線形關(guān)系流量和測量信號之間呈非線形關(guān)系 如用差壓法測流量而未用開方器時，因流量與壓差如用差壓法測流量而未用開方器時，因流量與壓差之間呈非線性（開方）關(guān)系可用之間呈非線性（開方）關(guān)系可用8-38-3式計算。式計算。max22max12QQKK 將計算出的比值系數(shù)設(shè)置在比值計算器上，比將計算出的比值系數(shù)設(shè)

44、置在比值計算器上，比值控制系統(tǒng)就能按工藝要求正常進行。值控制系統(tǒng)就能按工藝要求正常進行。66化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)4. 4. 控制方案的實施控制方案的實施 比值控制方案的實施主要有相乘方案和相除方案。相乘比值控制方案的實施主要有相乘方案和相除方案。相乘方案中比值系數(shù)的實施可采用比值器、乘法器、配比器等來方案中比值系數(shù)的實施可采用比值器、乘法器、配比器等來實現(xiàn)。相除方案的比值系數(shù)采用除法器實現(xiàn)，但應(yīng)注意除法實現(xiàn)。相除方案的比值系數(shù)采用除法器實現(xiàn)，但應(yīng)注意除法器的非線性對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。器的非線性對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。67化學工業(yè)出版社化學工業(yè)

45、出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)n 一、前饋控制系統(tǒng)及其特點一、前饋控制系統(tǒng)及其特點68圖7-21 換熱器的反饋控制圖7-22 換熱器的前饋控制圖7-24反饋控制與前饋控制方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)69圖7-23前饋控制系統(tǒng)的補償過程 前饋控制是根據(jù)干擾的變化產(chǎn)生控制作用的。 反饋控制與前饋控制的檢測反饋控制與前饋控制的檢測信號與控制信號有不同的特點：信號與控制信號有不同的特點： 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 反饋控制的依據(jù)是被控變量與給定值的偏差，檢測的信號是被控變量，控制作用發(fā)

46、生時間是在偏差出現(xiàn)以后。 前饋控制的依據(jù)是干擾的變化，檢測的信號是干擾量的大小，控制作用的發(fā)生時間是在干擾作用的瞬間而不需等到偏差出現(xiàn)之后。70化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 反饋控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，而前饋控制是一個“開環(huán)”控制系統(tǒng)。 反饋控制由于是閉環(huán)系統(tǒng)，控制結(jié)果能夠通過反饋獲得檢驗，而前饋控制其控制效果并不通過反饋來加以檢驗。要想綜合一個合適的前饋控制作用，必須對被控對象的特性作深入的研究和徹底的了解。 71化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)72 一般的反饋控制系統(tǒng)均采用通用類型的PID控制器，而前饋

47、控制要采用專用前饋控制器。前饋控制器的控制規(guī)律取決于干擾通道的特性與控制通道的特性。對于不同的對象特性，就應(yīng)該設(shè)計具有不同控制規(guī)律的控制器。反饋控制只用一個控制回路就可克服多個干擾。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)n 二、前饋控制的主要形式二、前饋控制的主要形式 根據(jù)對干擾補償?shù)奶攸c，可分為靜態(tài)前饋控制和動態(tài)前饋控制。73化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)74 在圖7-22中，前饋控制器的輸出信號是按干擾大小隨時間變化的，它是干擾量和時間的函數(shù)。而當干擾通道和控制通道動態(tài)特性相同時，便可以不考慮時間函數(shù)，只按靜態(tài)關(guān)

48、系確定前饋控制作用。 如果主要干擾是進料流量的波動Q1，那么前饋控制器的輸出mf為 1QKmff化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 圖7-25靜態(tài)前饋控制實施方案 熱交換器是應(yīng)用前饋控制較多的場合，換熱器有滯后大、時間常數(shù)大、反應(yīng)慢的特性，前饋控制就是針對這種對象特性設(shè)計的，故能很好發(fā)揮作用。 75化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)1212PcQLQ 121122PcQQLQQ76根據(jù)熱平衡原理來分析1212PcQLQ11122QKQLcQPKQQ12（7-2）進料增加為Q1+Q1時（7-3）式（7-3）減式（7-2）

49、（7-4）則（7-5）化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)77 要考慮對象的動態(tài)特性，從而確定前饋控制器的規(guī)律，才能獲得動態(tài)前饋補償。 圖7-26動態(tài)前饋控制實施方案 可在靜態(tài)前饋控制的基礎(chǔ)上，加上延遲環(huán)節(jié)或微分環(huán)節(jié)，以達到干擾作用的近似補償。 按此原理設(shè)計的一種前饋控制器，有三個可以三個可以調(diào)整的參數(shù)調(diào)整的參數(shù)K、T1、T2。 K為放大倍數(shù)，是為了靜態(tài)補償用的。T1、T2是時間常數(shù)，都有可調(diào)范圍，分別表示延遲作用和微分作用的強弱。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)78 將它們組合起來，取長補短，使前饋控制用來克服主要

50、干擾，反饋控制用來克服其他的多種干擾，兩者協(xié)同工作，能提高控制質(zhì)量。圖7-27換熱器的前饋-反饋控制圖7-28前饋-反饋控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)是由內(nèi)、外（或主、副）兩個反饋回路所組成； 而前饋-反饋控制系統(tǒng)是由一個反饋回路和另一個開環(huán)的補償回路疊加而成。79化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)n 三、前饋控制的應(yīng)用場合三、前饋控制的應(yīng)用場合80（1）干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，僅采用反饋控制達不到要求的對象。 （2）主要干擾是可測而不可控的變量。 （3）當對象的控制通道滯

51、后大，反饋控制不及時，控制質(zhì)量差，可采用前饋或前饋-反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)n 一、基本概念一、基本概念81 在這些大型工藝生產(chǎn)過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常運行情況下，能夠克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平穩(wěn)運行外，當生產(chǎn)操作達到安全極限時，控制系統(tǒng)應(yīng)有一種應(yīng)變能力，能采取相應(yīng)的保護措施，促使生產(chǎn)操作離開安全極限，返回到正常情況。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)82 通過一個特定設(shè)計的自動選擇性控制系統(tǒng)，當生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時，既不使設(shè)備停車又起到對生產(chǎn)進行

52、自動保護的目的。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)83要構(gòu)成選擇性控制，生產(chǎn)操作必須要具有一定選擇要構(gòu)成選擇性控制，生產(chǎn)操作必須要具有一定選擇性的邏輯關(guān)系。性的邏輯關(guān)系。 選擇性控制的實現(xiàn)則需要靠具有選擇功能的自動選選擇性控制的實現(xiàn)則需要靠具有選擇功能的自動選擇器（高值選擇器或低值選擇器）或有關(guān)的切換裝置擇器（高值選擇器或低值選擇器）或有關(guān)的切換裝置（切換器、帶電接點的控制器或測量儀表）來完成。（切換器、帶電接點的控制器或測量儀表）來完成?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)n 二、選擇性控制系統(tǒng)的類型二、選擇

53、性控制系統(tǒng)的類型84化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)85圖7-29丙烯冷卻器的兩種控制方案化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)86 當裂解氣溫度過高或負荷量過大時，控制當裂解氣溫度過高或負荷量過大時，控制閥將要大幅度地被打開。當冷卻器中的列管全閥將要大幅度地被打開。當冷卻器中的列管全部為液態(tài)丙烯所淹沒，而裂解氣出口溫度仍然部為液態(tài)丙烯所淹沒，而裂解氣出口溫度仍然降不到希望的溫度時，就不能再一味地使控制降不到希望的溫度時，就不能再一味地使控制閥開度繼續(xù)增加了。閥開度繼續(xù)增加了。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n

54、第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)87圖7-30開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)88圖7-31 開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)當液位低于當液位低于7575時，輸出時，輸出p2；當液位達到當液位達到7575時，時，p20.1MPa。當當p2時，時，pypx；當當p20.1MPa時，時，py。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)89化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)90圖7-32 輔助鍋爐壓力取代控制系統(tǒng)圖7-33 蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)方塊圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)91化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)92化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)圖7-34混合型選擇性控制方案93化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)n 三、積分飽和及其防止三、積分飽和及其防止94化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)95化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)