過程控制系統(tǒng)教學課件

1、 凡是采用數(shù)字或模擬控制方式對生產(chǎn)過程的某一或凡是采用數(shù)字或模擬控制方式對生產(chǎn)過程的某一或某些物理參數(shù)進行的自動控制通稱為過程控制。某些物理參數(shù)進行的自動控制通稱為過程控制。( (另有運另有運動控制方向動控制方向) ) 生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、減少成本、改善勞動條件、保證安全和提高勞動生減少成本、改善勞動條件、保證安全和提高勞動生產(chǎn)率重要手段，一直起著極其重要的作用。其發(fā)展產(chǎn)率重要手段，一直起著極其重要的作用。其發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個方面經(jīng)歷了以下幾個方面 過程控制系統(tǒng)在控制結構上經(jīng)歷了三個發(fā)展階段過程控制系統(tǒng)在控制結構上經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：

2、分散控制階段分散控制階段, , 集中控制階段和集散控制階段。集中控制階段和集散控制階段。 從過程控制采用的理論與技術手段來看，可以粗略地把它劃為三個從過程控制采用的理論與技術手段來看，可以粗略地把它劃為三個階段：階段：第一階段第一階段 70 70 年代之前年代之前 初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程礎，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控中的溫度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結構、制系統(tǒng)中，以單回路結構、PID PID 策

3、略為主，同時針策略為主，同時針對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的Smith Smith 預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等等，這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)定值控制。等，這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)定值控制。這與當時生產(chǎn)水平是相適應的。這與當時生產(chǎn)水平是相適應的。第二階段（第二階段（70 70 年代年代90 90 年代初）年代初） 發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎，以微型計算機和高檔儀發(fā)展階段，以現(xiàn)代

4、控制理論為主要基礎，以微型計算機和高檔儀表為工具，對較復雜的工業(yè)過程進行控制。這階段的建模理論、表為工具，對較復雜的工業(yè)過程進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先在線辨識和實時控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對象特性時變和環(huán)境干擾進控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對象特性時變和環(huán)境干擾等不確定影響的等不確定影響的自適應控制自適應控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的的預測控制預測控制等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿足復雜的工藝要求

5、，提高控制質量。足復雜的工藝要求，提高控制質量。1975 1975 年，世界上第一臺分年，世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國散控制系統(tǒng)在美國HoneywellHoneywell公司問世，從而揭開了過程控制嶄公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。分散控制系統(tǒng)也叫新的一頁。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)，它綜合了計算機，它綜合了計算機技術、控制技術、通信技術和顯示技術，采用多層分級的結構技術、控制技術、通信技術和顯示技術，采用多層分級的結構形式形式, ,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結構和冗余

6、等技術，使系統(tǒng)的監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結構和冗余等技術，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式，使得它組態(tài)、擴展極為方便，還有眾多的控制算法化形式，使得它組態(tài)、擴展極為方便，還有眾多的控制算法( (幾幾十至上百種十至上百種) ) 、較好的人、較好的人機界面和故障檢測報告功能。經(jīng)過機界面和故障檢測報告功能。經(jīng)過20 20 多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風范，因此，可以毫不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過類拔萃的風范，因此，可以毫

7、不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個里程碑。程控制發(fā)展史上的一個里程碑。第三階段第三階段 90 90 年代后。年代后。 高級階段。目前，過程控制正朝高級階段走來，不論是高級階段。目前，過程控制正朝高級階段走來，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，以智能控制理論為基礎，以計算機及網(wǎng)絡為主要手段，對以智能控制理論為基礎，以計算機及網(wǎng)絡為主要手段，對企業(yè)的經(jīng)營、計劃、調度、管理和控制全面綜合，實現(xiàn)從企業(yè)的經(jīng)營、計劃、

8、調度、管理和控制全面綜合，實現(xiàn)從原料進庫到產(chǎn)品出廠的自動化、整個生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的原料進庫到產(chǎn)品出廠的自動化、整個生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。它表現(xiàn)的最大特征是最優(yōu)化。它表現(xiàn)的最大特征是仿人腦功能仿人腦功能，這一點在某種，這一點在某種程度上是回復到初級階段的人工控制，但更多的是在人工程度上是回復到初級階段的人工控制，但更多的是在人工控制基礎上的進步與飛躍?？刂苹A上的進步與飛躍。1-11-1典型單回路控制系統(tǒng)典型單回路控制系統(tǒng)液位變送器液位控制器執(zhí)行器2 2、系統(tǒng)方塊圖、系統(tǒng)方塊圖3 3、主要組成部分、主要組成部分生產(chǎn)過程中被控制的工藝設備或裝置。生產(chǎn)過程中被控制的工藝設備或裝置。儀表課中已做介

9、紹。儀表課中已做介紹。實時地對被控系統(tǒng)施加控制作用。實時地對被控系統(tǒng)施加控制作用。 將控制信號進行放大以驅動控制閥。常見的將控制信號進行放大以驅動控制閥。常見的有氣動和電動兩種。有氣動和電動兩種。 控制進料量。有氣開式和氣關式之別?？刂七M料量。有氣開式和氣關式之別。1 1、被控對象被控對象 ( (簡稱對象或過程簡稱對象或過程) )：前已述及。：前已述及。2 2、被控參數(shù)：被控參數(shù)：按照生產(chǎn)過程要求，某些變量應該維持在按照生產(chǎn)過程要求，某些變量應該維持在穩(wěn)定的變化范圍內(nèi)，如果對其施加控制作用，就稱穩(wěn)定的變化范圍內(nèi)，如果對其施加控制作用，就稱其為被控參其為被控參數(shù)。如溫度、壓力、流量、液位、成分等

10、。數(shù)。如溫度、壓力、流量、液位、成分等。凡是影響被控量的各種作用均叫做干擾或擾動。分內(nèi)凡是影響被控量的各種作用均叫做干擾或擾動。分內(nèi)干擾和外干擾。干擾和外干擾。( (內(nèi)干擾如原料成分變化等。內(nèi)干擾如原料成分變化等。) )即調節(jié)介質。如儲水槽液位控制系統(tǒng)的給水量。即調節(jié)介質。如儲水槽液位控制系統(tǒng)的給水量。被控變量經(jīng)檢測變送后即是測量值。被控變量經(jīng)檢測變送后即是測量值。：即被控變量的設定值。：即被控變量的設定值。準確地說，應是被控量的給定值與實際值之差。準確地說，應是被控量的給定值與實際值之差。但能夠直接得到的信號是被控量的測量值，故通常把測量值與但能夠直接得到的信號是被控量的測量值，故通常把測量

11、值與給定值之差稱作為偏差。給定值之差稱作為偏差。 對于控制系統(tǒng)而言，外部輸入為給定值，故偏差定義為：對于控制系統(tǒng)而言，外部輸入為給定值，故偏差定義為： 對于控制器而言，外部輸入為測量值，故偏差定義為：對于控制器而言，外部輸入為測量值，故偏差定義為： 根據(jù)偏差值、經(jīng)一定算法得到的輸出值。調節(jié)根據(jù)偏差值、經(jīng)一定算法得到的輸出值。調節(jié)器輸出亦稱控制作用。器輸出亦稱控制作用。 是工業(yè)生產(chǎn)過程中應用最大的一種過程控制系統(tǒng)。是工業(yè)生產(chǎn)過程中應用最大的一種過程控制系統(tǒng)。在運行時，系統(tǒng)被控量的給定值是不變的。有時根據(jù)生在運行時，系統(tǒng)被控量的給定值是不變的。有時根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，被控量的給定值保持在規(guī)定的小范圍

12、附近產(chǎn)工藝要求，被控量的給定值保持在規(guī)定的小范圍附近波動。波動。 2 2、隨動控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng) 其給定值按預定的時間程序來變化。如機械工業(yè)其給定值按預定的時間程序來變化。如機械工業(yè)中的退火爐的溫度控制系統(tǒng)，其給定值是按升溫、中的退火爐的溫度控制系統(tǒng)，其給定值是按升溫、 保溫、保溫、 逐次降溫等程序變化的。家用電器中應用定逐次降溫等程序變化的。家用電器中應用定值控制系統(tǒng)的也很多，如電腦控制的洗衣機、電飯煲值控制系統(tǒng)的也很多，如電腦控制的洗衣機、電飯煲等。等。 21BBn n/11BB1BBB21121 為被控量偏離穩(wěn)定值或設定值的最大偏差值。為被控量偏離穩(wěn)定值或設定值的最大偏差值。其它課程

13、已做介紹，不再詳述。其它課程已做介紹，不再詳述。 超調量上升時間調節(jié)時間過程演示 討論：討論：(1)(1)、靜態(tài)時，、靜態(tài)時，q q1 1=q=q2 2=dh/dt=0 ; =dh/dt=0 ; (2) (2)、當當q q1 1變化時變化時h h變化變化 q q2 2變化。變化。 經(jīng)線性化處理，有經(jīng)線性化處理，有1212.(25).(26)dhqqAdtdVdhqqAdtdt 22.(27)hqR1212()()().( )hdhqARd tHsQsA s HsR 拉 普 拉 斯 變 換212( )( ).(28)( )11OOOKRH SGsQ sAR sT s 種類：有電容、熱容、氣容、液

14、容等等。種類：有電容、熱容、氣容、液容等等。( (二二) )、具有純滯后單容過程的數(shù)學模型、具有純滯后單容過程的數(shù)學模型 1 1、純滯后的概念、純滯后的概念 純滯后是普遍存在的，如下頁圖所示。純滯后是普遍存在的，如下頁圖所示。 000 10010()(2 9)( )( )( )1sd hThK q tdtKH sG seQ sT s 純滯后單容過程及其響應曲線無純滯后有純滯后( (三三) )、多容過程的數(shù)學模型、多容過程的數(shù)學模型2-5h1h22 2、三容過程的微分方程模型、三容過程的微分方程模型 11111121222223233333(21 0 )dhqqCd thqRdhqqCd thq

15、RdhqqCd thqR 3 3、三容過程的方框圖、三容過程的方框圖由式由式(2-10)(2-10)的拉氏變換，可得圖的拉氏變換，可得圖2-62-6。由圖由圖2-62-6，應用自控理論即可獲得其模型。，應用自控理論即可獲得其模型。 無自衡過程的概念：如下圖。無自衡過程的概念：如下圖。( (一一) )、單容過程的數(shù)學模型、單容過程的數(shù)學模型 12dhqqCd t 1dhCqd t0000101( ).(2 15).( )1( ).(2 16)( )sG sT sH sG seQ sT s或第一章第一章 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)液位變送器液位控制器執(zhí)行器氣閉 2 2、系統(tǒng)方框圖、系統(tǒng)方框圖3

16、3、特點、特點 最簡單、最基本；應用最廣泛、最成熟。最簡單、最基本；應用最廣泛、最成熟。 是各種復雜控制系統(tǒng)設計和參數(shù)整定的基礎。是各種復雜控制系統(tǒng)設計和參數(shù)整定的基礎。 適用于被控對象滯后時間較小，負載和干擾不適用于被控對象滯后時間較小，負載和干擾不 大，控制質量要求不很高的場合。大，控制質量要求不很高的場合。1 1、安全性、安全性2 2、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性3 3、經(jīng)濟性、經(jīng)濟性1 1、建立被控過程的數(shù)學模型、建立被控過程的數(shù)學模型2 2、選擇控制方案、選擇控制方案3 3、選擇控制設備型號規(guī)格、選擇控制設備型號規(guī)格4 4、實驗（與仿真）、實驗（與仿真） 包括儀表（微機）選型、控制室和儀表盤設計、

17、供水包括儀表（微機）選型、控制室和儀表盤設計、供水供電供氣設計、信號系統(tǒng)設計、安全防暴設計等。供電供氣設計、信號系統(tǒng)設計、安全防暴設計等。3 3、工程安裝、工程安裝4 4、儀表調試、儀表調試5 5、參數(shù)整定、參數(shù)整定2 2、工程設計、工程設計 1 1、方案設計、方案設計1.1.選擇的意義選擇的意義2. 2. 選擇方法選擇方法3. 3. 選間接參數(shù)的原則選間接參數(shù)的原則 必須考慮工藝生產(chǎn)的合理性和儀表的現(xiàn)狀。必須考慮工藝生產(chǎn)的合理性和儀表的現(xiàn)狀。 間接參數(shù)應與直接參數(shù)有某種單值函數(shù)關系。間接參數(shù)應與直接參數(shù)有某種單值函數(shù)關系。 間接參數(shù)要有足夠的靈敏度。間接參數(shù)要有足夠的靈敏度。 (, )DDX

18、f Tp 當生產(chǎn)過程中有多個因素能影響被控變量變化時，應分析過程擾動通道當生產(chǎn)過程中有多個因素能影響被控變量變化時，應分析過程擾動通道特性與控制通道特性對控制質量的影響，正確地選擇可控性良好的變量作為特性與控制通道特性對控制質量的影響，正確地選擇可控性良好的變量作為操縱操縱( (控制控制) )量。量。 一般希望控制通道克服擾動的能力要強，動態(tài)響應應比擾動通道快。一般希望控制通道克服擾動的能力要強，動態(tài)響應應比擾動通道快。通道的概念：通道的概念：某個參數(shù)影響另一個參數(shù)的通路。某個參數(shù)影響另一個參數(shù)的通路。 F1Fn為系統(tǒng)的輸入，在為系統(tǒng)的輸入，在F1Fn中選取某一個作為操縱變量，那么其中選取某一

19、個作為操縱變量，那么其他的則稱為干擾。他的則稱為干擾。11( )( )( )( )( )( )( )PCPDPDnnY sGs U sGs FsGs Fs1 1.3.1 .3.1 干擾通道特性干擾通道特性對控制質量的影響對控制質量的影響突出干擾作用突出干擾作用: :( )ccGsK( )1fPDfKGsT s00102( )11PCKGsT sT s 00 10 21( )( )( )1( )( )111ffP DCP CCKTsGsYsKFsGs GsKTsTs1( )F ss(1)(1)干擾通道放大倍數(shù)干擾通道放大倍數(shù)Kf的的影響影響運用終值定理運用終值定理0( )lim ( )lim(s

20、)tsyy tsY 01fCKK KKC控制器放大倍數(shù)控制器放大倍數(shù)K0被控對象放大倍數(shù)被控對象放大倍數(shù)( )y 即系統(tǒng)殘差，越小即系統(tǒng)殘差，越小Kf越小越小(2)(2)干擾通道時間常數(shù)干擾通道時間常數(shù)Tf的影響的影響11( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )fP DCP CCP CTsGsYsYsFsFsGs GsGs Gs1fK 1CK 01K 結論：結論： Tf越大，信號被衰減的越多，即濾波作用越大，信號被衰減的越多，即濾波作用越強，那么干擾信號對被控變量的影響越弱越強，那么干擾信號對被控變量的影響越弱結論：干擾通道結論：干擾通道時間常數(shù)越大時間常數(shù)越大，個數(shù)越多個數(shù)

21、越多，或者，或者說干擾進入系統(tǒng)的位置說干擾進入系統(tǒng)的位置越遠離被控變量而靠近控越遠離被控變量而靠近控制閥制閥，干擾對被控變量的影響越小，系統(tǒng)的質量，干擾對被控變量的影響越小，系統(tǒng)的質量越高。越高。(2-1)(2-1)干擾進入位置的影響干擾進入位置的影響(3)(3)干擾通道純滯后的影響干擾通道純滯后的影響結論：結論：( )( )( )( )()1( )( )fsPDCPCGs eYsF sy ty tGs Gs控制通道動態(tài)特性對控制質量的影響控制通道動態(tài)特性對控制質量的影響(1)(1)控制通道控制通道放大倍數(shù)放大倍數(shù)K0的影響的影響( )ccGsK1( )1PDfGsT s00102( )11P

22、CKGsT sT s 0 10 20 10 20( )( )( )1( )( )11111P DCP CfCGsYsFsGs GsTsTsTsTsTsKK010201110fCT sT sT sK K特征方程：0102011=0CT sT sK K振蕩環(huán)節(jié)（第2項）：20102001 0201 0210CTTK KssT TT T0102001 0220001 0221CTTT TK KT T有：010201 0202(1)CTTT TK K一定時，必有一定時，必有KCK0=常數(shù)。即常數(shù)。即K0越大則需要調整越大則需要調整KC越小越小。整體系統(tǒng)由干擾產(chǎn)生的誤差也不改變。整體系統(tǒng)由干擾產(chǎn)生的誤差

23、也不改變。結論：系統(tǒng)余差結論：系統(tǒng)余差y()與與K0無關，但無關，但K0大表示操縱量對控大表示操縱量對控制變量的影響大，更為有效。制變量的影響大，更為有效。當該通道不選做控制通道（不選擇此干擾為操縱量），當該通道不選做控制通道（不選擇此干擾為操縱量），則該通道為干擾通道，此干擾對被控變量影響大，對系則該通道為干擾通道，此干擾對被控變量影響大，對系統(tǒng)不利。統(tǒng)不利。(2)(2)控制通道時間常數(shù)控制通道時間常數(shù)T0的影響的影響200102001 0201 0201,2(1)CCK KTTT TT TK K由于201 系統(tǒng)工作頻率：不變的情況下，不變的情況下， T01或者或者T02的增大導致的增大導致

24、的下降，的下降，會導致系統(tǒng)控制速度變慢。會導致系統(tǒng)控制速度變慢。但是但是T01或者或者T02的增大勢必導致的增大勢必導致的改變。調節(jié)速的改變。調節(jié)速度和穩(wěn)定性不可兼得。度和穩(wěn)定性不可兼得。(3) (3) 控制通道純滯后的影響控制通道純滯后的影響C：無控制作用時的反應曲線：無控制作用時的反應曲線A：控制及時控制作用曲線：控制及時控制作用曲線D：控制及時反應曲線：控制及時反應曲線B：控制不及時控制作用曲線：控制不及時控制作用曲線E：控制不及時反應曲線：控制不及時反應曲線純滯后的存在會使控制不及時，動態(tài)偏差純滯后的存在會使控制不及時，動態(tài)偏差（超調量）增大，穩(wěn)定性下降（超調量）增大，穩(wěn)定性下降1.3

25、.3 1.3.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇1 1、所選的操縱變量必須是可控的；、所選的操縱變量必須是可控的；2 2、所選的操縱變量應是通道放大倍數(shù)比較大者，最好大于、所選的操縱變量應是通道放大倍數(shù)比較大者，最好大于擾動通道的放大倍數(shù)；擾動通道的放大倍數(shù)；3 3、所選的操縱變量應使擾動通道時間常數(shù)越大越好，而控、所選的操縱變量應使擾動通道時間常數(shù)越大越好，而控制通道時間常數(shù)應適當小一些為好，但不宜過??；制通道時間常數(shù)應適當小一些為好，但不宜過?。? 4、所選的操縱變量其通道純滯后時間應越小越好；、所選的操縱變量其通道純滯后時間應越小越好；5 5、所選的操縱變量應盡量使干擾點遠離被控變量而靠近

26、控、所選的操縱變量應盡量使干擾點遠離被控變量而靠近控制閥；制閥；6 6、注意注意1.1.控制通道控制通道2.2.擾動通道擾動通道3.3.注意注意實例討論實例討論例例1 1：噴霧式乳粉干燥設備的控制。：噴霧式乳粉干燥設備的控制。 1.1.工藝流程：工藝流程：以乳化物的干燥過程為例來設計干燥器。以乳化物的干燥過程為例來設計干燥器。由于乳化物屬于膠體物質，激烈攪拌易固化，也不能用泵由于乳化物屬于膠體物質，激烈攪拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的辦法。抽送，因而采用高位槽的辦法。濃縮的乳液由高位槽流經(jīng)過濾器濃縮的乳液由高位槽流經(jīng)過濾器A A或或B B，慮去凝結塊和其他，慮去凝結塊和其他雜質，并

27、從干燥器頂部由噴嘴噴下。有鼓風機將一部分空雜質，并從干燥器頂部由噴嘴噴下。有鼓風機將一部分空氣送至換熱器，用蒸汽進行加熱，并將與來自鼓風機的另氣送至換熱器，用蒸汽進行加熱，并將與來自鼓風機的另一部分空氣混合，經(jīng)風管送往干燥器，由下而上吹，以便一部分空氣混合，經(jīng)風管送往干燥器，由下而上吹，以便蒸發(fā)掉乳液中的水分，使之成為粉狀物，并隨濕空氣一起蒸發(fā)掉乳液中的水分，使之成為粉狀物，并隨濕空氣一起由底部送出進行分離。生產(chǎn)工藝對干燥后的產(chǎn)品質量要求由底部送出進行分離。生產(chǎn)工藝對干燥后的產(chǎn)品質量要求很高，水分含量不能波動太大，因而需要對干燥的溫度進很高，水分含量不能波動太大，因而需要對干燥的溫度進行嚴格控

28、制。行嚴格控制。2 2. .被控參數(shù)選擇被控參數(shù)選擇： 3 3. .控制控制參數(shù)參數(shù)的選擇的選擇 乳液流量乳液流量f1；空氣流量；空氣流量f2；蒸汽流量；蒸汽流量f31 1、圖、圖a a 乳液直接進入干燥器，控制通道的滯后最小，對被控溫度的乳液直接進入干燥器，控制通道的滯后最小，對被控溫度的校正作用最靈敏，而且干擾進入系統(tǒng)的位置遠離被控量，所以將乳液校正作用最靈敏，而且干擾進入系統(tǒng)的位置遠離被控量，所以將乳液流量作為控制參數(shù)應該是最佳的控制方案；但是，由于乳液流量是生流量作為控制參數(shù)應該是最佳的控制方案；但是，由于乳液流量是生產(chǎn)負荷，工藝要求必須穩(wěn)定，若作為控制參數(shù)則很難滿足工藝要求。產(chǎn)負荷，

29、工藝要求必須穩(wěn)定，若作為控制參數(shù)則很難滿足工藝要求。所以，將乳液流量作為控制參數(shù)的控制方案應盡可能避免。所以，將乳液流量作為控制參數(shù)的控制方案應盡可能避免。2 2、旁路空氣量與熱風量混合，經(jīng)風管進入干燥器，它與圖、旁路空氣量與熱風量混合，經(jīng)風管進入干燥器，它與圖b b控制方控制方案相比，控制通道存在一定的純滯后，對干燥溫度校正作用的靈敏案相比，控制通道存在一定的純滯后，對干燥溫度校正作用的靈敏度雖然差一些，但可通過縮短傳輸管道的長度而減小純滯后時間。度雖然差一些，但可通過縮短傳輸管道的長度而減小純滯后時間。3 3、對圖、對圖c c所示的控制方案分析可知，蒸汽需經(jīng)過換熱器的熱交換，所示的控制方案

30、分析可知，蒸汽需經(jīng)過換熱器的熱交換，才能改變空氣溫度。由于換熱器的時間常數(shù)較大，而且該方案的控才能改變空氣溫度。由于換熱器的時間常數(shù)較大，而且該方案的控制通道既存在容量滯后又存在純滯后，因而對干燥溫度校正作用的制通道既存在容量滯后又存在純滯后，因而對干燥溫度校正作用的靈敏度最差。靈敏度最差。略略1 1、生產(chǎn)安全出發(fā)、生產(chǎn)安全出發(fā)2 2、保證產(chǎn)品質量、保證產(chǎn)品質量3 3、降低原料、成品、動力耗損來考慮、降低原料、成品、動力耗損來考慮4 4、介質的特點考慮。、介質的特點考慮。直線直線對數(shù)對數(shù)快開快開生產(chǎn)負荷生產(chǎn)負荷流量流量為保證衰減比為保證衰減比n=4:1n=4:1，有，有00()()0.5cvv

31、K K K Gjw Gjw 00()()()vvK K Gjw GjwC常數(shù)不變，則不變，則()vGjw假設假設001/()vKK Gjw212( )( ).(28)( )11OOOKRH SGsQsAR sT s2210101010hhhRqpghCChhhFCghCg 111111OOOT jwT wThF11OT jw212()ppdcVFHGcdt動態(tài)平衡系統(tǒng)：12()pFHGc靜態(tài)平衡系統(tǒng)：生產(chǎn)負荷G發(fā)生變化時：22200GGG22010202010()+()pppdcVGcG cdt 兩式相減：2001020()ppdcVFHG cdt負荷變化前：2102()ppdcVFHGcdt

32、負荷變化后：220210201022010()+()()()pppppdc VGcGG cdtGcGc 20G，22200GGG利用消去2020dTKGdt0020002010001111(),11 ()11/VTGGGjwG FT jwTT wKGGKF 其中0200( )( )( )( )1KsG sK G sG sT s線性閥門線性閥門測量滯后包括：測量環(huán)節(jié)的容量滯后和信號測量過程的純滯后測量滯后包括：測量環(huán)節(jié)的容量滯后和信號測量過程的純滯后（1 1）容量滯后）容量滯后211( )11( ),( )( )1mmYsGsYssYsT s221111( )( )111mtTmmYsy tes

33、sT ssT 21( )( )yy t 12122201111( )( )( )lim ()1msmYsyysTssT ss 當（2 2）測量環(huán)節(jié)的純滯后）測量環(huán)節(jié)的純滯后測量環(huán)節(jié)的純滯后和控制通道的純滯后的影響相同。測量環(huán)節(jié)的純滯后和控制通道的純滯后的影響相同。溫度參數(shù)和物性參數(shù)的測量很容易引入純滯后，且一般比較大。溫度參數(shù)和物性參數(shù)的測量很容易引入純滯后，且一般比較大。流量參數(shù)的測量滯后一般都比較小。流量參數(shù)的測量滯后一般都比較小。信號的傳送滯后包括：信號的傳送滯后包括： 測量信號傳送滯后測量信號傳送滯后 控制信號傳送滯后控制信號傳送滯后對于電號滯后時間常數(shù)對于電號滯后時間常數(shù)=0對于氣動

34、信號對于氣動信號481：純滯后時間純滯后時間=K1 L時間常數(shù)時間常數(shù)T=K2L（1）克服測量滯后的辦法克服測量滯后的辦法1 1、選擇惰性小的快速測量元件，以減小時間常數(shù)。、選擇惰性小的快速測量元件，以減小時間常數(shù)。2 2、選擇合適的測量點，以減少純滯后。、選擇合適的測量點，以減少純滯后。3 3、使用微分單元，以克服測量環(huán)節(jié)的容量滯后。、使用微分單元，以克服測量環(huán)節(jié)的容量滯后。1mmKT s設測量環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：1DT s微分環(huán)節(jié)為：通過調整使通過調整使Tm=TD就可完全克服容量滯后。就可完全克服容量滯后。微分環(huán)節(jié)加入位置分析：兩種加入位置微分環(huán)節(jié)加入位置分析：兩種加入位置1、克服干擾效果對

35、比、克服干擾效果對比由方框圖有傳遞函數(shù)均為：由方框圖有傳遞函數(shù)均為：0( )( )( )1( )( )( )( )( )PDcvmDGsY sF sGs Gs Gs Gs Gs2、設定值變化效果對比、設定值變化效果對比00( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )cvcvmDGs Gs GsY sR sGs Gs Gs Gs Gs1-28結構結構1-29結構結構00( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )DcvcvmDGs Gs Gs GsY sR sGs Gs Gs Gs Gs對比兩種結構，后一種較前一種多了一個微分單元。對比兩種結構，后一種較

36、前一種多了一個微分單元。微分單元的引入可以提高系統(tǒng)微分單元的引入可以提高系統(tǒng)調節(jié)速度調節(jié)速度，但是會對系統(tǒng)，但是會對系統(tǒng)穩(wěn)定穩(wěn)定性性產(chǎn)生影響。尤其是對設定值的改變較為敏感。因此常使用產(chǎn)生影響。尤其是對設定值的改變較為敏感。因此常使用不理想微分環(huán)節(jié)或者微分先行或者比利先行控制器代替不理想微分環(huán)節(jié)或者微分先行或者比利先行控制器代替。 被控對象、被控變量、操縱變量、變送裝置和控制閥確被控對象、被控變量、操縱變量、變送裝置和控制閥確 定之后控制其參數(shù)是決定控制系統(tǒng)質量唯一因素。定之后控制其參數(shù)是決定控制系統(tǒng)質量唯一因素。 根據(jù)對象特性和控制質量要求選擇控制器的控制作用確根據(jù)對象特性和控制質量要求選擇控

37、制器的控制作用確 定控制器的類型。定控制器的類型。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標= =穩(wěn)態(tài)誤差穩(wěn)態(tài)誤差= =靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差= =余差余差00( )( )( )1( )( )cGsE sF sGs Gs( ),( )1ccGsKF ss00( )vKGss利用終值定理利用終值定理000000( )lim (t)lim( )lim( )1( )( )1tssccGsKesE ssF sGs GsK K徹底消除靜差就需要引入積分環(huán)節(jié)：徹底消除靜差就需要引入積分環(huán)節(jié)：1( )(1)cciGsKT s（1 1）比例放大倍數(shù)）比例放大倍數(shù)Kc111110()( )( )111tTcKY sy tesT

38、sssT 開路111111110( )1111( )(1)1ccccccKtTcKKTsKY sssKKsTsTy teK （2 2）積分時間）積分時間Ti2111( )11(1)1(1)1icicciiiTTsY ssKTKKssTsT sTTTT020(1)2ciiciKTTTKTT有：(1)2cciKTKT 積分控制作用能消除余差，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。積分控制作用能消除余差，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 Ti愈小，穩(wěn)定性愈差。愈小，穩(wěn)定性愈差。（3 3）微分時間）微分時間TD 微分具有超前相角，可縮短過渡過程時間，提微分具有超前相角，可縮短過渡過程時間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小動態(tài)偏差。高系統(tǒng)

39、的穩(wěn)定性，減小動態(tài)偏差。 但微分作用過大會使系統(tǒng)變得敏感，系統(tǒng)趨于但微分作用過大會使系統(tǒng)變得敏感，系統(tǒng)趨于發(fā)散。發(fā)散。 一般用于慣性較大或容量滯后較大的對象。一般用于慣性較大或容量滯后較大的對象。(1)(1)、特點：抗干擾能力強，過渡過程時間短，但、特點：抗干擾能力強，過渡過程時間短，但 有余差。有余差。(2)(2)、適用：控制通道滯后較小，負荷變化不大，、適用：控制通道滯后較小，負荷變化不大， 允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。 控制器的選型應由對象的特性和工藝要求確定。控制器的選型應由對象的特性和工藝要求確定。 1 1、P P控制器的選擇控制器的選擇2 2

40、、PIPI控制器的選擇控制器的選擇 (1) (1)、特點：過渡過程結束時無余差，但系統(tǒng)的穩(wěn)、特點：過渡過程結束時無余差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。定性降低。 (2) (2)、適用：滯后較小，負荷變化不大，被控量不、適用：滯后較小，負荷變化不大，被控量不允許有余差的控制系統(tǒng)允許有余差的控制系統(tǒng) 。(1)(1)、特點：對克服對象的容量滯后有顯著的效果。、特點：對克服對象的容量滯后有顯著的效果。(2)(2)、適用：負荷變化大，容量滯后大，控制質量、適用：負荷變化大，容量滯后大，控制質量 要求很高的系統(tǒng)。要求很高的系統(tǒng)。 3 3、PIDPID控制器的選擇控制器的選擇 控制系統(tǒng)按照設計的要求連好后，檢查線路無

41、誤，所有儀控制系統(tǒng)按照設計的要求連好后，檢查線路無誤，所有儀表經(jīng)過檢查符合精度要求并運行正常，則可著手進行控制系統(tǒng)表經(jīng)過檢查符合精度要求并運行正常，則可著手進行控制系統(tǒng)的投運和控制器參數(shù)的整定工作。的投運和控制器參數(shù)的整定工作。(1)(1)方框圖的方框圖的“+ +”、“- -”號的判斷：號的判斷：a a）環(huán)節(jié)輸入增加）環(huán)節(jié)輸入增加輸出增加，則此環(huán)節(jié)方框圖為輸出增加，則此環(huán)節(jié)方框圖為“+ +”。b b）對于測量環(huán)節(jié)，輸出總是隨著測量量的增大而增加，故）對于測量環(huán)節(jié)，輸出總是隨著測量量的增大而增加，故測量環(huán)節(jié)一般為測量環(huán)節(jié)一般為“+ +”。c c）氣開閥符號為）氣開閥符號為“+ +”，氣閉閥為，氣

42、閉閥為“- -”。d)d)控制器正作用符號為控制器正作用符號為“+ +”，發(fā)作用為，發(fā)作用為“- -”。 原則原則： 手動手動自動狀態(tài)的無擾動切換。自動狀態(tài)的無擾動切換。maxmax() 100%exexmaxmax ;.eexx 式中控制器輸入的測量范圍輸入變化量控制器輸出的變化全范圍輸出變化量 1100%.cK 參數(shù)整定的方法參數(shù)整定的方法: : 1 1、理論整定法、理論整定法: :對數(shù)頻率特性法、根軌跡法等。對數(shù)頻率特性法、根軌跡法等。例例025( )(41)(201)G sss要求實現(xiàn)要求實現(xiàn)4:14:1衰減比，求衰減比，求Kp。00( )( )( )( )1( )( )ccGs Gs

43、Y sR sGs Gs01( )( )=0cGs Gs特征方程：280241250pssK 280241250pssK 21,224244 80(125)160pKsj 221( )1sin(),arccos ,11nw tddny tew tww 22( )sin()cos()011nnw tw tndddwwy tew tew t21( )tan()ddy tw tw tk12221331pdnpdntwwtww2211312nnwwee22112nwen1222lnln1nnw取對數(shù)：2ln()21nnmw衰減指數(shù)221,224412sj 2220nnsw sw1,221sm224ln4

44、24 80(125)24pK1.506pK ( (2) 2) 工程整定法：經(jīng)驗湊試法、臨界比例度法、衰減工程整定法：經(jīng)驗湊試法、臨界比例度法、衰減曲線法、響應曲線法等。曲線法、響應曲線法等。 經(jīng)驗湊試法經(jīng)驗湊試法整定步驟整定步驟 (1) (1)在純比例作用下在純比例作用下 (3)(3)若需引入微分作用若需引入微分作用kT(3)根據(jù)根據(jù) K和和TK值，采用表值，采用表1-5中的經(jīng)驗公式，計算中的經(jīng)驗公式，計算 、TI、TD的值。的值。(1)系統(tǒng)在閉環(huán)情況下，純比例作用下投入系統(tǒng)在閉環(huán)情況下，純比例作用下投入(TI= ,TD=0),比例比例度度 適當適當(一般一般 =100%);(2)改變改變 觀

45、察輸出觀察輸出y，每次改變，每次改變 需要用設定值重新施加階躍干需要用設定值重新施加階躍干擾。若擾。若y呈現(xiàn)衰減振蕩，則減小呈現(xiàn)衰減振蕩，則減小 繼續(xù)觀察；若繼續(xù)觀察；若y呈現(xiàn)發(fā)散振呈現(xiàn)發(fā)散振蕩，則增大蕩，則增大 ；直到出現(xiàn)等幅振蕩過程，記下臨界比例度；直到出現(xiàn)等幅振蕩過程，記下臨界比例度 K和臨界振蕩周期和臨界振蕩周期TK值。值。二、穩(wěn)定邊界法二、穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）是目前工程上應用較廣泛的一種控制器參數(shù)的是目前工程上應用較廣泛的一種控制器參數(shù)的整定方法。整定方法。 (4) 按按“先先P后后I最后最后D”的操作程序，將控制器整定參數(shù)調的操作程序，將控制器整定參數(shù)調整到計算值上。整到計算

46、值上。1、只能用于、只能用于2階以上系統(tǒng)或者階以上系統(tǒng)或者1階帶有純滯后的系統(tǒng)（能夠階帶有純滯后的系統(tǒng)（能夠產(chǎn)生等幅振蕩）。產(chǎn)生等幅振蕩）。2、對于嚴格控制系統(tǒng)等幅時間等幅時間的系統(tǒng)無法應用。、對于嚴格控制系統(tǒng)等幅時間等幅時間的系統(tǒng)無法應用。 1.70.13Tk0.85Tk K=20%,(1)控制器控制器 =2 K=220%=40%(2)控制器控制器 =2.2 K=2.220%=44% TI=TK/1.2=1/1.2=0.83min(3)控制器控制器 =1.6 K=1.6 20%=32% TI=0.5TK=0.5 1=0.5min TD=0.25TI=0.25 0.5=0.125min(1)控

47、制器控制器 =2 K=220%=40%(2)控制器控制器 =2.2 K=2.220%=44% TI=TK/1.2=1/1.2=0.83min(3)控制器控制器 =1.6 K=1.6 20%=32% TI=0.5TK=0.5 1=0.5min TD=0.25TI=0.25 0.5=0.125min改變改變 觀察輸出觀察輸出y y，每次改變，每次改變 需要用設定值重新施加階躍干擾。需要用設定值重新施加階躍干擾。若衰減比大于若衰減比大于4:14:1，則減小，則減小 繼續(xù)觀察；若衰減比小于繼續(xù)觀察；若衰減比小于4:14:1，則，則增大增大 ；直到出現(xiàn)；直到出現(xiàn)4:14:1振蕩過程，記下此時的比例振蕩過

48、程，記下此時的比例 s s和振蕩周和振蕩周期期T Ts s值。值。根據(jù)根據(jù) s s和和T Ts s ，使用表，使用表1 1- -6 6計算出控制器的各個整定參數(shù)值計算出控制器的各個整定參數(shù)值。1、只能用于、只能用于2階以上系統(tǒng)或者階以上系統(tǒng)或者1階帶有純滯后的系統(tǒng)（能夠產(chǎn)階帶有純滯后的系統(tǒng)（能夠產(chǎn)生等幅振蕩）。生等幅振蕩）。某溫度控制系統(tǒng)，采用某溫度控制系統(tǒng)，采用4：1衰減曲線法整定控制器參數(shù)，衰減曲線法整定控制器參數(shù)，得得 S=20%，TS=10min，當控制器分別為比例作用、比例積分作，當控制器分別為比例作用、比例積分作用、比例積分微分作用時，試求其整定參數(shù)值。用、比例積分微分作用時，試求

49、其整定參數(shù)值。 應用表應用表1 1- -6 6中的經(jīng)驗公式，可得中的經(jīng)驗公式，可得 (1) (1)控制器控制器 = = S S=20%=20% (2) (2)控制器控制器 =1.2=1.2 S=1.2S=1.2 20%=24%20%=24% T TI I=0.5T=0.5TS S=0.5=0.5 10=5min10=5min (3) (3)控制器控制器 =0.8=0.8 S S=0.8=0.8 20%=16%20%=16% T TI I=0.3T=0.3TS S=0.3=0.3 10=3min10=3min T TD D=0.1T=0.1TS S=0.1=0.1 10=1min10=1min

50、(1) (1) 系統(tǒng)處于開環(huán)穩(wěn)定情況下，手動施加控制器輸出一階躍信號系統(tǒng)處于開環(huán)穩(wěn)定情況下，手動施加控制器輸出一階躍信號p，獲取對象的響應曲線，如下圖所示。，獲取對象的響應曲線，如下圖所示。 依據(jù)對象的響應曲線依據(jù)對象的響應曲線-飛升曲線整定參數(shù)，精度更飛升曲線整定參數(shù)，精度更高。高。(2)(2)求取廣義對象的放大系數(shù)求取廣義對象的放大系數(shù)KoKomaxminmaxminoypKyypp式中式中 y -被控參數(shù)測量值的變化量；被控參數(shù)測量值的變化量； p -控制器輸出的變化量；控制器輸出的變化量； ymax-ymin-測量儀表的刻度范圍；測量儀表的刻度范圍； p-p-控制器輸出變化范圍。控制器

51、輸出變化范圍。解：解：2.8 500.561 101.20.560.272.5ooooKKT在某一蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)中，當電動單元組合控制器的輸在某一蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)中，當電動單元組合控制器的輸出從出從6mA改變到改變到7mA時，溫度記錄儀的指針從時，溫度記錄儀的指針從85升到升到87.8，從原來的穩(wěn)定狀態(tài)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為從原來的穩(wěn)定狀態(tài)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為50 100，并測出并測出 O=1.2min,TO=2.5min。如采用。如采用PI和和PID控制規(guī)律，試確定控制規(guī)律，試確定出整定參數(shù)。出整定參數(shù)。PIPI1 1、確定一階慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)、確定一階慣性環(huán)節(jié)的參

52、數(shù)( )1oooKGsT s00()(0)yyKx 01oox KT0( )oyx K oT00(1)( )( )1ooxxKR sYsss T s100( )( )(1)otyTooy ty tx KeKx 100011(2)( )( )otTootooytx Keytx KTT0( )oyx K 響應。即響應。即 x(t)=xx(t)=x1 1 (t)+(t)+ x x2 2(t) (t) (見圖見圖2 2-11-11上上) ) = =x x1 1 (t)-(t)- x x1 1(t-a) (2-20)(t-a) (2-20)則則 y y* *(t)=y(t)-y(t-a)(t)=y(t)

53、-y(t-a)或或 y(t)= yy(t)= y* *(t)(t)y(t-a) (2-21)y(t-a) (2-21)x x2 2a ays=0.45 1.7 3.7 9 19 26.4 36 37.5 33.5 27.2 21 10.4 5.1 2.8 1.1 0.5;ys=0.45 1.7 3.7 9 19 26.4 36 37.5 33.5 27.2 21 10.4 5.1 2.8 1.1 0.5;y=0.45 1.7 3.7 9 19 26.4y=0.45 1.7 3.7 9 19 26.4 36+9 37.5+20 33.5+26.4 27.2+36+9 21+33.5+26.4 3

54、6+9 37.5+20 33.5+26.4 27.2+36+9 21+33.5+26.4 10.4+21+33.5+26.4 5.1+10.4+21+33.5+26.4 2.8+5.1+10.4+21+33.5+26.4 10.4+21+33.5+26.4 5.1+10.4+21+33.5+26.4 2.8+5.1+10.4+21+33.5+26.4 1.1+2.8+5.1+10.4+21+33.5+26.4 0.5+1.1+2.8+5.1+10.4+21+33.5+26.4;1.1+2.8+5.1+10.4+21+33.5+26.4 0.5+1.1+2.8+5.1+10.4+21+33.5+

55、26.4;t=1:16;t=1:16;plot(t,ys,t,y,r)plot(t,ys,t,y,r)1000502oK4.3104.36.7T 第二章第二章 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)4-1 4-1 概述概述4.24.2 4.34.3 4.44.4 4.54.5 2 2、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 加熱流量測量溫度測量方框圖方框圖另一實例另一實例常見名詞術語常見名詞術語4-52 2、干擾來自原料油、干擾來自原料油 (1) (1)、使主、副變量同向變化、使主、副變量同向變化 (2) (2)、使主、副變量反向變化、使主、副變量反向變化 ：副控制器具有副控制器具有“粗調粗調”作用，主控作用，主控制器具有制器

56、具有“細調細調”作用；兩者配合，控制質量必高于作用；兩者配合，控制質量必高于單回路控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)。 串級控制系統(tǒng)能使等效副對象的時間常數(shù)變小，串級控制系統(tǒng)能使等效副對象的時間常數(shù)變小，放大系數(shù)增大，從而顯著提高控制質量。放大系數(shù)增大，從而顯著提高控制質量。 將整個副回路看成一個副對象，則簡化圖如圖將整個副回路看成一個副對象，則簡化圖如圖4-54-5所示（或下張兩圖）。所示（或下張兩圖）。 設干擾從閥前進入。設干擾從閥前進入。 進一步等效進一步等效, ,圖圖4-64-6。 由于等效副回路時間常數(shù)的縮短，系統(tǒng)的工作由于等效副回路時間常數(shù)的縮短，系統(tǒng)的工作頻率提高了（可使振蕩周期縮短）。頻

57、率提高了（可使振蕩周期縮短）。 通過對串級和單回路控制系統(tǒng)特征方程的分析通過對串級和單回路控制系統(tǒng)特征方程的分析( (P P1811812 2) )，可知可知: :。212111KK) s (F/ ) s (Y) s (X/ ) s (Y 當被控對象純滯后時間較長時，在離控制閥較近、當被控對象純滯后時間較長時，在離控制閥較近、純滯后時間較小的地方選擇一個副變量，把干擾拉入副純滯后時間較小的地方選擇一個副變量，把干擾拉入副回路?；芈?。 利用副回路的超前作用來克服對象的純滯后僅僅是利用副回路的超前作用來克服對象的純滯后僅僅是對二次干擾而言的，一次干擾不直接影響副變量。對二次干擾而言的，一次干擾不直

58、接影響副變量。 例例 如下圖所示：如下圖所示： 容量滯后會使被控對象反應遲鈍，超調大，過渡容量滯后會使被控對象反應遲鈍，超調大，過渡過程長。過程長。 以溫度或質量作為被控量的控制對象，其容量滯以溫度或質量作為被控量的控制對象，其容量滯后往往比較大，致使控制質量變差。后往往比較大，致使控制質量變差。 對象容量滯后大、干擾復雜的情況下，串級控制對象容量滯后大、干擾復雜的情況下，串級控制系統(tǒng)的使用最為普遍，效果較好。系統(tǒng)的使用最為普遍，效果較好。 此時應選擇一個滯后較小的輔助變量組成副回路。此時應選擇一個滯后較小的輔助變量組成副回路。 副環(huán)的時間常數(shù)不能過大，以防共振；也不能過副環(huán)的時間常數(shù)不能過大

59、，以防共振；也不能過小，力求多包含一些干擾。小，力求多包含一些干擾。 如下張圖：如下張圖： 串級控制系統(tǒng)對二次串級控制系統(tǒng)對二次干擾具有很強的克服能干擾具有很強的克服能力。力。 設計時應把變化劇設計時應把變化劇烈、幅值大的干擾包含烈、幅值大的干擾包含在副回路中。在副回路中。 副回路放大系數(shù)應大副回路放大系數(shù)應大些，會使抗干擾能力大些，會使抗干擾能力大大提高。大提高。 如下如下，脫，脫氣塔的壓力對主控指標氣塔的壓力對主控指標( (液位液位) )影響很大，甚至影響很大，甚至造成溢出或打干的事故，造成溢出或打干的事故，是主干擾，串級控制后是主干擾，串級控制后效果很好。效果很好。 主變量主變量( (操

60、縱量操縱量) )的選擇原則主要有：的選擇原則主要有： (1) (1)、條件允許時選質量指標作為主變量。、條件允許時選質量指標作為主變量。 ( (二二) )、副回路應包括盡可能多的擾動。、副回路應包括盡可能多的擾動。 前已述及，應將變化最劇烈、幅度最大、最頻前已述及，應將變化最劇烈、幅度最大、最頻繁的擾動包括在副回路中。繁的擾動包括在副回路中。 研究系統(tǒng)的干擾來源是十分重要的。如前述的研究系統(tǒng)的干擾來源是十分重要的。如前述的管式加熱爐，主擾動為然油壓力還是然油熱值，則副管式加熱爐，主擾動為然油壓力還是然油熱值，則副回路的選擇大不相同?；芈返倪x擇大不相同。( (三三) )、主、副對象的時間常數(shù)要匹