過程控制-4.5-均勻控制系統(tǒng)

第四章4.5均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的提出均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)當(dāng)塔甲的進(jìn)料量變化時，希望塔甲的液位h(t)與出料qo(t)同時平穩(wěn)，以確保后續(xù)設(shè)備進(jìn)料波動的減少。這完全不同于單純的液位控制系統(tǒng)（那里只關(guān)心液位的平穩(wěn)，而不關(guān)注控制變量的變化情況），而要求液位與出料同時“均勻”地變化。解決方法：從工藝角度考慮，在兩設(shè)備之間加貯槽均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)條件：必須有儲槽；2）緩沖缸的積累量應(yīng)于流量變化相適應(yīng)均勻控制系統(tǒng)意義：對于一套控制裝置，它借助貯槽的緩沖，將一個變化劇烈的設(shè)備變換成一個變化平穩(wěn)或緩慢的流量，這樣的控制規(guī)律叫均勻控制系統(tǒng)。均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)不同于常規(guī)的定值控制系統(tǒng)，而對被控變量(CV)與控制變量(MV)都有平穩(wěn)的要求；為解決CV與MV都希望平穩(wěn)這一對矛盾，只能要求CV與MV都漸變。均勻控制通常要求在最大干擾下，液位在貯罐的上下限內(nèi)波動，而流量應(yīng)在一定范圍內(nèi)平緩漸變。均勻控制指的是控制功能，而不是控制方案。簡單均勻控制(1)分析：

1）結(jié)構(gòu)上同單回路，動態(tài)指標(biāo)不同

2）與定值系統(tǒng)區(qū)別：a）定值系統(tǒng)：

①L穩(wěn)定

②調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，Ti↓③保主參數(shù)Lb）均勻系統(tǒng)：

①L、Qo全波動②L、Q緩慢變化，調(diào)節(jié)弱，有大偏差調(diào)節(jié)總實(shí)現(xiàn)原則：寬比例度，大積分，決不能加微分。(2)比例度選擇原則只要液位按照上、下限，依靠控制閥作用，不至于使偏差過大，即：L接近上限，使閥的流量大于輸入量，接近下限時使流出量小于流入量。串級均勻控制(1)分析：①結(jié)構(gòu)上同串級②動作過程同串級③具有串級特點(diǎn)（副回路）④無串級的控制精度，主參數(shù)變化慢(2)應(yīng)用：①閥前后壓力波動顯著②自衡作用顯著串級均勻控制雙沖量均勻控制雙沖量均勻控制(1)分析：①沖量：指引入控制系統(tǒng)中的測量信號而言。②由兩個參數(shù)之差為被控變量組成均勻系統(tǒng)

③與串級相比，用一個加法器代替主控制器(2)具體動作過程：1)加法器運(yùn)算公式：Po=PL-PQ+PS

PS為偏置信號2)穩(wěn)態(tài)時：Po=Pr

閥門有一個開度3)調(diào)節(jié)過程：①Lo→L1↑→PL↑→Po↑→V↑→Qo↑→L1↓②V↑→Qo↑→PQ↑→Po↓→V↓（總的流量也增加）③當(dāng)Po=Pr時，閥又處于新的開度（L→L2，Qo→Q2）(3)特點(diǎn)：①用減法器代替調(diào)節(jié)器②結(jié)構(gòu)簡單，性能好

③參數(shù)整定方便均勻控制系統(tǒng)的分析假設(shè)流量回路調(diào)節(jié)迅速，對液位對象而言其動態(tài)滯后可忽略；并不考慮液位測量滯后。則廣義對象特性可表示成A為塔底截面積均勻控制系統(tǒng)的分析(續(xù))假設(shè)液位測量范圍為Hmax，進(jìn)出流量的測量范圍均為Qmax，則廣義對象特性可表示成其中h(t)、qi(t)、qo(t)分別為液位與進(jìn)出流量的歸一化值。均勻控制系統(tǒng)的分析(續(xù))對于純比例控制器Gc=Kc，可得到的閉環(huán)特性為：純比例均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)出物料的自動平衡；當(dāng)物料的平均停留時間Th一定時，控制器增益Kc的減少可使出料更加平緩，但使液位的波動范圍與余差同時增大；為減少液位的調(diào)節(jié)余差，主控制器需要引入少量的積分作用。算法選型及參數(shù)整定調(diào)節(jié)器2：PI型（參數(shù)整定參見比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定方法）P型很小比例度調(diào)節(jié)器1：P型基于允許液位有一定范圍的變化，在工藝允許情況下，盡量增大這個偏差以充分利用塔釜容積，使排出量得到最大的平穩(wěn)。均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)塔釜LIC1FIC2V1管道FT2LT1如果工藝上要求把液位保持較準(zhǔn)，則利用PI型，這樣塔釜液位不會因同向干擾連續(xù)作用下的積累而超過它的上下限，但流量的平穩(wěn)性就要差一些。對于這種調(diào)節(jié)器的經(jīng)驗(yàn)整定方法，是根據(jù)容槽的停留時間來確定整定參數(shù)的大致數(shù)字。選用整定參數(shù)如下表：PI型停留時間(分)比例帶

(%)積分時間

(分)說明：參數(shù)整定并不很嚴(yán)格，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整。如果要流量的平穩(wěn)性好一點(diǎn)，可以加大液位調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間來限制排出量的變化速度。如果要液位更平穩(wěn)一些，則PI采用較小的一組參數(shù)。均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定對于串級均勻控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器，應(yīng)選擇PI規(guī)律，按單回路工程整定法確定其PI參數(shù)。對于主調(diào)節(jié)器，一般應(yīng)選擇純比例規(guī)律，即積分時間足夠大。通過調(diào)整增益Kc以使出