9-选择性控制与分程控制ppt课件（全）.ppt

选择性控制与分程控制戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2004/04/06主要内容n选择性控制问题的由来；n选择性控制的设计方法与应用场合；n分程控制的特点与适用场合；n分程区间的确定方法；n阀位控制的概念与设计方法。选择性控制系统戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2004/04/06选择性控制分类n超驰控制（Override Control），也称约束控制（Constraint Control）特点：被控变量类型不同，通常有两个以上的控制器，主要用于设备软保护。n被控变量选择控制（Selective Control）特点：被控变量类型相同，通常只有一个控制器，与单回路控制相近，只是控制器输入由多个测量信号选择得到。放热反应器热点温度选择控制放热反应器HSTC冷却液产品进料Tsp超驰控制概念 “超驰控制系统”的受控变量往往包括：n一个常规受控变量一个常规受控变量，需要进行定值控制；n一个区间约束变量一个区间约束变量，正常工况下无需控制，但一旦超出允许范围就需要及时加以调节，以防止事故的发生。 “超驰控制系统”的操作变量往往只有一个，因此，控制系统需要随时针对实际情况，选择某一个受控变量加以控制。液氨蒸发器的单回路控制TC气氨气开阀液氨待冷却物料液氨蒸发器的选择控制系统TC气氨气开阀液氨LSTspLspLC问题：（1）调节阀气开气关特性的选择；（2）控制器正反作用的选择；（3）选择器（低选器LS或高选器HS）的选择。液氨蒸发器选择控制方块图LC阀液位对象温度测量Tsp液位测量LmaxLSTC温度对象TmLmu(t)选择控制系统的抗积分饱和控制器1控制器2积分外反馈LS设定1设定2测量1测量2u1u2抗积分饱和方法：抗积分饱和方法：当某一控制器起作用时，让另一备用控制器的输出跟踪起作用控制器的输出，从而避免备用控制器的积分累加。选择控制系统抗积分饱和的实现u1KC11+sTAsTDDD11+sTILmaxLmKC11+sTAsTDDD11+sTITspTmLSu2uv2v1分程与阀位控制系统分程与阀位控制系统戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2003/10/12间歇聚合反应器的控制问题间歇聚合反应器的控制问题Y“A”“B”蒸汽冷水T控制要求控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度？反应器温度分程控制系统反应器温度分程控制系统TCY“A”“B”蒸汽冷水T问题：（1）选择两调节阀的气开气关属性；（2）温度控制器的正反作用；（3）协调两调节阀的动作；（4）如何克服广义对象的非线性。反应器温度控制系统反应器温度控制系统调节阀的分程动作关系调节阀的分程动作关系气关阀气开阀“A”“B”100阀开度(%)00.020.060.10调节阀气动信号（MPa）工作过程：工作过程：（1）当温度偏低时，调节阀气动信号增大。若冷水阀还未全关，则逐步关冷水阀；否则，开大蒸汽阀；（2）当温度偏高时，调节阀气动信号减少。若蒸汽阀还未全关，则逐步关蒸汽阀；否则，开大冷水阀；分程控制系统的非线性分程控制系统的非线性蒸汽阀反应釜温度测量TspTC换热器Tmu(t)冷水阀f1(t)f2(t)问题：21fTfTmm分程控制系统非线性的补偿分程控制系统非线性的补偿蒸汽阀反应釜温度测量TspTC换热器Tmu(t)冷水阀f1(t)f2(t)uffTuffTmm2211补偿原理：分程控制非线性补偿方法分程控制非线性补偿方法uffTuffTmm2211补偿原理：“A”“B”100阀开度(%)00.020.040.10调节阀气动信号（MPa）0.06若213fTfTmmufuf213贮罐气封分程控制系统贮罐气封分程控制系统气关阀气开阀PC“B”“A”排 空N2N2问题：（1）协调两调节阀的动作；（2）如何避免两调节阀的频繁开闭以减少N2用量?贮罐气封分程控制系统贮罐气封分程控制系统分程动作过程分程动作过程气关阀气开阀“B”“A”100阀开度(%)00.020.0580.10调节阀气动信号（MPa）0.062避免两调节阀频繁开闭的方法：（1）控制阀引入不灵敏区。 （2）同时，控制器引入调节死区（为什么？）分馏塔轻柴油分馏塔轻柴油抽出塔板温度控制问题抽出塔板温度控制问题回炼油浆外甩油浆轻柴油FCTCFIC203TIC203反应油气一中回流分馏塔富气粗汽油C-201D-201问题问题：TIC203与轻柴油的产品质量关系密切，需要加以有效控制。但原控制方案中三通调节阀的调节能力不足，经常需要人工干预（手动调节一中回流量）。如何改进方案？要求：（1）确保TIC203的控制能力；（2）尽可能使一中回流经换热器进行能量回收；（3）一中回流量作为稳定塔的热源，希望波动尽可能小。轻柴油抽出板温度轻柴油抽出板温度的双重控制系统的双重控制系统图中VPC称为“阀位控制器”，其测量值为主调节阀（本例中为三通调节阀）的开度。 系统特点：（1）对主参数的控制能力显著提高。与分程控制不同的是，两调节阀可同时动作。（2）通过设定Vsp，可实现能量回收的最大化。轻柴油FCTCFIC203TIC203反应油气一中回流分馏塔VPCTspVsp多回路PID控制系统小结n用于改善控制系统性能的多回路用于改善控制系统性能的多回路PID系统系统（1）串级控制系统；（2）前馈控制系统；（3）变增益/变比值控制系统。n用于满足工艺特定需要的多回路用于满足工艺特定需要的多回路PID系统系统（1）均匀控制系统；（2）比值控制系统；（3）分程控制系统；（4）阀位控制系统；（5）选择性控制系统。练习题TC进料顶产品底产品气开PBPDPm如图所示的精馏塔提馏段灵敏板温度控制回路很可能引起液泛。假设液泛可以用塔底和塔顶压力之差来表征（压差太大表示可能存在液泛）。请在此基础上设计一个液泛约束控制系统，以保证正常操作时按提馏段温度调节加热蒸汽流量，而当塔即将出现液泛时则要求调节加热蒸汽流量确保不发生液泛。要求：（1）画出带控制点的流程图与对应的方块图；（2）选择调节器的正反作用。