第8章-复杂规律计算机控制系统的设计优秀PPT.ppt

《第8章-复杂规律计算机控制系统的设计优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章-复杂规律计算机控制系统的设计优秀PPT.ppt（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、8.1 串级限制串级限制 在串级限制中，有主、副回路之分。主在串级限制中，有主、副回路之分。主回路一般只有一个，而副回路可以是一个回路一般只有一个，而副回路可以是一个或几个。或几个。主回路的输出是修正副回路给定值的依主回路的输出是修正副回路给定值的依据，副回路的输出作为限制量作用于对象据，副回路的输出作为限制量作用于对象以煤气为燃料的加热炉炉温限制系统。以煤气为燃料的加热炉炉温限制系统。限制的目的是保持炉温恒定。限制的目的是保持炉温恒定。8.1.1 8.1.1 串级限制系统的组成和工作原理串级限制系统的组成和工作原理假如接受单回路限制，煤气压力的变更会引起其流假如接受单回路限制，煤气压力的变更

2、会引起其流量的变更，随之会引起炉温的变更。量的变更，随之会引起炉温的变更。压力波动经过测量、调整、变更阀位，限制通道的纯滞后很小，压力波动经过测量、调整、变更阀位，限制通道的纯滞后很小，惯性不大，因此限制作用能够刚好有效的限制压力惯性不大，因此限制作用能够刚好有效的限制压力y2(t)y2(t)的波动。的波动。但是压力限制不能保证出口原料气温恒定，燃料油热值的变更，但是压力限制不能保证出口原料气温恒定，燃料油热值的变更，原料气入口流量、温度、成分都影响原料气入口流量、温度、成分都影响y1y1（t t）压力调整器用来克服燃料油压力压力调整器用来克服燃料油压力y2(t)y2(t)对出口原料气温对出口

3、原料气温度的波动。温度调整器用来克服燃料油热值的变更，原度的波动。温度调整器用来克服燃料油热值的变更，原料气入口流量、温度、成分对料气入口流量、温度、成分对y1y1（t t）的影响）的影响接受主、副回路相协作，将获得较好的限制品质。接受主、副回路相协作，将获得较好的限制品质。温度调整器的输出作为压力调整器的输入，压温度调整器的输出作为压力调整器的输入，压力调整器的输出限制调整阀门的动作。力调整器的输出限制调整阀门的动作。8.1.2 串级限制的特点串级限制的特点1.减小副控对象的等效时间常数减小副控对象的等效时间常数 串级限制系统中副控回路对象的等效时间常数串级限制系统中副控回路对象的等效时间常

4、数T2T2副控对象的时间常数副控对象的时间常数T2T2，使得系统的动作灵敏，反应速度加快，调整更刚好，有利于提高限制性能。使得系统的动作灵敏，反应速度加快，调整更刚好，有利于提高限制性能。T2 T2 随着随着Kp2Kp2的增大减小，所以的增大减小，所以Kp2Kp2越大，副控对象特性的改善愈明显。越大，副控对象特性的改善愈明显。由于副控对象的等效放大倍数由于副控对象的等效放大倍数K2K2缩小了所以串级限制系统的主控调整器的放大倍缩小了所以串级限制系统的主控调整器的放大倍数数Kp1 Kp1 比单回路调整更大，这样可有利于抑制一次扰动。比单回路调整更大，这样可有利于抑制一次扰动。2 2。提高系统的工

5、作频率。提高系统的工作频率串级限制的工作频率高于单回路限制的限制的工串级限制的工作频率高于单回路限制的限制的工作频率，改善系统的动态特性作频率，改善系统的动态特性3 3。提高了抑制二次扰动的实力。提高了抑制二次扰动的实力通常通常AsrAsg，串级限制系统较单回路限制系统有，串级限制系统较单回路限制系统有更强的抑制扰动的实力，高出十倍甚至百倍更强的抑制扰动的实力，高出十倍甚至百倍 4 对负荷变更的适应实力提高对负荷变更的适应实力提高 串级限制由于副控回路减小了等效副控对象的放大系数。串级限制由于副控回路减小了等效副控对象的放大系数。从而也减小了负荷变更的影响。从而也减小了负荷变更的影响。主控回路

6、时定值限制系统，副控回路是随动系统，保证主控回路时定值限制系统，副控回路是随动系统，保证在负荷和操作条件发生变更的状况下，调整系统仍旧有好在负荷和操作条件发生变更的状况下，调整系统仍旧有好品质。品质。8.1.3 串级限制系统的应用范围串级限制系统的应用范围1。用来抑制限制系统的扰动副控回路动作快速，抑制扰动实力强把主要的扰动包含在副控回路中2。用来克服对象的纯滞后副控回路减小了等效时间常数，提高了工作效率，所以限制系统的过渡过程比较短，超调量比较小3。用来减小对象的非线性影响把非线性对象包含在副控回路中，由于副控回路是随动系统，能够适应操作条件和负荷条件的变更8.1.4 计算机串级限制系统计算

7、机串级限制系统1。主控和副控回路采样周期相同（同步采样）。主控和副控回路采样周期相同（同步采样）(1)计算主控回路的偏差计算主控回路的偏差（2）计算主控调整器的增量输出）计算主控调整器的增量输出（3）计算主控调整器的位置输出）计算主控调整器的位置输出（4）计算副控回路的偏差）计算副控回路的偏差（5）计算副控调整器的增量输出）计算副控调整器的增量输出（6）计算副控调整器的位置输出）计算副控调整器的位置输出2。主控和副控回路采样周期不同（异步采样）。主控和副控回路采样周期不同（异步采样）当主控对象和副控对象的特性相差悬殊，按快的流量对象当主控对象和副控对象的特性相差悬殊，按快的流量对象选采样周期计

8、算机采样频繁，工作量大，降低其运用效率选采样周期计算机采样频繁，工作量大，降低其运用效率按慢的选，降低快速对象回路的限制性能，消弱抑制扰动按慢的选，降低快速对象回路的限制性能，消弱抑制扰动的实力。所以依据对象特性选择相应的采样周期异步采样的实力。所以依据对象特性选择相应的采样周期异步采样8.1.5 串级限制系统的设计原则1。系统中主要的扰动应当包含在副控回路中2。副控回路应当尽量包含积分环节3。必需用一个可以测量的中间变量作为副控被调参数，或者通过观测分析，由下游状态推断上游状态的中间变量4。主控、副控回路的采样周期T T。应选择T 3T 或3T T，即T 与T 之间相差3倍以上，以避开主控回

9、路和副控回路之间发生相互的干扰和共振。8.1.6 串级主控和副控调整器的选择串级主控和副控调整器的选择主回路主回路PID，副回路，副回路PI例例8.1 8.2当对象为一阶惯性时，系统达到稳态的时间可选为一个采样周期，当对象为一阶惯性时，系统达到稳态的时间可选为一个采样周期，当对象为二阶惯性使，选两个周期当对象为二阶惯性使，选两个周期8.1.7 副控回路微分先行串级限制系统副控回路微分先行串级限制系统为了防止主控调整器输出变更过大引起副控回路的不稳定，为了防止主控调整器输出变更过大引起副控回路的不稳定，也为了克服副控对象惯性较大而引起的调整品质恶化，在也为了克服副控对象惯性较大而引起的调整品质恶化，在副控反馈回路加入微分环节，副控回路微分先行副控反馈回路加入微分环节，副控回路微分先行副控回路微分先行串级限制系统的算法步骤副控回路微分先行串级限制系统的算法步骤 (1)计算主控回路的偏差（2）计算主控调整器的增量输出（3）计算主控调整器的位置输出 微分先行调整器输出（4）计算副控回路的偏差（5）计算副控调整器的增量输出（6）计算副控调整器的位置输出精品课件精品课件！精品课件精品课件！8.1.8 多回路串级限制系统多回路串级限制系统从外向里，遇到分叉点，按权级先后从外向里，遇到分叉点，按权级先后