第二章复杂控制系统串级精选文档.ppt

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1、第二章复杂控制系统串级本讲稿第一页，共二十五页能否加一个蒸汽流量控制系统。能否加一个蒸汽流量控制系统。希望希望MV受控制器指挥，此时可考虑串级控制。受控制器指挥，此时可考虑串级控制。串级控制术语：串级控制术语：主回路；主回路；副回路；副回路；主参数；主参数；副参数；副参数；串级控制的调节动作。串级控制的调节动作。SVFCFTSV蒸汽蒸汽TTTC采出采出进料进料FCFTSV蒸汽蒸汽TTTC采出采出进料进料流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC本讲稿第二页，共二十五页二二 串级控制系统的实施串级控制系统的实施1.用仪表构成串级控制系统用仪表构成串级控制系统回路状态：回路状态：

2、普通的串级控制系统普通的串级控制系统外给定外给定测量测量输出输出电源电源流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动内给定内给定外给定外给定本讲稿第三页，共二十五页 带带主控单回路串级切换主控单回路串级切换的控制系统的控制系统流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动内给定内给定外给定外给定本讲稿第四页，共二十五页 带带主控单回路串级切换主控单回路串级切换的控制系统的控制系统流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动内给定内给定外给定外给定本讲稿第五页，共二十五页2.串级控制系统的实

3、施串级控制系统的实施 主、副控制器控制规律的选择主、副控制器控制规律的选择主控制器：通常选择主控制器：通常选择PI。副控制器一般选择副控制器一般选择P。主、副控制器正、反作用的选择主、副控制器正、反作用的选择 先确定副控制器的正、反作用。先确定副控制器的正、反作用。将将副副回回路路等等效效为为一一环环节节，判判断断主主控控制制器器的的正正、反反作作用。用。具体步骤同单回路反馈控制系统。一般采用回路增益法。具体步骤同单回路反馈控制系统。一般采用回路增益法。本讲稿第六页，共二十五页例例 确定图示系统主、副控制器正、反作用。确定图示系统主、副控制器正、反作用。先判断副控制器。先判断副控制器。燃料调节

4、阀取气开阀，燃料调节阀取气开阀，KV为正；为正；燃料增加，炉膛温度升高，燃料增加，炉膛温度升高，KO2为正；为正；Km2为正，所以为正，所以KC2为正，即副调节器取反作用。为正，即副调节器取反作用。再判断主控制器。副回路等效增益为再判断主控制器。副回路等效增益为KO2。所以所以KO2为正；为正；炉膛温度升高，物料出口温炉膛温度升高，物料出口温度升高，度升高，KO1为正；为正；Km1为正为正所以所以KC1应为正，即主调应为正，即主调节器取反作用。节器取反作用。验证：验证：燃料燃料冷物料冷物料T2TT2CT1TT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2T物料物料T2CT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2

5、T物料物料T2CT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2T物料物料T2CT1C本讲稿第七页，共二十五页手动手动内给定内给定外给定外给定手动手动3.串级控制系统回路状态的无扰动切换串级控制系统回路状态的无扰动切换 副回路副回路MA切换前：切换前：副回路手动时，应置内给定，主回路手动。副回路手动时，应置内给定，主回路手动。SV2=PV2，MV0=手动输出。手动输出。MV=f(e)+MV0切换后：切换后：MV0=手动输出手动输出实现无扰动。实现无扰动。副回路内给定副回路内给定外给定外给定切换前：切换前：主回路手动。主回路手动。MV1=SV2切换后，实现无扰动。切换后，实现无扰动。主回路手动主回路手动自动

6、自动同单回路同单回路 串级控制串级控制主控单回路控制主控单回路控制切换前：切换前：MV1=MV2切换后，实现无扰动。切换后，实现无扰动。本讲稿第八页，共二十五页三三 串级控制系统的投运和整定串级控制系统的投运和整定(九九)1.串级控制系统的投运串级控制系统的投运 主、副回路手动。主、副回路手动。副回路手动控制稳定后投自动，观察。副回路手动控制稳定后投自动，观察。副回路自动控制稳定后，主回路投自动，观察。副回路自动控制稳定后，主回路投自动，观察。主、副回路控制器参数整定。主、副回路控制器参数整定。2.串级控制系统的工程整定方法串级控制系统的工程整定方法 两步法两步法 整定副回路控制器参数。整定副

7、回路控制器参数。整定主回路控制器参数。整定主回路控制器参数。一步法一步法 根据经验设置副回路控制器参数。（前提：确保根据经验设置副回路控制器参数。（前提：确保稳副回路定）稳副回路定）整定主回路控制器参数。整定主回路控制器参数。本讲稿第九页，共二十五页四四 串级控制系统的特点串级控制系统的特点思想：思想：主回路：定值控制系统，细调。主回路：定值控制系统，细调。副回路：随动控制系统，粗调。副回路：随动控制系统，粗调。特点：特点：改善了系统的动态特性，提高了系统的工作频率；改善了系统的动态特性，提高了系统的工作频率；对副回路干扰有很强的克服能力；对副回路干扰有很强的克服能力；提高对主回路干扰的克服能

8、力提高对主回路干扰的克服能力;对副回路参数变化的自适应能力。对副回路参数变化的自适应能力。本讲稿第十页，共二十五页 改善了系统的动态特性改善了系统的动态特性本讲稿第十一页，共二十五页本讲稿第十二页，共二十五页减少了副过程的时间常数，改善了系统的动态特性。减少了副过程的时间常数，改善了系统的动态特性。系统的闭环特征方程为系统的闭环特征方程为 本讲稿第十三页，共二十五页串级控制系统即提高了系统的工作频率。串级控制系统即提高了系统的工作频率。本讲稿第十四页，共二十五页 增强了对副回路扰动的克服能力增强了对副回路扰动的克服能力本讲稿第十五页，共二十五页本讲稿第十六页，共二十五页本讲稿第十七页，共二十五

9、页本讲稿第十八页，共二十五页所所以以串串级级控控制制系系统统对对进进入入副副回回路路的的干干扰扰有有较较强强的的克克服能力。服能力。思路：抗干扰能力定义；思路：抗干扰能力定义；比较各种情况下的抗干扰能力比较各种情况下的抗干扰能力本讲稿第十九页，共二十五页 对主回路干扰有较强的克服能力对主回路干扰有较强的克服能力本讲稿第二十页，共二十五页对单回路系统对单回路系统本讲稿第二十一页，共二十五页本讲稿第二十二页，共二十五页 对副回路参数变化有自适应能力对副回路参数变化有自适应能力本讲稿第二十三页，共二十五页因此对副回路参数变化有自适应能力。因此对副回路参数变化有自适应能力。本讲稿第二十四页，共二十五页五五 串级控制系统副回路的设计串级控制系统副回路的设计 副回路应包括主要扰动。副回路应包括主要扰动。副回路应包括尽可能多的扰动。副回路应包括尽可能多的扰动。应使非线性环节包含在副回路。应使非线性环节包含在副回路。应使副回路尽量不包含纯滞后环节。应使副回路尽量不包含纯滞后环节。应应使使主主、副副过过程程的的时时间间常常数数适适当当匹匹配配，原原则则上上，主、副过程的时间常数之比为主、副过程的时间常数之比为310。保证经济性和工艺合理性。保证经济性和工艺合理性。本讲稿第二十五页，共二十五页