(精品)第四章_均匀控制系统.ppt

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1、过程控制系统及工程信息学院自动化系：孙洪程信息学院自动化系：孙洪程 Email:S第第4 4章章 均匀控制系统均匀控制系统 均匀控制系统均匀控制系统4.1 4.1 均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点4.2 4.2 均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案4.3 4.3 均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析4.4 4.4 其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题 第第4章章教学进程教学进程教学进程教学进程4.14.1均匀控制问题的提出及特点均匀

2、控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点 如串联精馏塔系统如串联精馏塔系统如串联精馏塔系统如串联精馏塔系统 甲甲甲甲塔塔塔塔乙乙乙乙塔塔塔塔LCFC 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾 过程生产的连续性过程生产的连续性过程生产的连续性过程生产的连续性物料连续，前一设备出，后一设备进物料连续，前一设备出，后一设备进物料连续，前一设备出，后一设备进物料连续，前一设备出，后一设备进,前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。前后设备的控制

3、系统经常会出现不协调（矛盾）。前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大 4.14.1均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓

4、冲罐增加投资增加投资增加投资增加投资 控制系统上解决控制系统上解决控制系统上解决控制系统上解决均匀控制系统均匀控制系统均匀控制系统均匀控制系统做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统，做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统，做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统，做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统，如如如如LCLC，然后调整控制器参数然后调整控制器参数然后调整控制器参数然后调整控制器参数LFt（C）KC0LFt（a）KC较大LFt（b）KC较小均匀控制系统的特点均匀控制系统的特点均匀控制系统的特点均匀控制系统的特点（1 1）结构上无特殊性）结构上无特殊性）结构上无特殊性）结构

5、上无特殊性 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 的，而不是指的，而不是指的，而不是指的，而不是指 结构。结构。结构。结构。（2 2）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 （3 3）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围）参数变化要限定范围（非定

6、值控制，而是定范围控制）控制）控制）控制）注意：明确均匀控制意图注意：明确均匀控制意图注意：明确均匀控制意图注意：明确均匀控制意图。4.14.1均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制系统均匀控制系统4.1 4.1 均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点4.2 4.2 均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案4.3 4.3 均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析4.4 4.4 其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他

7、需要说明的问题其他需要说明的问题 第第4章章教学进程教学进程教学进程教学进程4.24.2均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案常用的结构形式常用的结构形式常用的结构形式常用的结构形式4.2.14.2.1（1 1）简单均匀控制）简单均匀控制）简单均匀控制）简单均匀控制 结结结结构构构构与与与与单单单单回回回回路路路路相相相相同同同同，在在在在控控控控制制制制器器器器参参参参数数数数整整整整定定定定上上上上不不不不同同同同，较较较较大的比例度和积分时间（弱控制作用）大的比例度和积分时间（弱控制作用）大的比例度和积分时间（弱控制作用）大的比例度和积分时间（弱控制作用）适用于干扰不大，要求不

8、高的场合适用于干扰不大，要求不高的场合适用于干扰不大，要求不高的场合适用于干扰不大，要求不高的场合 图4-4串级均匀控制方案LCFC LC 图4-3简单均匀控制方案 图图图图 液位和流量液位和流量液位和流量液位和流量 I0=II0=IL L-I-IF F+I+IS S ，稳定时，稳定时，稳定时，稳定时，I IL L和和和和I IF F的符号相反，抵消，的符号相反，抵消，的符号相反，抵消，的符号相反，抵消，I IS S 结构与串级系统相同，主控制器与简单均匀控制器参数结构与串级系统相同，主控制器与简单均匀控制器参数结构与串级系统相同，主控制器与简单均匀控制器参数结构与串级系统相同，主控制器与简单

9、均匀控制器参数设置相同。设置相同。设置相同。设置相同。常用的结构形式常用的结构形式常用的结构形式常用的结构形式4.2.14.2.1（2 2）串级均匀控制）串级均匀控制）串级均匀控制）串级均匀控制（3 3）双冲量均匀控制）双冲量均匀控制）双冲量均匀控制）双冲量均匀控制“冲量冲量冲量冲量”信号，信号，信号，信号，“双冲量双冲量双冲量双冲量”一个控制一个控制一个控制一个控制器器器器 综合两个测量信号，综合两个测量信号，综合两个测量信号，综合两个测量信号，IFISI0=IL-IF+ISI0FC控制规律的选择控制规律的选择控制规律的选择控制规律的选择4.2.24.2.2不能加微分控制规律不能加微分控制规

10、律不能加微分控制规律不能加微分控制规律 简单均匀：控制器简单均匀：控制器简单均匀：控制器简单均匀：控制器纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分串级均匀：主控制器串级均匀：主控制器串级均匀：主控制器串级均匀：主控制器纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分 副控制器副控制器副控制器副控制器纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分纯比例，或比例积分双冲量均匀：控制器双冲量均匀：控制器双冲量均匀：控制器双冲量均匀：控制器比例积分比例积分比例积分比例积分利：利：利：利：积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声积分的引

11、入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声弊：弊：弊：弊：积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积分饱和分饱和分饱和分饱和参数整定参数整定参数整定参数整定4.2.34.2.3 串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定，串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定，串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定，串级均匀控制中的流量副控制器按

12、普通流量控制器进行整定，其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。整定的原则整定的原则整定的原则整定的原则“慢慢慢慢”，过渡过程不能出现振荡过渡过程不能出现振荡过渡过程不能出现振荡过渡过程不能出现振荡根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器的参数。的参数。以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。修正控制器参数，充分利用容器的

13、缓冲作用，使液位在最修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。方法和步骤：见方法和步骤：见方法和步骤：见方法和步骤：见P88P88 均匀控制系统均匀控制系统4.1 4.1 均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点4.2 4.2 均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案4.3 4.3 均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析4.4 4.4 其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说

14、明的问题 第第4章章教学进程教学进程教学进程教学进程4.34.3均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析常规的基于传递函数分析方法（略）常规的基于传递函数分析方法（略）常规的基于传递函数分析方法（略）常规的基于传递函数分析方法（略）课本中介绍的关联系统分析方法课本中介绍的关联系统分析方法课本中介绍的关联系统分析方法课本中介绍的关联系统分析方法G1VG2VG图46单输入双输出均匀控制系统u1u2Gx1x2图47双输入双输出均匀控制系统均匀控制系统均匀控制系统4.1 4.1 均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀控制问题的提出及特点均匀

15、控制问题的提出及特点4.2 4.2 均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案4.3 4.3 均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析均匀控制系统的理论分析4.4 4.4 其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题 第第4章章教学进程教学进程教学进程教学进程4.44.4其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题其他需要说明的问题气体压力与流量的均匀控制气体压力与流量的均匀控制气体压力与流量的均匀控制气体压力与流量的均匀控制4.4.14.4.1 对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量的串级均匀控制，的串级均匀控制，的串级均匀控制，的串级均匀控制，P90P90图图图图4-124-12去去加氢反应器加氢反应器精精馏馏塔塔回流泵回流泵分离器分离器PCFC也可以采用非线性控制实现也可以采用非线性控制实现也可以采用非线性控制实现也可以采用非线性控制实现（第（第（第（第8 8章）章）章）章）实现均匀控制的其他方法实现均匀控制的其他方法实现均匀控制的其他方法实现均匀控制的其他方法4.4.24.4.2