18 复杂控制系统
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21 简洁把握系统一、概述1、单回路把握系统——简洁把握系统:在一般状况下能够满足生产把握要求。
特别状况:系统干扰因素多、干扰变化猛烈,以及工艺特别要求。
2、简洁把握系统——串级把握系统、比值把握系统、均匀把握系统、前馈把握系统、选择把握系统、分程把握系统等简洁系统--随着把握理论与工业应用的进展,包含的内容也不同,例如简洁大系统--人口系统,环境把握,能源把握,企业生产经营把握等。
3、多回路系统多回路系统特征:基于 PID 把握策略;由多个把握回路组成的系统。
4、多回路系统的进展80-90%把握系统是基于 PID 把握的系统,包括多回路系统。
多回路系统应用状况以乙烯生产厂为例,它共有 421 个把握回路其中:常规 PID 单回路 347 个,串级、比值等 74 个〔串级 24〕多回路系统占 17.5%。
二、串级把握系统的构成加热炉是工业生产中常用设备之一。
工艺要求被加热物料的温度为某确定值,因此选取加热炉的出口 温度为被控变量,选取燃料量为操纵变量,构成图5-1 (a ) 所示的单回路把握系统。
影响炉出口温度的因素很多,主要有:被加热物料的流量和炉前温度变化[f (t)];燃料热值的变化、压 1力的波动[f (t)];烟囱挡板位置的转变、抽力的变化 2[f (t)]等。
图 5-1〔a 〕系统的特点是,全部对被控变 3量的扰动都包含在这个回路之中,并都由温度把握器来 抑制。
但是把握通道的时间常数和容量滞后较大,把握作用不用准时,系统抑制扰动的力气较差,不能满足工艺的要求。
为此,另外选择,炉膛温度为被控变量,燃 料量为操纵变量,设计图 5-1〔b 〕所示的单回路把握系统,以维持炉口温度为某确定值。
该系统的特点是对于扰动[f (t)] 、[f 2 (t)]能准时有效地抑制,但是扰动 3[f (t)]未包括在系统内,系统不能抑制扰动[f 1 (t)]对 1 炉出口温度的影响,照旧不能到达生产工艺要求。
控制系统学习总结:在这个学期的学习中,我们一共学习了两章内容,第一章是复杂控制系统;第二章是其他控制系统。
主要内容有串级、比值、均匀、分程、选择、前馈等控制系统和新型控制系统。
在学习的过程中,我了解到所谓复杂控制系统,就是指具有多个变量或两个以上测量变送器或两个以上控制器或两个以上控制阀组成的控制系统。
采用复杂控制系统对提高控制品质、扩大自动化应用范围,起着关键性作用。
串级控制系统将两个调节器串联在一起工作,各自完成不同的任务的系统,主要用于对象容量滞后较大、系统内存在变化剧烈幅值大的干扰和对象具有较大的非线性并负荷变化大等采用简单控制系统无法满足要求的情况下。
均匀控制系统的目的是前后设备之间无量供求平衡,通常液位和流量兼顾。
均匀控制系统的特点是比力度的积分时间比较大,控制作用弱。
比值控制系统主要是保持两种物料流量成一定的比例关系,分为定比值控制和变比值控制两类。
在控制器参数整定上,要求从动量回路快速准确的跟踪主动两回路。
前馈控制系统是按照干扰进行控制的开环控制系统,他必反馈控制及时,理想的前馈控制可以得到完全补偿,但实际难以实现,所以常采用前馈——反馈控制系统,以便得到较满意的效果。
前馈控制分为静态前馈和动态前馈两种形式,前者简单,易于实现;后者前馈效果更好,但须整定多个参数。
选择性控系统是在系统中设有两个控制器或两个以上变送器,通过选择器选出能适应生产安全状况的控制信号,实现生产过程的自动控制。
分程控制系统是将一个控制器的输出分为若干个信号范围,由各个段的信号去控制相应的控制阀,从而实现一个控制器对多个控制阀的控制,有效地高了过程控制系统的控制能力。
新型控制系统被控过程是多输入多输出的多变量系统,且变量之间互相耦合;被控过程的数学模型难以精确获得或具有明显的时变性;③控制算法丰富,不只局限于PID形式,系统的目的不是简单地实现输出控制;控制工具不再是简单的模拟式控制器,而是采用各种大、中、小、微型计算机。
一文说清串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统导读控制系统一般又可分为简单控制系统和复杂控制系统两大类,所谓复杂,是相对于简单而言的。
凡是多参数,具有两个以上变送器、两个以上调节器或两个以上调节阀组成多回路的自动控制系统,称之为复杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等,并且随着生产发展的需要和科学技术进步,又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系统。
1、串级控制系统串级控制系统是应用最早,效果最好,使用最广泛的一种复杂控制系统,它的特点是两个调节器相串联,主调节器的输出作为副调节器的设定,当对象的滞后较大,干扰比较剧烈、频繁时,可考虑采用串级控制系统。
1、基本概念串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一种常用的复杂控制系统,它根据系统结构命名。
它由两个或两个以上的控制器串联连接组成,一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值,这类控制系统称为串级控制系统。
•主调节器(主控制器):根据主参数与给定值的偏差而动作,其输出作为副调节器的给定值的调节器。
•副调节器(副控制器):其给定值由主调节器的输出决定,并根据副参数与给定值(即主调节器输出)的偏差动作。
•主回路(外回路):断开副调节器的反馈回路后的整个外回路。
•副回路(内回路):由副参数、副调节器及所包括的一部分对象所组成的闭合回路(随动回路)•主对象(惰性区):主参数所处的那一部分工艺设备,它的输入信号为副变量,输出信号为主参数(主变量)。
•副对象(导前区):副参数所处的那一部分工艺设备,它的输入信号为调节量,其输出信号为副参数(副变量)。
2、串级控制系统的特点串级控制系统在结构上增加了一个随动的副回路,因此,与单回路相比有以下几个特点:1.对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力;2.可以改善对象特性,提高工作效率;3.可消除调节阀等非线性特性的影响;4.串级控制系统具有一定的自适应能力3、串级控制系统参数整定和系统投运串级控制系统的投运和简单控制系统一样,要求投运过程保证做到无扰动切换。