3复杂控制系统-2

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,控制工程概论,-,复杂控制系统,1),请指出下图的串级控制系统中，,主控制器,LC,为,作用,;,副控制器,FC,为,作用。,2),描述以下两种情况下控制流程，,当流量增大但液位未发生变化时；当流量增大并影响液位变化时。,回顾,课堂练习,第三章 复杂控制系统,3.1,串级控制系统,3.2,比值控制系统,3.3,均匀控制系统,3.4,前馈控制系统,3.5,选择性控制系统,3.6,分程控制系统,3.2,比值控制系统,实现两个或两个以上的物料,按一定比例关系控制,以达到某种控制目的的控制系统，称为,比值,控制系统。,基本原理和结构,3.2,比值控制系统,在比值控制系统中，在需要保持两种物料的比值关系时，以一种物料量为,主动量,，另一种物料量为,从动量,。,基本原理和结构,从动量和主动量的对应,比值控制,关系，,F,2,/,F,1,=,k,。,主动量,：关键物料，可测不可控，供应不足时影响生产；,从动量,：可测且可控，供应有余。,3.2,比值控制系统,基本原理和结构,按,结构,分类：开环、闭环（单闭环、双闭环）；,按,比值,分类：定比值、变比值；,按,实施方案,分类：相乘、相除。,3.2,比值控制系统,单闭环比值控制系统,随动控制系统,定值控制系统,3.2,比值控制系统,单闭环比值控制系统,相乘方案的传递函数表示结构图,3.2,比值控制系统,双闭环比值控制系统,3.2,比值控制系统,双闭环比值控制系统,相乘方案的传递函数表示结构图,3.2,比值控制系统,变比值控制系统,比值是变化的，由另一个控制器决定,3.2,比值控制系统,变比值控制系统,相乘方案的传递函数表示结构图,3.2,比值控制系统,比值控制系统性能分析,单闭环比值与开环比值比较,单闭环比值控制不仅能实现主、从动量的精确流量比值，还能克服进入从动量回路的扰动影响；增加仪表投资较少，控制品质提高较多。,3.2,比值控制系统,比值控制系统性能分析,双闭环比值与两个单回路比较,当主动量供应不足或偏离设定值时，两个独立单回路不能使两者流量成比值关系。,3.2,比值控制系统,比值控制系统性能分析,变比值控制,比值随其他控制器输出变化而变化，是串级控制与比值控制的结合，也称“串级比值控制”。,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,相乘方案的实施,仪表比值系数,K,与负荷变化无关；仪表量程变化时，,K,也应变化；,K,值与硬件相关；无法直接获取实际流量比。,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,3.2,比值控制系统,比值控制方案分析,相除方案的实施,仪表比值系数,K,与负荷变化有关，非线性关系；,仪表量程变化时，,K,也应变化；,K,值与硬件相关；可获得实际流量比。,3.2,比值控制系统,比值控制系统设计和工程应用,主动量与从动量的选择,1,）主动量通常可测不可控；,2,）主动量可能会供应不足；,3,）从安全角度出发选择主与从；,4,）从动量通常可测可控；,5,）从动量一般供应有余。,3.2,比值控制系统,比值控制系统设计和工程应用,比值控制类型的选择,1,）主动量不可控时，采用单闭环比值；,2,）主动量可测可控，但扰动较小，采用单闭环比值；,3,）主动量可测可控，但扰动较大，采用双闭环比值；,4,）比值变动时，采用变比值控制；,5,）一般采用乘法方案。,3.2,比值控制系统,比值控制系统设计和工程应用,变送器量程的选择,1,）相乘方案时，使,K,接近,1,；,2,）相除方案时，使,K,在,50%,左右。,3.2,比值控制系统,比值控制系统设计和工程应用,3.2,比值控制系统,比值控制系统设计和工程应用,第三章 复杂控制系统,3.1,串级控制系统,3.2,比值控制系统,3.3,均匀控制系统,3.4,前馈控制系统,3.6,选择性控制系统,3.5,分程控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统是指,一种控制方案所起的作用,而言，是指对两个被控变量兼顾的控制系统。,均匀,控制系统应具有既允许表征前后供求矛盾的两个变量都有一定范围的变化，又要保证它们的变化不应过于剧烈的特点。,基本原理,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,简单均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,简单均匀控制系统,（,c,）简单均匀控制系统,结构上和简单液位控制系统类似，所起到的作用是不同的。,控制器的控制规律,-,参数整定问题,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,简单均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,简单均匀控制与单回路控制的区别,1,）,应用场合不同,：均匀控制应用于要求液位和流量都需要兼顾的场合；,2,）,控制器参数不同,：均匀控制采用大比例度和大积分时间；,3,）,液位变送器量程范围不同,：均匀控制的液位变送器量程范围大，降低液位检测灵敏度，使液位控制不灵敏。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,串级均匀控制系统,（,d,）串级均匀控制系统,从结构上看，与典型的串级控制系统没有区别，但是其目的是实现均匀控制。,-,副控制器参数整定同串级控制对副回路的要求。,-,主控制器即液位控制器，同简单均匀控制系统的控制器。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,串级均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,串级均匀控制系统,1,）系统中副回路流量控制是为了消除控制阀前后压力干扰及自衡作用对流量的影响，目的是,实现均匀控制,。,2,）,副回路与串级控制中副回路一样,，副控制器参数整定的要求与串级控制对副回路的要求相同。,3,）,主控制器与简单均匀控制系统的控制器,的参数整定相同。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,双冲量均匀控制系统,串级控制的变型，将两个需要兼顾的被控变量的,差（和）,作为,被控变量,。,（,e,）双冲量均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,双冲量,(,相减,),均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,双冲量,(,相加,),均匀控制系统,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,双冲量,(,相减,),均匀控制系统,流量控制器的偏差：,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的,结构,均匀控制系统的特点,1,）用一个控制器使两个被控变量都得到控制；,2,）通过控制器参数合理整定实现均匀的目的；,3,）控制目标：流量平稳或缓慢变化；在最大干扰下，液位仍在工艺操作允许范围内波动；,4,）参数整定原则：比例度,P,大，积分时间,I,大。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的参数整定,控制器规律的选择,简单均匀控制,：,P,或,PI,（要求无余差时）；,串级均匀控制,：主控制按照上述要求，副控制器采用,P,或,PI,。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的参数整定,控制器的参数整定, 纯比例控制规律,-,将比例度放置在不会引起液位超值但相对较大的数值。,-,观察趋势，若液位的最大波动小于允许的范围，则可增加比例度。,-,当发现液位的最大波动大于允许范围，则减小比例度。,-,反复调整比例度，直至液位的波动小于且接近于允许范围止,。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的参数整定,控制器的参数整定, 比例积分控制规律,-,按纯比例控制方式进行整定，得到所适用的比例度值。,-,适当加大比例度值，然后，投入积分作用。,-,由大至小逐渐调整积分时间，直到记录趋势出现缓慢的周期性衰减振荡为止。,3.3,均匀控制系统,均匀控制系统的参数整定,控制器的参数整定,