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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,过程控制系统大时延控制系统,11/13/2024,1,第一页，共30页。,冷轧厚度反馈控制系统,（,FB-AGC,）,h,1,h,h,0,l,压下缸,带钢,+,-,测厚仪,厚度反馈,控制器,压下位置,控制器,S,-,+,I,S,11/13/2024,2,第二页，共30页。,第一节 概述,1,偏差控制,2,尝试控制,生产的强化和,设备的大型化,控制性能要,求越来越高,提出了,反馈控制,大延迟多,干扰系统,特殊规律和措施,控制理论的不变性原理,11/13/2024,3,第三页，共30页。,控制理论的不变性原理,定义：控制系统的被调量与扰动量无关，或在一定准确度下无关。,U(s),Y(s),D1(s),D2(s),Dn(s),.,设被控对象受到干扰信号,Di(t),的作用，则被调量的不变性表示为：,当,Di(t)0,则,y(t)=C,即被调量与干扰独立无关。,不变性是一种理想状态，实际应用不能完全实现，因此提出了以下几种不变性：,11/13/2024,4,第四页，共30页。,绝对不变性是指对象在扰动作用下，被调量在整个过程中始终保持不变，即调节过程的动态偏差均为零。,由于被控对象的动态描述精度的限制和实现扰动补偿装置的困难，一般工程上是无法实现的。,绝对不变性,11/13/2024,5,第五页，共30页。,它是指准确度有一定限制的不变性，即与绝对不变性存在一定误差,，也称,不变性。可表示为,:,Di(t)0,时 则,|y(t)-C|,工程应用上反馈控制就是,不变性。,误差不变性,11/13/2024,6,第六页，共30页。,第二十八页，共30页。,第二十一页，共30页。,常规PID控制系统中，微分环节的输入是对偏差作了比例积分运算后的值，因此微分环节不能真正起到对被控参数变化速度进行校正的目的，克服动态超调的作用有限,因此,过程控制系统大时延控制系统,对于控制要求不太苛刻、具有大迟延的过程，可利用常规控制器适应强、调整方便等特点，在常规 PID控制基础上，采用变形的PID控制算法，并对系统进行整定，满足生产过程的要求。,当测量信号达到控制器,执行机构接受信号后立即动作,也需要经过纯迟延时间 以后,才波及到被控量（即在时间 范围内，被控量完全没有影响）,使之受到控制。,过程控制系统大时延控制系统,第二十六页，共30页。,当测量信号达到控制器,执行机构接受信号后立即动作,也需要经过纯迟延时间 以后,才波及到被控量（即在时间 范围内，被控量完全没有影响）,使之受到控制。,微分先行PID控制系统框图,设被控对象受到干扰信号Di(t)的作用，则被调量的不变性表示为：,1)与单回路控制系统相比，前者在系统结构上具有那些特点?,常规PID、微分先行和中间微分反馈控制方案效果比较,工程应用上反馈控制就是不变性。,无论采用何种方案，被控量均存在较大的超调，且响应速度很慢，难以满足控制精度要求高的场合，必须采用其他控制手段。,微分先行和中间微分反馈控制方案均能有效克服超调现象，改善了过程动态特性，且无需特殊设备，具有一定使用价值；,被调量在稳态工况下与扰动量无关。即在扰动下动态偏差不为零，而在稳态下偏差为零。它用于控制要求不高的场合。,稳态不变性,11/13/2024,7,第七页，共30页。,被调量往往受到若干个干扰的作用，系统采用被调量对其中几个主要的干扰实现不变性称选择不变性。这种方法既能减少补偿装置、节省 又能达到对主要干扰的不变性。,选择不变性,11/13/2024,8,第八页，共30页。,大延迟系统,工业生产过程迟,延,容积迟,延,纯迟,延,扰动不能及时反映,控制到达被控量延迟,明显的超调,长调节时间,1,概述,11/13/2024,9,第九页，共30页。,大时延控制系统,特点：,当测量信号达到控制器,执行机构接受信号后立即动作,也需要经过纯迟延时间 以后,才波及到被控量（即,在时间 范围内，被控量完全没有影响,）,使之受到控制。也就是说，,总迟延较大，导致控制作用不及时,；,迟延过程产生,较明显的超调量和较长的调节时间,，使,过渡过程变坏，降低系统的稳定性,。具有纯迟延过程被公认为较难控制的过程。,11/13/2024,10,第十页，共30页。,对于控制要求不太苛刻、具有大迟延的过程，可利用常规控制器适应强、调整方便等特点，在常规,PID,控制基础上，采用变形的,PID,控制算法，并对系统进行整定，满足生产过程的要求。,一般情况下，当纯时延时间 与过程的时间常数,T,之比大于的过程认为是具有大迟延的过程。时延现象越突出，系统越不稳定。,11/13/2024,11,第十一页，共30页。,迟延系统,分类,纯迟,延,时间与,时间常数之比,大迟,延,过程,一般迟,延,过程,增加,更明显的超调,和长调节时间,严重影响生产和安全,控制方案,常规控制,预估补偿,补偿控制,工艺控制,11/13/2024,12,第十二页，共30页。,l,压下缸,带钢,测厚仪,前馈式厚度,控制器,厚差计算,H,act,H,ref,移位寄存器,H,S,S,冷轧厚度前馈控制系统,（,FF-AGC,）,11/13/2024,13,第十三页，共30页。,前馈控制系统,系统对全部或部分干扰具有不变性,按照扰动进行补偿的开环系统。,补偿原理,补偿还可以改变系统的动态特性：,补偿器,原系统对象,新系统对象,设计新的装置或系统，以消除系统干扰的影响或者使系统易于分析和控制。,1,补偿控制,11/13/2024,14,第十四页，共30页。,2,常规控制,微分先行控制方案,复习：,PID,控制器中微分作用的特点？,11/13/2024,15,第十五页，共30页。,常规PID控制系统中，微分环节的输入是对偏差作了比例积分运算后的值，因此微分环节,不能真正,起到对被控参数,变化速度进行校正,的目的，,克服动态超调的作用有限,因此,微分调节只能起辅助的调节作用,它可以与其它调节动作结合成PD和PID调节动作,。,11/13/2024,16,第十六页，共30页。,微分先行PID控制系统框图,11/13/2024,17,第十七页，共30页。,图2-6-2 中间微分反馈控制系统框图,常规控制方案,中间微分控制方案,与微分先行控制方案类似，将微分环节放在反馈回路中，以改善系统的控制质量,11/13/2024,18,第十八页，共30页。,11/13/2024,19,第十九页，共30页。,某大时延系统采用,常规,PID,、微分先行和中间微分反馈控制方案效果比较,可见：,微分先行和中间微分反馈控制方案均能,有效克服超调现象,，,改善了过程动态特性，,且无需特殊设备，具有一定使用价值；,无论采用何种方案，被控量,均存在较大的超调，且响应速度很慢，难以满足控制精度要求高的场合,，必须采用其他控制手段。,方案,超调量,调节时间,/min,PID,0.289,25,微分先行,0.162,28,中间微分反馈,0.133,21,11/13/2024,20,第二十页，共30页。,3,大迟延系统的,Smith,预估补偿控制系统,迟延系统,控制动作,系统输出,控制器,提前动作,去除大的超调,和长调节时间,设计补偿器置于反馈系统中,延迟时间,11/13/2024,21,第二十一页，共30页。,史密斯预估补偿方法是得到广泛应用的方案之一。它的特点是,预先估计出过程在基本扰动下的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使迟延了时间 的被控量超前反映到控制器，使控制器提前动作从而明显地减少超调量，加速调节过程,。,特点,11/13/2024,22,第二十二页，共30页。,Smith,预估补偿控制系统框图,Smith,预估补偿控制系统框图,11/13/2024,23,第二十三页，共30页。,Smith预估补偿模型及实现,11/13/2024,24,第二十四页，共30页。,4,工艺控制,h,i+1,V,i,H,h,i,第,i,机架,第,i+1,机架,V,i+1,冷轧厚度秒流量控制,金属秒流量原理,11/13/2024,25,第二十五页，共30页。,h,1,h,h,0,压下缸,带钢,+,控制算法,入口带钢,厚度,H,v,0,v,0,*H/v,1,-,v,1,反馈式秒流量,AGC,的控制系统,11/13/2024,26,第二十六页，共30页。,厚度计式,AGC,测压头,1/M,P,控制算法,P/M,辊缝检测,h,1,h,S,01,h,0,S,压下缸,带钢,+,-,+,-,11/13/2024,27,第二十七页，共30页。,精品课件,！,11/13/2024,28,第二十八页，共30页。,精品课件,！,11/13/2024,29,第二十九页，共30页。,E2-7,串级控制系统实际上就是由两台控制器串连在一起，控制一个调节阀的系统。,1),与单回路控制系统相比，前者在系统结构上具有那些特点,?,2),前者只增加了一个测量变送元件和一个控制器，但为什么控制效果却有显著提高呢？,作业,4,E2-8,请说明,Smith,预估补偿控制的特点，并结合,具体阅读的文献实例,分析说明其如何应用于大迟延系统？,(,建议具体文献不少于,3,篇,并只结合,1,个具体生产过程,),11/13/2024,30,第三十页，共30页。,
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