复杂控制系统教学ppt课件

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1、第六章复杂控制系统本章主要内容串级控制系统（系统的基本概念、特点、系统的设计、系统的应用场合及应用中的问题）比值控制系统（系统的基本概念、常用的比值控制方案及系统的设计）前馈控制系统（前馈控制系统的基本概念、系统的几种结构形式及系统的应用场合）均匀控制系统（系统的概念、控制方案）分程控制系统（系统的基本概念、系统的应用中的几个问题）选择性控制系统（基本概念、系统的应用、积分饱和及其防止）串级控制系统基本原理及结构在多回路控制系统中，有两个被控过程、两套测量变送装置、两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。串级控制系统方块图串级控制系统工作过程设定值控制阀流量控制器测量变送温度控制器温

2、度对象测量变送釜温流量对象扰动作用副回路扰动作用主回路气开反反蒸汽进料精馏塔FCTC串级控制系统的特点在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特征，使控制过程加快，具有超前控制的作用。Y对象2控制阀副控制器测量变送2对象1测量变送1主控制器F2F1XcbaY对象2X控制阀控制阀对象1F2F1测量变送abc单回路控制系统串级控制系统在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路；有两个控制器：主控制器和副控制器；有两个测量变送器。串级控制系统的特点设定值控制阀流量控制器干扰测量变送温度控制器温度对象干扰测量变送釜温流量对象定值控制系统随动控制系统串级控制系统串级控制系统由

3、于增加了副回路，具有有一定的自适应能力。设定值控制阀副控制器干扰副测量变送主控制器主对象干扰主测量变送主变量副对象串级控制系统的设计串级控制系统副参数的选择及副回路的设计主副变量间应有一定的内在联系系统的主要干扰应包围在副回路中在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配，防止共振的发生当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后串级控制系统的设计主副控制器正反作用的选择实例设定值控制阀流量控制器测量变送温度控制器温度对象测量变送釜温流量对象当主、副变量在增加（或减小）时，为使主、副变量减小（或增加），要求控

4、制阀的作用方向是一致的时候，主控制器应选择反作用；反之选正作用。反蒸汽进料精馏塔FCTC串级控制系统适应场合被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大比值控制系统比值控制系统-----实现两个或两个机上参数符合一定比例关系的控制系统主物料-------处于主导地位的物料表征该物料的参数为主动量F1（主流量）从物料--------随主物料的变化呈比例的变化的另一种物料表征该物料的参数从动量F2（副流量）流量比值副流量主流量比值控制系统的类型单

5、闭环比值控制系统F1CF2CF1F2F2执行器控制器F2C比值器对象F1副测量变送主测量变送特点------两种物料流量之比较为精确，系统结构简单，实施方便。不足------两种物料的总量（F1＋F２）不固定。比值控制系统的类型单闭环比值控制系统与串级控制系统比较F2执行器控制器F2C比值器对象F1副测量变送主测量变送副对象设定值控制阀主控制器干扰测量变送副控制器主对象干扰测量变送设定值主变量双闭环比值控制系统比值控制系统的类型F1执行器给定主流量控制器主流量对象主测量、变送副测量、变送K副流量控制器副流量对象执行器F2KF1CF2CF1F2特点------两种物料流量之比精确，其总量（F1＋

6、F２）基本保持不变。不足------系统结构比较复杂，使用的仪表较多，投资较大，系统调整比较复杂。使用场合----主流量干扰频繁，工艺不允许有较大波动或工艺上经常需要提升负荷的场合。变比值比值控制系统比值控制系统的类型T÷F2F1TTTCFCFT1FT2比值控制器主控制器控制阀流量对象主对象测量变送器F2Y干扰除法器测量变送器测量变送器F1特点------两种物料流量的比值能灵活地随第三变量的需要而变化。比值控制系统的设计主、从动量的确定控制方案的选择比值系数的计算生产过程中主要物料的流量为主动量，次要物料的流量为从动量。两物料中有一个物料的量为可测但不可控为主动量，可控的物料为从动量。根据各

7、控制方案的特点及工艺的具体情况而确定。(或)流量比值信号比值非线性关系线性关系前馈控制系统前馈控制系统与反馈控制比较干扰设定测量变送反馈控制器执行器被控变量对象前馈控制比反馈控制及时有效前馈控制属于开环控制系统，反馈控制是闭环控制系统前馈控制使用的实施对象特性而定的专用控制器，反馈控制采用通用PID控制器一种前馈作用之能克服一种干扰，反馈控制只用一个控制器就可克服多个干扰对象被控变量干扰前馈控制器