《复杂控制系统》ppt课件

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1、第7章复杂控制系统(续)比值控制系统2前馈控制系统串级控制系统31均匀控制系统4分程控制系统5多冲量控制系统7选择性控制系统631§7-2比值控制系统一、概述用来实现两个或两个以上物料之间保持一定比值关系的控制系统，称为比值控制系统。主流量：在保持比值关系的两种物料中，处于主导地位，称为主流量。副流量：另一种物料按主物料进行配比，称为副流量。主流量副流量2主流量和副流量确定原则：常将主要物料定为主流量，次要流量定为副流量；将不可控流量定为主流量，将可控流量定为副流量。主流量副流量若用F1表示主流量，F2表示副流

2、量，则F1和F2之间应满足一定的比值关系：F2=K*F13二、比值控制的类型1．开环比值控制比值控制系统中最简单的控制方案，组成原理及方块图如图所示。主流量副流量P控制器4优点：实施方便，只需一台比例控制器即可，且比值调整容易。开环比值控制方案分析：缺点：对副流量F2而言，该控制方案是一个开环系统，当F2因管线两端压力波动发生变化时没有控制作用，此时，很难保证F2与F1间的比值关系。应用场合：适用于副流量较平稳且比值要求不高的场合。实际生产中，F2的干扰常常是不可避免的，因此这种方案使用较少。52．单闭环比值控

3、制目的：改进开环比值控制，避免F2波动的影响。单闭环比值控制如图所示，图中的K表示比值计算器，比值计算器的输入信号为主流量信号，K=F2/F1。单回路闭环流量控制6单闭环比值控制优缺点优点：对进入副流量回路的干扰都有较好的抑制作用。结构简单，在生产中得到广泛应用。缺点：该方案无法保证主流量的稳定。当主流量波动较大时，无法保证系统流量比。73．双闭环比值控制要求两种物料之间保持精确的比例关系，且还要求两种物料的流量也保持相对的稳定.双闭环是在单闭环比值控制基础上，增设了主流量控制回路构成。8双闭环比值控制系统方块

4、图：9双闭环比值控制优缺点优点：对进入主、副流量回路的干扰都有较好的抑制作用。不论系统处于静态，还是动态，都能实现比较精确的流量比。当系统改变负荷时，只要改变主流量控制器的给定值就能方便地实现。缺点：该方案仪表多、投资高。要求主流量可控。104．变比值控制变比值控制：生产过程要求两种物料的配比根据第三参数的需要而自动调整。例：硝酸生产过程中的氧化炉设备的控制11分析：要求氨气和空气混合后进入炉内，在铂触媒的作用下，进行氧化反应生成硝酸气体，这一过程是放热反应。炉温作为间接表征氧化生产的质量指标。影响氧化炉温度的

5、干扰因素很多，其中氨气和空气的比值对反应温度影响很大。12方块图：13§7-3前馈控制系统一、概述在反馈控制中，控制器是按照偏差进行控制作用的。干扰控制作用往往不及时14为了弥补反馈控制的上述缺陷，即便有干扰存在，只要能预先加以补偿，控制系统能避免偏差出现。控制系统在干扰还没有影响到被控变量之前就产生控制作用，该系统称为前馈控制。干扰前馈控制器15例：换热器前馈控制的工作原理TTFTTffC虚线：反馈控制实线：前馈控制进料流量波动TC换热器前馈控制原理：当进料流量F1变化时，前馈控制器根据输入信号运算后，输出控

6、制信号，相应改变阀门开度，使蒸汽量变化，以补偿进料量F1变化对温度θ2的影响。16前馈控制过程：图7-15是进料量F1增加时，采用前馈控制的补偿过程。①F1扰动引起出口温度降低②前馈控制打开阀门，出口温度升高③出口温度的实际值只要干扰通道和调节通道的特性相匹配，则前馈控制完全有可能抵消进料量的影响，使出口温度稳定。可见，前馈控制实现了对扰动的全补偿。F1增加17前馈控制系统的特点：前馈控制系统是基于扰动来消除干扰因素对被控变量的影响；反馈控制基于偏差大小来消除干扰。在扰动发生后，前馈控制作用比反馈控制作用更为及

7、时和有效。前馈控制系统是一种开环控制系统。反馈控制是一种闭环控制系统。前馈控制系统只对它所测量的扰动量有校正作用，而对系统中的其他未测干扰则无能为力，反馈控制对进入闭环的所有扰动均有校正作用。前馈控制器的控制规律是根据对象特性确定的。由于大多数对象的特性是不同的，所以在前馈控制中，需要采用各种形式的专用前馈控制器，而不是采用通用的PID控制器。反馈控制采用通用PID控制器。18蒸汽加热的换热器换热器静态前馈控制热交换器是应用前馈控制较多的场合，换热器有滞后大、时间常数大、反应慢的特性，前馈控制就是针对这种对象特

8、性设计的，故能很好发挥作用。二、前馈控制的结构形式静态前馈控制KF2F119根据热平衡原理：放热量=吸热量令KF2F1静态前馈控制如图，通过调整K值，达到校正效果。缺点：1、静态模型的准确性问题；2、只能针对具体的扰动设计。则：20前馈-反馈复合控制TTFTTffC虚线：反馈控制；实线：前馈控制。干扰前馈控制器+21三、前馈控制的应用对象的纯滞后较大，反馈控制难以满足工艺要求，可采用前