工业自动化仪表及过程控制(复杂调节系统)

自动化仪表及过程控制(9)AutomationInstrumentationsandProcessControlTN2第7章复杂调节系统生产过程的大型化和复杂化，操作条件要求更加严格，各变量之间的关系更加复杂，对生产、质量、安全、环保的更高要求。出现了许多简单调节系统不能胜任控制任务。复杂调节系统是以简单系统为基础的结构或算法上更为先进的控制方法。TN3管式加热炉温度系统•简单调节方案Ⅰ:直接指标控制•被调参数：θ1出口温度•调节量：Q1燃油流量•缺点：被控对象滞后大TN4管式加热炉温度系统•简单调节方案Ⅱ:间接指标控制•被调参数：θ2炉膛温度•调节量：Q1•缺点：闭环不包括被加热流体方面的干扰TN5管式加热炉温度系统•管式加热炉温度系统：•串级调节方案－－Ⅰ＋Ⅱ•主参数：θ1出口温度•副参数：θ2炉膛温度•调节量：Q1•以θ1调节为主回路•θ2调节为副回路TN6串级调节系统结构内外环结构的双闭环系统主环输出：主参数（系统最终控制参数）副环输出：副参数（为了提高主参数调节性能而引入的一个中间参数）Gc1(s)：主调节器Gc2(s)：副调节器TN7串级调节系统特点•副回路中的干扰，主要在副回路中克服。•减少了副对象的T，提高了副环的调节品质。•提高了系统的频率响应，加快了抗干扰过程的速度。•提供了灵活的控制方式TN8串级调节系统应用TN9串级调节系统应用TN10串级调节系统的选型由于串级调节系统的目的一般都是为了保证主参数的控制品质，而对辅助的副参数的控制精度要求并不高。所以•主调节器宜用P和PI调节规律。•副调节器一般用P调节规律y1y2x1x2Gc1Gc2Go1Go2+-+-TN11串级调节系统的整定工程中常用的整定方法：•两步法：先副后主•一步法：定副调主y1y2x1x2Gc1Gc2Go1Go2+-+-TN12串级调节系统例：夹套式反应釜温度控制TN13比值调节系统保证两种（或两种以上）物料流量保持一定比例的调节系统。FC：比值调节器，比值＝KQB=KQA开环比值系统TN14比值调节系统单闭环比值调节系统调节参数整定时需注意差压检测中的非线性问题。TN15均匀调节系统用以解决和协调前后两被调参数的相互影响。例：多塔分离过程中的物料供求关系。塔I的液位系统和塔II的流量系统有较大相互影响。TN16均匀调节系统均匀调节系统调节器的整定：•主调节器比例系数Kc越大流量越平稳，液位越不平稳。•可根据表7-1所示经验整定。TN17前馈调节系统用来克服一个主要扰动的影响。简单调节系统的特点：只有偏差产生后才有控制作用。例：热交换器温度简单系统Q1teQ2te=0TN18前馈调节系统热交换器温度前馈调节方案Q1Q2TN19前馈调节系统前馈调节方案结构框图希望f对y的影响为0，即用y1补偿y2：有：Y1(s)=GL(s)F(s)Y2(s)=GB(s)GV(s)G0(s)F(s)Y(s)=Y2(s)-Y1(s))()()()()()(0)()]()()()([000sGsGsGsGsGsGsFsGsGsGsGLVLBVBLTN20前馈调节系统热交换器温度前馈反馈复合调节方案TN21自治调节系统又称解偶系统，用于消除相互关联的几个调节量之间的相互影响。TN22自治调节系统由：Y1(s)=G11(s)X1(s)Y2(s)=G22(s)X2(s)+G12(s)X1(s)X2(s)=-GC2(s)Y2(s)–GC2(s)GB12(s)X1(s))()]()()()([)(1)()()(11222212222222sXsGsGsGsGsGsGsGsYBCCTN23自治调节系统)()]()()()([)(1)()()(11222212222222sXsGsGsGsGsGsGsGsYBCC)()()()(2221212sGsGsGsGCB得：TN24自治调节系统有：Y(s)=G(s)D(s)X(s)为消除关联作用，则需：D(s)=G-1(s))()()()()()()()()(21)(2111121sXsXsXsGGsGsGsYsYsYnnnsnnTN25工业锅炉汽包水位控制自动调节系统应用例例1：单冲量控制系统TN26工业锅炉汽包水位控制自动调节系统应用例例1：双冲量控制系统TN27工业锅炉汽包水位控制自动调节系统应用例：例1：三冲量控制系统TN28工业锅炉过热蒸气温度串级控制自动调节系统应用例：TN29工业锅炉燃烧控制自动调节系统应用例例1：基本控制方案串级加比值控制TN30工业锅炉燃烧控制自动调节系统应用例例2：串级交叉限幅控制方案具有逻辑提降功能减负荷时：先减燃料再减风量；增负荷时：先增风量再增燃料TN31工业锅炉燃烧控制自动调节系统应用例例3：炉膛负压控制前馈加反馈控制TN32工业锅炉燃烧控制自动调节系统应用例例3：蒸气压力和燃料压力选择控制TN33小结1.掌握串级调节原理、特点及其应用。2.了解比值、均匀、前馈等常见复杂调节方法的基本原理。