热工控制系统第五章.pptVIP

第五章 串级控制系统 第一节 串级控制系统的基本原理和结构 锅炉过热汽温串级控制系统原理图 第二节 串级控制系统的分析 当干扰f经干扰通道WOf进入副回路后，首先影响副参数y2，于是副调节器立即动作，力图消弱干扰对y2的影响。 显然，干扰经过副回路的抑止后再进入主回路，对y1的影响将有较大的减弱。 第三节 串级控制系统的设计和调节器的选型 一、主、副回路的设计原则 （1）参数的选择应使副回路的时间常数小， 控制通道短，反应灵敏。 （2）副回路应包含被控对象所受到的主要干扰 一般应使副回路的频率比主回路的频率高得多，当副回路的时间常数加在一起超过了主回路时，采用串级控制就没有什么效果。 （3）主、副回路工作频率应适当匹配 为确保串级系统不受共振现象的威胁，一般取 式中：Td1为主回路的振荡周期；Td2为副回路的振荡周期。 二、主、副调节器的选型 1．副调节器的选型 副调节器的任务是要快速动作以迅速消除进入副回路内的扰动、而且副参数并不要求无差，所以一般都选P调节器. 如果主、副回路频率相差很大，也可考虑采用PI调节器。 2．主调节器的选型 主调节器的任务是准确保持被调量符合生产要求，不允许被调量存在静差。 因此主调节器一般都采用PI调节器，如果控制对象惰性区的容积数目较多，同时有主要扰动落在副回路以外的话，就可以考虑采用PID调节器。 ? 第四节 串级控制系统的整定 一. 逐次逼近法 （1） 先整定副调节器WT2(s) 。在第一次整定副调节器时，断开主环，即按副回路单独工作时的单回路系统来整定副调节器WT2(s)的参数，记作[WT2(s)]1 。 （2） 根据[WT2(s)]1，整定主调节器WT1(s)。按单回路系统整定方法求出主调节器的参数，记作[WT1(s)]1 。 （3）据（2）得到的[WT1(s)]1，再整定副调节器WT2(s)。然后根据单回路系统的整定方法求出副调节器的参数，记为[WT2(s)]2 。 （4） 如果[WT2(s)]2的参数值与第（1）步得到的[WT2(s)]1的参数值基本相同，那么整定就告完成。两个调节器的整定参数分别为步骤（1）和（2）中求得的参数。否则应根据[WT2(s)]2重复步骤（2）、（3），直到出现两次整定结果基本相同时为止。 二. 两步整定法 1．先整定副调节器 当副回路受到阶跃扰动时，在较短时间内副回路控制过程就告结束；在此期间，主回路基本上不参加动作。可断开主回路,按单回路系统的整定方法整定副调节器WT2(s)的参数。 2．整定主调节器 在主回路中副回路可看作一个比例环节，可按单回路系统的整定方法整定主调节器WT1(s)的参数。 三. 补偿法 （1） 适当选择主调节器WT1(s)的参数，以造成一个动态特性较好的等效控制对象WO*(s)。等效控制对象WO*(s)只能在控制对象的原有基础上[WO1(s) 、WO2(s)], 通过选择WT1(s)的参数使它比较地有利于控制。这就是“补偿法”整定的概念。 （2） 选择好W1(s)的参数和得到了等效控制对象WO*(s)后，就可以按单回路系统整定等效调节器[WT1(s)WT2(s)]，从面得出副调节器WT2(s)的参数。 * 第二篇 复杂控制系统 第五章 串级控制系统 第六章 前馈控制系统 第七章 比值控制系统 第八章 大迟延控制系统 第九章 解耦控制系统 第一节 串级控制系统的基本原理和结构 第二节 串级控制系统的分析 第三节 串级控制系统的设计和调节器的选型 第四节 串级控制系统的整定 电厂锅炉过热汽温控制系统分析 被控量：主汽温θ2 控制手段：减温器的喷水 主汽温对象特点：滞后和惯性较大 采用单回路控制品质不好 导前信号 温度定值 内扰 θ2 PI1 PI2 执行器 阀门 减温器 过热器 变送器 变送器 θ1 副回路（内回路）：粗调 主回路（外回路）：细调 主参数（主变量）： θ1 副参数（副变量）： θ2 主调 副调 导前区 惰性区 （1）由于副回路具有快速作用，因此，串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力。 Y1 R1 F(s) Y2 WT1 WT2 W01 Wm2 Wm1 WZ Wu W02 W0f 串级与单回路相比,动态增益明显减小(证明),可减小到原来的0.01~0.1 （2）由于副回路的存在，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。 将整个副回路看成是一个等效对象WO2*(s) 等效对象的时间常数缩小了，而且随着副调节器比例增益的增大而减小,从而加快了副回路的响应速度，提高了系统的工作频率。