第八章-1 复合调节系统.pptVIP

复合调节系统 复合调节系统 代表系统 串级控制系统 前馈—反馈复合控制系统 纯迟延补偿控制 自适应控制 串级控制原理 串级控制系统的通用方框图： 情况一：干扰来自燃料油流量的变化 情况三：一次干扰和二次干扰同时存在 前馈—反馈复合控制系统 什么是前馈控制系统?它有什么特点? 按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。 前馈控制系统的主要特点有： (1)前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效； (2)前馈控制是属于“开环”控制系统； (3)前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，又称前馈补偿装置； (4)一种前馈作用只能克服一种干扰。 前馈控制的主要形式 前馈控制的主要形式有单纯的前馈控制(又称简单前馈)和前馈一反馈控制两种。根据对干扰补偿形式的特点，又分静态前馈控制和动态前馈控制。 前馈与反馈有什么区别？它在控制系统中主要应用在什么情况下？ 前馈控制系统 在受控部位的活动发生偏差之前 就发出控制指令了 反馈控制系统 感受到受控部位的活动发生偏差之后 才发出控制指令 例如： 当体温降低时 机体稳态被打破 产热反应的强度相对偏低（即发生偏差） 体温降低之前 机体稳态尚未被打破 产热反应的强度也尚未出现偏差 如果此时 控制部位就开始发出指令 使产热反应增强 就是前馈控制 前馈控制主要应用场合 前馈控制主要用于下列场合： (1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时； (2)主要干扰是可测不可控的变量； (3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。 * * 例 ：管式加热炉是炼油厂经常采用的设备之一（如下所示）， 其工艺要求是：炉出口温度保持恒定。 一、串级控制系统的组成 干扰： 原料的流量、初始温度； 燃料的流量、燃料热值。 方案一：管式加热炉出口温度的单回路控制 温度检测变送器 温度控制器 期望温度 由于原料、燃料的流量等扰动导致控制作用不及时； 偏差大，控制质量差。 存在的问题： 方案二：管式加热炉出口温度的间接控制（1） 存在的问题： 在这个方案中，炉出口温度不是被控量，当来自原料入口温度和初始温度等干扰因素使出口温度发生变化时，此间接控制系统无法将变化了的温度调回来； 期望流量 流量检测变送器 流量控制器 用温度控制器的输出作为流量控制器的设定值，由流量控制器的输出去控制燃料油管线的控制阀，可以抑制燃料油流量的扰动 方案三：加热炉出口温度与燃料流量的串级控制 同样：加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制可以抑制燃料油 流量的扰动和热值扰动。 串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。 串级控制系统中常见的名词术语： 温度-流量串级控制系统的方框图如下： 主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、副检测变送器，主、副回路。 作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰。 二、串级控制系统的工作过程 仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析温度-流量串级控制系统克服干扰的过程。 调节阀：气开式 温度调节器、流量调节器：反作用 内回路选取时应包含主要干扰，同时时间常数不宜过长。 ? 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变，流量控制器就按照变化了的测量值与没变的设定值之差进行控制，改变执行阀的原有开度，使燃料油向原来的设定值靠近。 ? 当出口温度发生变化时，温度控制器不断改变着流量控制器的设定值，流量控制器就按照测量值与变化了的设定值之差进行控制，直到炉出口温度重新恢复到设定值 。 先副回路， 后主回路 情况二：干扰来自原料油方面，使炉出口温度升高 ? 出口温度 温度控制器输出 流量控制器设定值 。 ? 燃料油流量为适应温度控制的需要而不断变化。 主、副变量同向变化 主、副调节器共同作用，执行阀的开度大幅度变化，使得炉出口温度很快恢复到设定值。 主、副变量反向变化 两种干扰作用相互抵消，或燃料油流量只作很小的调整。 通过分析可知：副控制器具有“粗调”的作用，而主控制器具有“细调”的作用，两者互相配合，控制质量必然高于单回路控制系统。