第11次串级控制1概述.ppt

随动系统 4.2 工作过程与特点 二、工作特点 5、自适应能力 (1) 串级控制将部分对象包含在副回路中，工艺负荷或操作条件变化时，主控制器随时调整副控制器的设定值，调节系统仍然具有较好的控制质量。 Gc1(s) Gc2(s) X1(s) Y1(s) - GV(s) + G02(s) F1(s) + G01(s) Gm2(s) Gm1(s) Y2(s) - Z1(s) Z2(s) X2(s) E1(s) E2(s) F2(s) K02′≈1/Km2 4.2 工作过程与特点 二、工作特点 5、自适应能力 (2) 放大系数只与检测变送有关，G02(s)的非线性特性对等效K02′影响不大，适应能力强 Gc1(s) Gc2(s) X1(s) Y1(s) - GV(s) + G02(s) F1(s) + G01(s) Gm2(s) Gm1(s) Y2(s) - Z1(s) Z2(s) X2(s) E1(s) E2(s) F2(s) 4.2 工作过程与特点 二、工作特点 串级系统特点总结： ① 对进入副回路的干扰有很强的克服能力，对进入主回路的干扰控制效果也有改善； ② 时间常数变小，工作频率提高，动态特性得到改善； ③ 能适应负荷或操作条件的变化。 4.2 工作过程与特点 调节效果比较 串级控制 单回路控制 t y 第4章 串级控制系统 第4章 串级控制系统 Cascade control systems 4.1 发展概况与组成 4.2 工作过程与特点 4.3 设计 4.4 整定 4.5 应用 4.1 发展概况与组成 一、 发展 结构简单，但难于适应工艺参数间关系比较复杂的控制，特别是现代大规模工业生产。 ? 单回路控制系统： 4.1 发展概况与组成 一、 发展 ? 单回路控制系统：结构简单，但难于适应工艺参数间关系比较复杂的控制，特别是现代大规模工业生产。 ? 复杂控制系统：具有两个以上的检测变送单元、 或控制器、或执行器，能完成一些复杂或特殊的任务 串级控制系统：对改善控制品质有独到之处，故而在过程控制系统中应用很广泛。 4.1 发展概况与组成 二、 提出背景 以炼油厂管式加热炉的出口温度控制为例： 管式加热炉出口温度直接控制方案 问题：控制通道容量滞后很大，控制缓慢。 燃料压力或燃料的热值变化 ? 影响炉膛温度 ? 热传导给原料 ? 影响出口温度 3min 15min 原料出口温度θ1(t) 原料 T1C T1T 燃料 管式加热炉 管式加热炉出口温度间接控制方案 炉膛温度 变化 ? T2T、T2C回路先改变燃料量 T1T、 T1C回路再改 变燃料量 出料温度变化 措施：在影响出口温度的通道中，加测炉膛温度的变化，提前控制。 ? ? 燃料压力 变化 ? 3min 原料出口温度θ1(t) 原料 T1C T1T 燃料 管式加热炉 T2C T2T 4.1 发展概况与组成 三、 组成 1、系统框图 f1(t)-原料油流量 、f2(t)-原料油入口温度 、f3(t)-燃料压力、 f4(t)-燃料热值 出口温度设定 炉膛温度设定 炉膛实际温度 出料实际温度 4.1 发展概况与组成 三、 组成 2、串级系统标准框图 主对象 副对象 副控制器 调节阀 主控制器 副变送器 主变送器 一次扰动 二次扰动 设定 副变量 主变量 主、副变量，主、副控制器，主、副对象，主、副变送器，主、副回路，一、二次扰动等 4.1 发展概况与组成 三、 组成 3、结构特点 系统有两个闭合回路，形成主、副(内、外)环。主变量是工艺要求控制的变量，副变量是为了更好地控制主变量而选用的辅助变量。 主、副控制器是串联工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值。 4.2 工作过程与特点 一、 工作过程 仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析克服干扰的过程 1．燃料压力f3(t)、燃料热值f4(t)发生扰动——干扰进入副回路 进入副回路的干扰首先影响炉膛温度，副变送器提前测出，副控制器立即开始控制，控制过程大为缩短。 4.2 工作过程与特点 一、 工作过程 2．原油流量 f1(t)、原油入口温度 f2(t)发生扰动 ——干扰进入主回路 对进入主回路的干扰，虽然副变送器不能提前测出，但副回路的闭环负反馈，使对象炉膛部分特性的时间常数大为缩短，则主控制器的控制通道被缩短，控制效果也得到改善。 4.2 工作过程与特点 一、 工作过程 3．干扰同时作用于副回路和主回路 （1）主副回路的干扰影响方向相同。如： 燃料