计算机控制系统(第2版)何克忠第八章讲述.doc

第8章复杂规律计算机控制系统的设计 8.1串级控制 图 8.1原料气加热炉出口温度控制系统的结构 图 8.2燃料油的压力控制 图 8.3出口原料气温度串级控制系统 图8.4原料气加热炉串级控制系统方框图 8.1.2串级控制系统的特点 1. 减小副控对象的等效时间常数 图 8.5串级控制系统的方框图 2. 提高系统的工作频率 图 8.6单回路控制系统 3. 提高了抑制二次扰动的能力 图 8.7串级控制系统的等效方框图 图 8.8同等条件时的单回路控制系统 4. 对负荷变化的适应能力提高 8.1.3串级控制系统的应用范围 1. 用来抑制控制系统的扰动 2. 用来克服对象的纯滞后 图 8.9串级控制克服容量滞后 3. 用来减小对象的非线性影响 8.1.4计算机串级控制系统 图 8.10计算机串级控制系统 1. 主控和副控回路采样周期相同（同步采样） 图 8.11串级控制系统的算法流程图 2. 主控和副控回路采样周期不同（异步采样） 图 8.12异步采样调节的算法流程图 8.1.5串级控制系统的设计原则 8.1.6串级主控和副控调节器的选择 图 8.13副控调节回路 8.1.7副控回路微分先行串级控制系统 图 8.14副控回路微分先行串级控制系统 图 8.15副控回路微分先行串级控制的算法流程图 8.1.8多回路串级控制系统 图 8.16多回路串级控制系统 8.2前馈控制 8.2.1前馈控制的工作原理 图 8.17负反馈控制系统 图 8.18原料气加热炉前馈控制系统 图 8.19前馈控制的通道结构 图 8.20前馈控制系统的输出特性 8.2.2前馈控制的类型 1. 静态前馈控制 图 8.21静态前馈控制的结构 图 8.22原料气加热炉静态前馈控制系统 2. 动态前馈控制 图 8.23动态前馈控制的结构 图 8.24τ1=τ2时动态前馈控制 图 8.25τ1≠τ2时动态前馈控制 图 8.26原料气加热炉动态前馈控制 3. 前馈反馈控制 图 8.27原料气加热炉前馈反馈控制 图 8.28典型的前馈反馈控制系统 图 8.29前馈反馈控制系统的另一种结构 4. 前馈串级控制 图 8.30典型的前馈串级控制系统 图 8.31不同控制类型对控制性能的影响 8.2.3计算机前馈控制 图 8.32前馈控制的方框图 图 8.33计算机前馈反馈控制系统的方框图 图 8.34数字调节器方框图 图 8.35前馈反馈控制算法流程图 8.2.4多变量前馈控制 图 8.36多输入多输 图 8.37多变量前馈控制 图 8.38多变量前馈多变量反馈控制系统 图 8.39精馏塔多变量前馈控制系统 8.2.6前馈调节器参数的整定 1. 静态前馈系数的整定 图 8.40开环整定时系统的方框图 图 8.41闭环整定时系统的方框图 图 8.42前馈反馈整定时系统的方框图 图 8.43Kf对控制性能的影响 2. 动态前馈调节器参数的整定 8.3纯滞后对象的控制 8.3.1大林算法 1. 大林算法的设计要点 图 8.44纯滞后对象的计算机控制系统 2. 带纯滞后一阶惯性对象的大林算法 图 8.45数字调节器的振铃现象 8.3.2纯滞后补偿控制 1. 纯滞后补偿控制原理 图 8.46纯滞后对象的负反馈控制 图 8.47纯滞后补偿控制系统 图 8.48图8.47的等效图 图 8.49纯滞后补偿系统的输出特性 2. 纯滞后补偿器的计算机实现 图 8.50计算机实现的纯滞后补偿控制系统 图 8.51纯滞后补偿器(一) 图8.52纯滞后补偿器（二） 3. 纯滞后信号的产生 图 8.53存储单元法产生纯滞后信号 图 8.54二项式近似的纯滞后补偿器 图 8.55二阶多项式近似的纯滞后补偿器 4. 纯滞后补偿控制系统 图 8.56减温器纯滞后补偿控制系统 图 8.57减温器纯滞后补偿控制系统的方框图 图 8.58纯滞后补偿控制改善控制性能 图 8.59精馏塔带纯滞后补偿的串级控制 图 8.60精馏塔带纯滞后补偿的串级控制方框图 图 8.61精馏塔提馏级温度控制特性 5. 纯滞后数字补偿控制的算法原理 图 8.62纯滞后补偿PID控制系统 图 8.63纯滞后补偿PID控制的算法流程图 8.4多变量解耦控制 图 8.64发电厂锅炉系统示意图 8.4.1解耦控制原理 图 8.65精馏塔两端组分控制 图 8.66精馏塔组分的耦合关系 图 8.67解耦控制原理 图8.68组分解耦控制系统的等效图 图 8.69多变