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第七章 复杂控制系统 第一节、串级控制系统 在复杂控制系统中,有两个被控过程、两套测量变送装置、两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。 ● 在系统特性上,串级控制系统由于副回路的引入,改善了对象特征,使控制过程加快,具有超前控制的作用。 例 3 用于控制满足工艺上操作的特殊要求 PC 排空 气关阀 “B” “A” 气开阀 N2 N2 100 0.02 0.06 0.1 “B” “A” 0 MPa 气 关 阀 气 开 阀 阀 开 度 (%) 分程控制应用中的几个问题 控制阀的泄漏量问题 控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程点处控制阀的放大系数可能出现突变 分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单控制系统处理 选择性控制系统 选择性控制系统-------当生产操作趋向限制条件时,一个用于控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案,直到生产操作重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。 选择性控制系统设有两个控制器(或多个变送器)由选择器选择出能适应生产安全状况的控制信号,实现对生产过程的自动控制。 非正常工矿一般采取的处理方法有两种 连锁保护紧急停车 自动切换至手动 气开阀 液氨 TC 气氨 TC 气开阀 液氨 R TC 气氨 HC LS 气开阀 液氨 液氨蒸发器(利用液氨的汽化需要吸收大量热量来冷却流管内物料) 例 1 选择性控制系统的应用 一个具有积分作用的控制器,当其处于开环工作状态时,如果偏差输入信号一直存在,那么由于积分作用的结果,将使控制器的输出不断增加或不断减小,一直达到输出的极限值并保持在此极限值上,而控制器暂时丧失了控制功能的现象,称为“积分饱和”现象。 产生积分饱和的原因 1、控制系统中控制器具有积分控制规律; 2、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。 积分饱和及其防止 防止积分饱和方法 1、限幅法 通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制(电动Ⅱ 型仪表、电动Ⅲ 型仪表中有专门设计的限幅控制器 2、外反馈法 在控制器处于开环状态时,借用其它相应信号对控制器进行积分外反馈来限制积分的作用 3、积分切除法 在控制器处于开环工作状态时,就将控制器的积分作用切除掉 在串级控制系统中,对象(图中虚线所示部分)被分为主对象 与副对象两部分。它们的输出分别为主被控变量和副被控变量。 为主、副被控变量的检测变送单元。接受主被控变量测量值的控制器称为主控制器,接受副被控变量测量值的控制器称为副控制器。副控制器的设定值为主控制器的输出,显然副控制器是在外设定情况下工作的,它的输出操纵执行器 ,通过改变单个操纵变量来满足主、副被控变量的某种组合所提出的要求。 比值控制系统-----实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统 主物料-------处于主导地位的物料 表征该物料的参数为主动量Q1(主流量) 从物料--------随主物料的变化呈比例的变化的另一种物料,表征该物料的参数从动量Q2 (副流量) 流量比值 副流量 主流量 第二节、比值控制系统 1、单闭环比值控制系统 F1C F2C Q1 Q2 Q2 执行器 控制器F2C 比值器 对 象 Q1 副测量变送 主测量变送 特点------两种物料流量之比较为精确,系统结构简单,实施方便。 不足------两种物料的总量(Q1+Q2)不固定。 比值控制系统的类型 ●单闭环比值控制系统与串级控制系统比较 Q2 执行器 控制器F2C 比值器 对 象 Q1 副测量变送 主测量变送 设定值 主控制器 副控制器 执行器 副对象 主对象 主测量、变送器 设定+ 副测量、变送器 2、双闭环比值控制系统 F1 执行器 给定 主流量控制器 主流量对象 主测量、变送 副测量、变送 K 副流量控制器 副流量对象 执行器 F2 K F1C F2C Q1 Q2 特点------两种物料流量之比精确,其总量(Q1+Q2)基本保持不变。 不足------系统结构比较复杂,使用的仪表较多,投资较大,系统调整比较复杂。 使用场合----主流量干扰频繁,工艺不允许有较大波动或工艺上经常需要提升负荷的场合。 主、从动量的确定 控制方案的选择 比值系数的计算 生产过程中主要物料的流量为主
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