第五章1均匀控制系统素材.ppt

东北大学 其他控制系统 第5章 5.1 均匀控制问题的提出及特点5.2 均匀控制方案5.3 控制器参数整定 5.1.1 均匀控制问题的提出 均匀控制系统是为适应连续性生产这一特点而产生的。(炼铁生产、炼钢、连铸、石油精炼) 均匀问题提出的背景： 在连续生产过程中，前一设备的出料往往是后一设备的进料，而且随着生产的进一步强化，前后生产过程的联系更加紧密，自动控制系统的设计应从全局考虑。 举例：两个串联的精馏塔 5.1.1 均匀控制问题的提出 石油裂解气最终分离为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等物质，前后串联了八个塔，除产品塔外，其余各塔都是将物料连续的送往下一个塔进行再分离。 甲 乙 进料 出料 出料 进料 LC FC 精馏塔不协调的控制方案 希望1（液面控制系统） 为保证生产过程稳定，尽可能的保证塔底液面稳定。 希望2（流量控制系统） 进料量稳定。 矛盾： 液位稳定是通过控制塔底出料量来实现的，液位稳定，进料量就不稳定。 反之，保证了进料量液位就难以保证。 5.1.1 均匀控制系统的提出 解决方案一： 在前后两塔之间增设一个有一定容量的缓冲器。 缺点：成本增高，流体输送能耗增加，中间产品停留时间一长，会产生分解或自聚。 5.1.1 均匀控制系统的提出 解决方案二：均匀控制系统 首先工艺上要对前塔的液位和后塔的进料量控制精度适当放宽一些，允许两者都有一些缓慢变化。这对生产过程而言虽然是一种干扰，但由于干扰幅值不大，变化缓慢，在工艺上是能接受的。 控制方案的设计着眼于物料的平衡控制，把矛盾限制在一定条件下渐变，从而满足前后两塔的控制要求。 均匀控制系统： 指两个工艺参数在规定范围内缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾、均匀协调的系统。 “均匀”： 不是平均照顾，应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 均匀控制的特点： 结构上无特殊性； 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的； 前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。 5.1.1 均匀控制系统的提出 分析： 前塔液位的升降变化不能超过规定的上、下限，超过上限就会淹过再沸器蒸汽管，过低则有可能被抽干。同样，后塔的进料量也不能超越它所承受的最大负荷或低于最小处理量，否则不能保证精馏过程的正常运行。 在均匀控制系统设计时，必须满足这两个限制条件，当然这个允许范围比定值控制过程允许的偏差范围要大的多。 液位控制系统具有较强的控制作用，液位波动小，流量波动大 液位控制系统具有较弱的控制作用，液位波动小，流量波动小 图液位控制系统无控制作用，液位波动大，流量波动小 5.1.2 均匀控制系统的方案 第一种方案 简单均匀方案 结构上与单回路控制系统一致。 不同之处：完成控制目的不同，因而对控制动态过程要求不一样。 控制作用： 微分：由于两个变量都是变化的，因此不应该有微分作用，微分作用与均匀控制的要求是背道而驰的。 比例作用是基本的。 由于均匀的两个变量缓慢变化，比例和积分作用不能太强，要求较宽的比例度和较长的积分时间。 应用场合：适用于干扰较小，对流量的均匀程度要求较低的场合。 5.1.2 均匀控制系统的方案 第二种方案 串级均匀控制方案 目的： 串级均匀控制系统在结构上与串级控制系统完全一样，但它不是为了提高塔釜液位的控制质量，而是在充分利用塔釜有效缓冲容积的前提下，尽可能使塔釜的流出流量平稳一些。 目的：流量副回路的引入主要是克服控制阀压力波动及自衡作用对流量的影响。 优点：能克服较大的干扰，适用于系统前后压力波动较大的场合。 （液位与流量参数间的均匀） 当甲塔受到干扰，塔釜液位升高时，通过主、副控制器的作用使阀门缓缓开启，反应在工艺参数上，液位不是立即下降，而是缓慢上升；同时，乙塔进料量也缓慢增加。当液位上升至某一数值时，甲塔的出料量等于在干扰作用下增加了的入料量，液位不冉上升，暂时达到最高值。 5.1.2 均匀控制系统的方案 第三种方案 双冲量均匀控制方案 “冲量”的原来含义是短暂的信号或参数，这里引伸为连续的信号或参数。 双冲量均匀控制系统： 将两个变量的测量信号通过加法器后作为被控量的均匀控制系统。 与串级均匀控制系统相比，就是用一只加法器取代了主控制器，液位与流量信号经加法运算后作为该系统控制器的测量信号，通过控制作用，使液位和流量作均缓的变化。 加法器：用于信号的相加和相减。 5.1.2 均匀控制系统的方案 5.