10提高控制品质控制.ppt

* 6.2 前馈控制系统 6.2.2 前馈控制的特点及局限性 1.前馈控制的特点 1）开环控制； 2）比反馈控制及时； 3）补偿器为专用 2. 前馈控制的局限性：无法实现对干扰的完全补偿 1）只能抑制可测干扰； 2）不能对每个干扰实现补偿； 3）补偿器难以精确得到，即使得到有时物理上也难以实现 结论：不单独使用 * 引入前馈的原则及应用实例 1. 引入前馈控制的原则 1）系统存在频率高、幅值大、可测不可控的干扰，反馈控制难以克服、控制要求高时； 2）控制通道时常大于干扰通道时常，反馈控制不及时，控制质量差； 3）主要干扰无法用串级控制使其包含于副回路或副回路滞后过大时； 4）尽可能采用静态补偿而不采用动态补偿。 进料 * 6.3 大滞后过程控制系统 6.3.1 大滞后过程概述 纯滞后：介质传输、化学反应、管道混合、皮带传送、轧辊传输、多容器串联成分测量等。 纯滞后的程度： 称为一般纯滞后； 称为大纯滞后。 大纯滞后难于控制：物理意义： 1）测量纯滞后使调节作用不及时； 2）控制介质传输滞后使调节动作不及时； 理论分析：开环频率特性相角滞后↑→稳定裕度↓。串级和前馈都无法解决 解决方案：微分先行、中间反馈、斯密斯预估、内模控制等 * * 过程控制及仪表 吉林大学通信学院 * 串级控制系统 对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用串级控制系统。 加热炉温度控制 出口温度 影响因素 被加热物料流量和初温f1 燃烧压力波动、流量变化、燃料热值变化f2 烟囱抽力f3 方案a：出口温度被控量的单闭环 控制通道时间常数大，控制不及时 * 方案b：炉膛温度为被控量的单闭环。能抑制f2、f3的扰动，不能确保出口温度 串级控制系统 采用串级：出口温度主控参数，炉膛温度中间变量。 T2回路克服f2、f3的扰动。T1回路克服f1的扰动。 * 主被控变量：工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。 副被控变量：串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。 主被控过程（主对象）：主回路包含的过程。 副被控过程（副对象）：由副被控变量为输出的过程。 串级控制系统 * 主控制器：按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。 副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。 主回路：由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路。主回路是个定值控制系统 副回路：由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。副回路是个随动系统 串级控制系统 * 一次扰动：作用在主回路，不包括副回路。（加热物料变化） 二次扰动：作用在副回路，不包括副回路。（燃烧值；烟囱抽力） f2、f3（二次扰动）先影响炉膛温度----副调节器--控制阀门。 f1 （一次扰动）先影响出口温度----主调节器--控制阀门。 一次、二次扰动同时存在，主副调节器调节规律可以一致也可相反。 串级控制系统 * 串级控制系统的控制效果 1.能迅速克服二次干扰 令 * 串级控制系统的控制效果 1.能迅速克服二次干扰 * 控制能力和抗干扰能力综合定义为： 趋于1好 趋于0好 若据比例控制 主副增益之积愈大 抗扰越强 * 单回路系统 及传递函数 控制能力和抗干扰 能力综合： 一般情况下有： 结论：迅速克服进入副回路的扰动，减少对主参数影响，提高了控制质量 令 * 2.能改善控制通道的动态特性，提高控制质量 * 2.能改善控制通道的动态特性，提高控制质量 结论：等效时间常数减小，响应速度加快；控制及时 * 3.提高了系统的工作频率 串级系统的特征方程为： 令 * 串级控制系统的工作频率为： 对同一过程，采用单回路控制方案，用同样的分析方法，可得： 若两种方案的阻尼系数相同，则有： * 结论：副回路改善了动特性、提高了响应速度和工作频率；当主、副时间常数比值一定，副调节器的比例系数越大，工作频率越高；同样，当比例系数一定，主、副时间常数比值越大，工作频率也越高。其结果使振荡周期缩短，提高了系统的控制质量。 4 能适应负荷和操作条件的剧烈变化 副回路的等效放大系数为： 2）能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力； 3）对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。 综上所述，串级控制系统的主要特点有： 1）对进入副回路的干扰有很强的抑制能力； 即使k02变化 * 串级控制系统的适用范围 1. 适用于容量滞后较大的过程：选容量滞后较小的辅助变量，减小时常，提高频率。 适用于纯滞后较大的过程： 在调节阀近纯时延小的地方选取副参数，构成时延小的副回路。在大时延主过程前减小干扰影响。 工艺要求：过滤前的压力稳定