串级（变）比值控制系统.ppt

二.串级控制系统的分析 （二）副回路的抗干扰能力 （三）副回路对负荷变化的适应性 1.主回路是定值控制系统，副回路是随动控制系统，其给定值随主控制器的输出而变化的。 2. 副对象的等效放大倍数基本不变。 串级与单回路的比较 串级控制系统的特点： (1)由于副回路的存在，改善了对象的动态特性。减小了对象的时间常数，提高了系统的工作频率，快速性变好。 (2)对进入副回路的扰动具有很强的克服能力，对进入主回路的扰动也有一定克服能力。 (3)对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力。 三、串级控制系统的设计 1. 主变量的选择 与单回路系统被控量的选择一样 2. 副变量的选择 (1)副回路应包括主要的和更多的扰动。 (2)主、副回路对象的时间常数应匹配。 (3)应注意工艺上的合理性和经济性。 3. 主、副控制器控制规律的选择 （1）主变量是生产工艺的重要指标，副变量的引入是为提高主变量的控制精度。 主控制器宜选择PI或PID。副控制器选P或 PI。 （2）生产工艺对主变量的控制要求较高，对副变量的控制要求也不低。主控和副控均选PI，但若主控输出变化太剧烈，副变量也难以稳定工作。 四.串级控制系统的整定 1. 逐次逼近法 （1） 断开主环，按单回路方法整定副回路，得到副控的参数，记作[Gc2(s)]1 。 （2）闭合主环，整定主回路，得到主控的参数，记作[Gc1(s)]1 。 （3）主环、闭环均闭合，再整定副回路，得到[Gc2(s)]2。 （4）重新整定主回路，得到[Gc1(s)]2 。 如果不满意，重复步骤（3）、（4），直到满意为止。 2. 两步整定法 (1)先将主调δ=100％，按单回路衰减曲线法整定副回路，减小δ副，直到副变量呈4：1衰减振荡（ψ=75%）为止，记下此时δs2和Ts2 。 (2)在副调为δs2条件下，减小δ主，直到主变量呈4：1衰减振荡为止，记下此时δs1和Ts1 。 (3)根据δs1、Ts1 、 δs2和Ts2 ，按经验公式，得到主调和副调参数值。 3. 一步整定法 （1）由表5.2选一个合适的副调放大系数（P作用）。 （2）将系统投入串级控制，按单回路方法整定主调的参数。观察控制过程，根据K值匹配原理，适当地调整参数，直到主变量的控制品质最佳。 （3）如果在整定过程中出现“共振”，只需加大主、副控制器中任一比例带值就可以消除。 5.2 前馈-反馈复合控制系统 一.前馈控制的概念 二.前馈-反馈控制 前馈-反馈控制系统的优点： （1）可以对系统中的主要干扰进行前馈补偿。 （2）前馈可近似补偿，降低了前馈控制器精度的要求。 （3）既可实现高精度控制，又能保证系统稳定运行。 三、采用前馈控制的原则 （1）系统中的扰动量是可测不可控的。 （2）系统中的扰动量的变化幅值大、频率高。 （3）在系统中存在着对被控量影响显著的扰动。 （4）控制通道的迟延时间较大或扰动通道的时间常数较小。 前馈-反馈控制实例 5.3 大迟延控制系统 一、常规控制方案 二.预估补偿控制方案 例5-2 迟延控制系统三种方法仿真 三、大林(Dahlin)算法  5.4 比值控制系统 一、比值控制系统的类型 （一）单闭环比值控制系统 试推导静态时Q1和Q2关系 （二）双闭环比值控制系统 （三）变比值控制系统 （三）调节器控制规律的确定 （1）单闭环比值控制系统，比值器选P，控制器选PI。 （2）双闭环比值控制系统，两个调节器均应选PI。 （3）串级（变）比值控制系统，主调节器选PI或PID控制规律，副调节器选用P(或PI)控制规律。 三、比值控制系统整定 (1)变比值控制系统，可按串级控制系统进行。 (2)单闭环比值控制系统的整定： 1）根据工艺要求的流量比值K，进行投运。 2）将积分时间置于最大值，由大到小逐步改变比例带，直到在阶跃干扰下过渡过程处于振荡与不振荡的临界过程为止。 3）若有积分作用，则适当放宽比例带，减小积分时间，直到出现临界过程或稍有点过调。 (3)双闭环比值控制系统，副回路按单回路整定，主流量回路的过渡过程一般应整定成非周期过程。 5.5 解耦控制系统 一.耦合程度的分析方法 双入双出对象的静态特性图 带前馈补偿器的双变量全解耦系统 解耦环节结合控制器的前馈补偿全解耦系统 双变量的反馈解耦系统 双变量解耦系统框图 试推导静态时Q1和Q2关系 主检测变送器 检测变送器 比值调节器 主调节器 调节阀 副对象 Q1 Q2 除法器 主对象 检测变送器 二、比值控制系统的设计 （一）主、副物料流量的确定 (1)一般选生产过程中起主导作用的物料流量为主流量。 (2) 不可控的或者工艺上不允许控制的