过程控制工程 孙洪程 第二篇8-13章.pptVIP

解耦控制系统 10. 1 关联系统解耦条件 10.2 解耦控制方案 10.3 解耦控制应用实例 第10章 教学进程 10 解耦控制系统 Gc1(s) Gc2(s) R1 R2 Y1(s) Y2(s) 解耦控制—设计控制系统，消除系统之间耦合 P1（s） P2（s） G22（s） G11（s） G12(s) G21(s) 关联系统解耦条件 10.1 方法：在相互关联的系统中增加一个解耦装置（解耦矩阵F（S）），使对象的传递矩阵与解耦装置矩阵的乘积为对角阵。 条件：广义对象的传递矩阵G（S）必须是对角阵 GC1（s） GC2（s） P1(s) P2（s） F11（s） F22（s） P‘1(s) P‘2(s) G11（s） G22（s） F12(s) F21(s) G12(s) G21(s) Y1（s） Y2（s） R1 R2 关联系统解耦条件 10.1 ●方案一 设置对角阵元素为原对象传递矩阵的主对角元素。 ●方案二 设置对角阵为单位阵。 ●方案三 设置对角阵元素为其它形式。 优点：完全消除关联，完全解耦，理想解耦 缺点：模型复杂，仪表实现困难 解耦控制方案 10.2 （1）理想解耦 G（S）与F（S）的乘积必须为对角阵 （2）简化解耦 解耦控制方案 10.2 选择一种简化的解耦模型 F（S）的某两个元素固定为1。而且，这两个1不能处于 一个控制器的输出端。如改用简化解耦，解耦装置模 型可以有下面四种不同的形式。 a) b) 对于a) 求得： d) c) 精馏塔两端温度控制方案 ： 解耦控制应用实例 10.3 通过塔顶温度控制保证顶部产品的质量，操纵变量为回流量L；塔底产品的质量通过对塔底温度的控制来保证，控制质量为再沸器的加热蒸气量W。塔顶和塔底产品的质量（组分）分别以Y1和Y2表示。 显然，在这一控制方案中，系统间的关联是不容忽视的。并可以通过计算机分别进行未经解耦和简化解耦的模拟实验。 按计算指标及推断控制系统 11. 1 按计算指标的控制系统 11.2 推断控制系统 第11章 教学进程 11 按计算指标及推断控制系统 按计算指标的控制系统 11.1 有些情况，控制指标不能直接测量出来，因此只能通过一些可测量的变量，通过计算获得控制指标，再进行控制——按计算指标的控制系统 （1）精馏塔内回流控制系统 ①内回流：精馏塔内上一层塔盘向下一层塔盘流下的流体流量。 内回流稳定是保证塔良好操作的一个重要因素 一般希望内回流稳定或者按一定的规律变化 ②内回流和外回流的关系： P224 图11-1 Li = Lo +ΔL ToH - TR变化不大时，可以由 Lo 代替Li，否则，需要内回流控制 按计算指标的控制系统 11.1 VR TOH LO, TR V2 Li ③实现内回流的方法 内回流难于直接测量和控制，通过建立内回流和其它可测量的数学模型，计算内回流，进而实现内回流控制 内回流计算的数学模型： P224 式11-3，可计算内回流 仪表实现内回流控制系统：P225 图11-2 完成 式11-3的计算 已经形成专用仪表装置。 按计算指标的控制系统 11.1 （2）热焓控制系统 按计算指标的控制系统 11.1 ①热焓控制目的 热焓——单位重量/体积的物料所积存的热量 精馏塔操作，热焓是一个主要干扰 单相进料，温度与热焓为单值关系， 可用图11-3的控制方案 混合进料，温度与热焓不是单值关系，需要进行热焓控制 ②热焓运算的数学模型及实施框图 （2）热焓控制系统 按计算指标的控制系统 11.1 TC F 图11-3 推断控制系统 11.2 控制系统：输出变量、外部扰动有可测和不可测的两类 Gd2 可测扰动 … … 不可测扰动 … … 可测输出 操纵变量 不可测输出 ： ： ： ： 推断控制系统 11.2 可测输出 组成反馈控制系统 可测扰动 组成前馈控制系统 都不可测 推断控制 推测不可测被控变量 反馈推断控制 推测不可测扰动变量 前馈推断控制 前提条件：过程数学模型已知，其精度直接影响控制精度 Gd1 Gd2 GP1 GP2 d u