化工仪表及自动化 第8章 复杂控制系统.ppt

第六节 分程控制系统 2.用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求 图8-39　反应器分程控制系统 对间歇式化学反应器，既要考虑反应前的预热问题，又需要考虑反应过程中移走热量的问题。 94 第六节 分程控制系统 图8-40　A、B阀特性图 本方案中选择蒸汽控制阀为气开式，冷水控制阀为气关式是从生产安全角度考虑的。因为，一旦出现供气中断情况，A阀将处于全开，B阀将处于全关。这样，就不会因为反应器温度过高而导致生产事故。 95 第六节 分程控制系统 3.用作生产安全的防护措施 有时为了生产安全起见，需要采取不同的控制手段，可采用分程控制方案。 图8-41 贮罐氮封分程控制方案 解决贮罐中物料量的增减会导致氮封压力的变化的问题。 图8-42 氮封分程阀特性图 96 第六节 分程控制系统 三、分程控制中的几个问题 （1）控制阀流量特性要正确选择。 图8-43　阀门特性 97 第六节 分程控制系统 （2）大小阀并联时，大阀泄漏量不可忽视，否则就不能充分发挥扩大可调范围的作用。当大阀泄漏量较大时，系统的最小流通能力就不再是小阀的最小流通能力。 （3）控制器的选择和参数整定，可参照简单控制系统处理。如果在运行中，两个控制通道特性不同，即广义对象特性是两个，控制器参数不能同时满足两个不同对象特性的要求。这时，只好照顾正常情况下的被控对象特性，按正常情况下整定控制器的参数。对另一台阀的操作要求，只要能在工艺允许的范围内即可。 98 第七节 多冲量控制系统 多冲量控制系统指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共同控制一台执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。 多冲量控制系统在锅炉给水系统控制中应用比较广泛。主要用来自动控制锅炉的给水量，使其适应蒸发量的变化，维持汽包水位在允许的范围内。 定义 适用范围 99 第七节 多冲量控制系统 1.单冲量液位控制系统 图8-44 单冲量控制系统 原理 根据汽包液位的信号来控制给水量。 优点 结构简单、使用仪表少。 缺点 不能适应蒸汽负荷的剧烈变化。 易根据“假液位”引起控制系统的误动作。 100 第七节 多冲量控制系统 2.双冲量液位控制系统 图8-46 双冲量控制系统方块图 双冲量——液位信号和蒸汽流量信号 图8-45 双冲量控制系统 从结构上看，它实际上是一个前馈-反馈控制系统。 当供水压力扰动比较频繁时，该系统的控制质量较差。 101 第七节 多冲量控制系统 3.三冲量液位控制系统 图8-47 三冲量控制系统 图8-48 三冲量控制系统的一种实施方案 102 第七节 多冲量控制系统 图8-49 三冲量控制系统方块图 这实质上是前馈-串级控制系统。 汽包液位是被控变量，给水流量是串级控制系统中的副变量，蒸汽流量是作为前馈信号引入的。 结论 103 104 第四节 前馈控制系统 62 1.前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效 图8-23　前馈控制系统的补偿过程 前馈控制是根据干扰的变化产生控制作用的。 反馈控制与前馈控制的检测信号与控制信号有不同的特点： 第四节 前馈控制系统 反馈控制的依据是被控变量与给定值的偏差，检测的信号是被控变量，控制作用发生时间是在偏差出现以后。 前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，控制作用的发生时间是在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现之后。 63 第四节 前馈控制系统 2.前馈控制是属于“开环”控制系统 反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制是一个“开环”控制系统。 反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制其控制效果并不通过反馈来加以检验。要想综合一个合适的前馈控制作用，必须对被控对象的特性作深入的研究和彻底的了解。 64 第四节 前馈控制系统 65 3.前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器 一般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制要采用专用前馈控制器。前馈控制器的控制规律取决于干扰通道的特性与控制通道的特性。对于不同的对象特性，就应该设计具有不同控制规律的控制器。 4.一种前馈作用只能克服一种干扰 反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰。 第四节 前馈控制系统 二、前馈控制的主要形式 1.单纯的前馈控制形式 根据对干扰补偿的特点，可分为静态前馈控制和动态前馈控制。 66 第四节 前馈控制系统 67 （1）静态前馈控制系统 在图8-22中，前馈控制器的输出信号是按干扰大小随时间变化的，它是干扰量和时间的函数。而当干扰通道和控制通道动态特性相同时，便可以不考虑时间函数，只按