过程“控制”原理第2章.ppt

串级控制系统 2.1 概述 2.2 串级控制系统的实施 2.3 串级控制系统的投运和整定 2.4 串级控制系统的特点 2.5 串级系统副回路的设计 第2章 教学进程 2.3 串级控制系统的投运和整定 2.3.1 串级控制系统的投运 根据组成系统的仪表类型有所不同 基本原则：先投副环，后投主环，保证投运无扰动 （Ⅲ型以上仪表、计算机控制） 2.3.1 串级控制系统的投运 ● 投运步骤 4、调节主控制器手操输出，使副控制器的偏差为零 5、分别将副、主控制器切入自动 1、主、副控制器手动位置，主控制器内给定、副控制器 外给定，正反作用正确，PID参数正确 2、副控制器手动操作 3、通过副参数的变化，使主参数接近给定值，而副参数 变化也比较平稳 2.3.2 串级控制系统的工程整定方法 逐步逼近法、两步法、一步法 ● 两步法 ●主环控制器比例度100%，积分时间最大，微分时间最小， 按 4：1整定方法直接整定副环，确定副环4：1振荡过程 时的比例度和振荡周期； ●放好副控制器4：1的比例度，积分时间最大，微分时间最小， 同样方法整定主控制器，确定主变量4：1振荡过程时的比例度和 振荡周期； 分两步整定两个控制器 ●按照得到的四个参数，可按单回路系统的公式计算PID参数； ●先副后主、先比例次积分后微分投入，再小范围调整。 2.3.2 串级控制系统的工程整定方法 ● 一步法 ●表2-1 副控制器参数经验设置值； ●按单回路方法直接整定主控制器； 主要整定主控制器，比两步法简单、实用 ●观察控制过程，适当调整主控制器K值，或适当调整副控制器的参数 串级控制系统 2.1 概述 2.2 串级控制系统的实施 2.3 串级控制系统的投运和整定 2.4 串级控制系统的特点 2.5 串级系统副回路的设计 第2章 教学进程 系统方块图的比较，串级系统和单回路系统，可见串级系统的特点: ①多了一个副回路； ②多了一个控制器。 2.4 串级控制系统的特点 GC(s) GV（s） G02（s） G01（s） Gm（s） R（s） GC1(s) GC2(s) GV（s） G02（s） G01（s） Gm2（s） Gm1（s） 2.4 串级控制系统的特点 （1）副回路的存在，改善了对象特性，提高了系统工作频率 GC1(s) GC2(s) GV(s) G02(s) G01（s） Gm2(s) Gm1(s) GC2(s)GV(s) GC1(s) GC2(s) GV(s) G’02(s) G01（s） Gm1(s) 2.4 串级控制系统的特点 比较可知，串级系统的等效副对象的放大倍数和时间常数都比原副对象的要小 结论 2.4 串级控制系统的特点 （2）串级控制系统具有较强的抗干扰能力 串级系统的内环具有快速作用，能有效地克服二次扰动的影响。 在二次干扰下，被控量受二次干扰的影响, 串级系统 比单回路系统要减小10－100倍。 特别是干扰出现在副环内的时候，相当于两个控制器进行 控制，副“粗调”，主“细调”，副环起到超前调节的作用 据统计，当干扰作用于副环时，控制质量可提高10—100倍， 干扰作用于主环时，也可提高2—5倍 例：精馏塔提馏段温度控制系统 1）副环干扰 2）主环干扰 2.4 串级控制系统的特点 （2）串级控制系统具有较强的抗干扰能力 2.4 串级控制系统的特点 （3）串级系统具有一定的自适应能力 自适应问题：控制器的参数往往是根据一定的控制对象 设置的， 当控制对象特性发生变化时（非线性特性， 操作条件变化、负 荷变化），原来好的控制器参数就 变得不好了（不适应了） 串级系统中，副控制系统是随动系统，主控制器可根据 操作条件的变化，不断修改副控制器的给定值—— 以适应操作条件和负荷变化。 2.4 串级控制系统的特点 （3）串级系统具有一定的自适应能力 副回路具有一定的自适应能力，不受主回路系统负荷影响 副回路是个随动系统，快速跟踪的能力 串级系统的缺点：仪表多，投运和整定都比单回路复杂 工程上，宜简不宜繁 串级控制系统 2.1 概述 2.2 串级控制系统的实施 2.3 串级控制系统的投运和整定 2.4 串级控制系统的特点 2.5 串级系统副回路的设计 实验：串级控制系统连接、投运和整定、 主、副环抗干扰能力比较、质量研究 第2章 教学进程 2.5 串级系统副回路的设计 串级系统的关键在于副环的设计 设计合理，能有效发挥串级系统的优势 设计不合理，失去了串级的意义，而使控制系统复杂化 关键：对工艺进行细致的分