过程控制技术教学课件作者侯慧姝第6章.ppt

图 6-3 返回 图 6-4 返回 图 6-5 返回 图 6-6 返回 图 6-7 返回 图 6-8 返回 图 6-9 返回 图 6-10 返回 图 6-11 返回 图 6-12 返回 图 6-13 返回 图 6-14 返回 图 6-15 返回 图 6-16 返回 图 6-17 返回 图 6-18 返回 图 6-19 返回 图 6-20 返回 图 6-21 返回 图 6-22 返回 图 6-23 返回 图 6-24 返回 图 6-25 返回 图 6-26 返回 图 6-27 返回 图 6-28 返回 图 6-29 返回 * 第 ６章　其他复杂控制系统 ６.１　前馈控制系统 ６.２　比值控制系统 ６.３　分程控制系统 ６.４　选择性控制系统 ６.５　均匀控制系统 返回 ６.１　前馈控制系统 包括单回路、串级控制系统在内的控制系统都是闭环反馈控制系统，反馈控制是根据被控变量出现的偏差大小来进行控制的。反馈控制的特点在于当被控对象受到扰动后，需等到被控变量出现偏差时，控制器才动作，以补偿扰动对被控参数的影响，是一种 “事后”补偿。在扰动已发生，但被控变量还未发生变化的这段时间内，控制器不会有任何控制作用，因此，反馈控制作用总是落后于扰动作用，因此称之为 “不及时控制”。 前馈控制是相对反馈控制而言的，它们是两类并列的控制方式，控制结构完全不同。为分析前馈控制的基本原理，下面以 图 ６－１（ａ）、（ｂ）所示的蒸汽换热器出口温度的控制来说明反馈控制和前馈控制两种不同的方案。 下一页 返回 ６.１　前馈控制系统 6.1.1 前馈控制的基本原理和特点 １反馈控制系统的特点 反馈控制的特点可归纳如下。 ① 反馈控制的本质是 “基于偏差来消除扰动”。没有偏差，则没有控制作用。 ② 无论干扰发生在哪里，总要等被控变量产生偏差后，控制器才动作，故控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种 “不及时”的控制。 ③ 反馈控制系统是闭环控制，存在系统稳定性的问题。即使组成闭环系统的每一个环节都是稳定的，反馈控制系统也可能不稳定。 ④ 引起被控变量产生偏差的一切干扰，均被包含在闭环内，故反馈控制可消除多种干扰对被控变量的影响。 上一页 下一页 返回 ６.１　前馈控制系统 ⑤ 反馈控制系统中，控制器的控制规律通常是 Ｐ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ等典型规律，控制精度较高，所以对被控对象的建模可以要求不是很精确。 ２前馈控制系统的原理与特点 当图 ６－１（ａ）中换热器的入口物料流量是影响物料出口温度 （被控变量）的主要干扰时，我们考虑，如果能将此主要干扰测量出来，并通过相应的补偿机制，使该扰动在影响被控变量前就被很好地克服，保证了被控变量的稳定。于是设计图 ６－１（ｂ）所示的前馈控制系统，图 ６－２是前馈系统的方块图。 补偿校正过程如图 ６－３所示。 6.1.2 前馈控制系统的分类 目前实际使用的过程控制系统中，前馈控制有多种结构形式，下面介绍几种典型方案。 上一页 下一页 返回 ６.１　前馈控制系统 １静态前馈控制 ２动态前馈控制 ３前馈 －反馈复合控制系统 结合图 ６－１（ａ）、（ｂ）所示的换热器出口温度反馈和前馈控制系统，构成如图 ６－４所示的出口温度前馈 －反馈复合控制系统。 上一页 返回 ６.２　比值控制系统 6.2.1 比值控制方案 在生产过程中，由于工艺允许的条件、所受到的干扰、要求的产品质量等不同，实际应用的比值控制方案有多种，按系统结构分，常见的有单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统等。 １单闭环比值控制系统 单闭环比值控制系统如图 ６－５（ａ）所示。它具有一个闭合的副流量控制回路，故称单闭环比值控制系统。单闭环比值控制系统的方框图如图６－５（ｂ）所示。 图 ６－６是丁烯洗涤塔单闭环比值控制系统的实际例子，该塔的任务用水除去顶烯馏分中所夹带的微量乙腈，为了保证洗涤质量又节约用水，设计为单闭环比值控制系统。方案中主物料是负荷，含乙腈的顶烯馏分，从物料为洗涤水。 下一页 返回 ６.２　比值控制系统 ２双闭环比值控制系统 为了克服单闭环比值控制系统中主流量不受控制而造成的缺点，对主流量也设置了一个闭合控制回路，称为双闭环比值控制系统。双闭环比值控制系统如图 ６－７所示。 ３变比值控制系统 上述单、双闭环比值控制系统属于定比值控制系统，即在生产过程中，主、从物料的比值关系保持不变。而有些生产过程却要求两种物料的比值根据第三个变量的变化而不断调整以保障产品质量，这种系统称为变比值控制系统。变比值控制方案是串级控制系统和比值控制系统的组合，也称串级比值控制系统。下面举例说明变比值控制系统的含义及工作过程。图 ６－８所示为采用除法器组成的氧化炉温度与