北京化工大学：《过程控制工程》课程教学资源（课件讲稿）第四章 均匀控制系统

第4章 均匀控制系统 4.1均匀控制问题的提出及特点 4.2均匀控制方案 4.3均匀控制系统的理论分析 4.4其他需要说明的问题 实验：均匀控制系统实验 教学进程

第4章 均匀控制系统 4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题 其他需要说明的问题 实验：均匀控制系统实验 实验：均匀控制系统实验 教学进程

4.1均匀控制问题的提出及特点 过程生产的连续性—物料连续，前一设备出，后一设备进， 前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。 如串联精馏塔系统 乙塔 LC 理 FC 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾

4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 过程生产的连续性 过程生产的连续性——物料连续，前一设备出，后一设备进 物料连续，前一设备出，后一设备进, 前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。 前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。 如串联精馏塔系统 如串联精馏塔系统 甲 塔 乙 LC FC 塔 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾

4.1均匀控制问题的提出及特点 解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐 增加投资 控制系统上解决—均匀控制系统 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， 如LC,然后调整控制器参数 0.5 简单控制 0 20 40 60 80 100 0.5 液位 流量 均匀控制 0 20 40 60 80 100

4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐 解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐——增加投资 控制系统上解决 控制系统上解决——均匀控制系统 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， 如LC，然后调整控制器参数 然后调整控制器参数

去下一 精馏塔 (a)K较大 (b)K较小 去下一塔 (C)Kc→0 均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大

L F t （C）KC→0 L F t （a）KC较大 LC LC 精 馏 塔 去 下 一 塔 去 下 一 塔 L F t （b）KC较小 均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大

4.1均匀控制问题的提出及特点 均匀控制系统的特点 (1) 结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 的，而不是指结构。 (2)参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 (3)参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围 控制) 注意：明确均匀控制意图

4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制系统的特点 均匀控制系统的特点 （1）结构上无特殊性 ）结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 的，而不是指 结构。 （2）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 ）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 （3）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围 ）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围 控制） 注意：明确均匀控制意图 注意：明确均匀控制意图

4.1均匀控制问题的提出及特点 与单回路控制的区别 (1)应用场合不同：简单均匀控制应用于要求液位和流 量都需要兼顾的场合： (2)控制器参数不同：简单均匀控制应采用大比例度和 大积分时间； (3)液位变送器量程范围不同：简单均匀控制的液位变 送器量程范围较大，降低液位检测的灵敏度，使液位 控制不灵敏； (4)选择显示仪表不同：简单均匀控制系统的液位只需 显示，但流量要记录；简单液位控制系统的液位通常 记录

4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 与单回路控制的区别 与单回路控制的区别 （1）应用场合不同：简单均匀控制应用于要求液位和流 ）应用场合不同：简单均匀控制应用于要求液位和流 量都需要兼顾的场合； 量都需要兼顾的场合； （2）控制器参数不同：简单均匀控制应采用大比例度和 ）控制器参数不同：简单均匀控制应采用大比例度和 大积分时间； （3）液位变送器量程范围不同：简单均匀控制的液位变 ）液位变送器量程范围不同：简单均匀控制的液位变 送器量程范围较大，降低液位检测的灵敏度，使液位 送器量程范围较大，降低液位检测的灵敏度，使液位 控制不灵敏； （4）选择显示仪表不同：简单均匀控制系统的液位只需 ）选择显示仪表不同：简单均匀控制系统的液位只需 显示，但流量要记录；简单液位控制系统的液位通常 显示，但流量要记录；简单液位控制系统的液位通常 记录

第4章 均匀控制系统 4.1均匀控制问题的提出及特点 4.2均匀控制方案 4.3均匀控制系统的理论分析 4.4其他需要说明的问题 实验：均匀控制系统实验 教学进程

第4章 均匀控制系统 4.1 均匀控制问题的提出及特点 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题 其他需要说明的问题 实验：均匀控制系统实验 实验：均匀控制系统实验 教学进程

4.2均匀控制方案 4.2.1常用的结构形式 (1)简单均匀控制 结构与单回路相同，在控制器参数整定上不同，较大 的比例度和积分时间（弱控制作用） 适用于干扰不大，要求不高的场合 图4-3简单均匀控制方案

4.2 均匀控制方案 4.2.1常用的结构形式 常用的结构形式 （1）简单均匀控制 ）简单均匀控制 结构与单回路相同，在控制器参数整定上不同，较大 结构与单回路相同，在控制器参数整定上不同，较大 的比例度和积分时间（弱控制作用） 的比例度和积分时间（弱控制作用） 适用于干扰不大，要求不高的场合 适用于干扰不大，要求不高的场合 LC 图4-3简单均匀控制方案

4.2.1常用的结构形式 (2)串级均匀控制 结构与串级系统相同，主控制器与 去下 简单均匀控制器参数设置相同。是应用 最广的均匀控制系统。 塔 精 馏塔 去 塔 图4-4串级均匀控制方案

4.2.1 常用的结构形式 常用的结构形式 （2）串级均匀控制 ）串级均匀控制 LC LC 精 馏 塔 去 下 一 塔 去 下 一 塔 FC PC 结构与串级系统相同，主控制器与 简单均匀控制器参数设置相同。是应用 最广的均匀控制系统。 LC FC 图4-4 串级均匀控制方案

4.2.1常用的结构形式 (3)双冲量均匀控制 两个需兼顾的被控变量之 差最为被控变量 “冲量”一信号， “双冲量”一一个控制器 综合两个测量信号 I=CIIF-C2IL+Io Io=IL-IF+Is 稳定时，I和I的符号相反，抵消，Is

4.2.1 常用的结构形式 常用的结构形式 （3）双冲量均匀控制 ）双冲量均匀控制 两个需兼顾的被控变量之 两个需兼顾的被控变量之 差最为被控变量 差最为被控变量 “冲量”—信号， “双冲量”— 一个控制器 综合两个测量信号 IF IS I0=IL-IF+IS I0 FC 综合两个测量信号 I = C1IF - C2IL + I0 稳定时，IL和IF的符号相反，抵消， 的符号相反，抵消，IS