《过程控制工程》课程教学资源（PPT课件）第二章 常用复杂控制系统

第二章常用复杂控制系统

第二章 常用复杂控制系统

中国大学自动化系 常用复杂控制系统 均匀控制系统 比值控制系统 前馈控制系统 分程控制系统 选择性控制系统 双重控制系统 基于模型计算的控制系统

复杂控制系统:在简单反馈控制回路中引入 计算单元、控制单元或其他单元的控制系统 从输入输出变量来看 复杂控制系统基本是SIS0系统 工业应用中 简单控制系统约占85% 复杂控制系统约占15% 随着计算机和集散控制系统的应用 复杂控制系统的比例不断增高 本章研究 复杂控制系统的结构、基本工作原理 复杂控制系统的工程设计、应用

第一节串级控制系统 基本原理、结构和性能分析 1.基本概念和系统结构 2性能分析 文能迅速克服进入副回路扰动的影响 文改善主控制器Gc2的广义对象特性,提高工作频率 ★容许副回路内各环节特性在一定范围内变动不影响整个系统控制品质 能够更精确控制操纵变量的流量 ★可实现更灵活的操作方式 串级控制系统设计和工程应用中的问题 1串级控制系统主、副被控变量的选择 2串级控制系统主、副控制器控制规律的选择 3.串级控制系统主、副控制器正反作用的选择 4串级控制系统的积分饱和及防止积分饱和的措施 5串级控制系统中副环的韭线性 6串级控制系统中控制器的参数整定和系统投运 、串级控制系统的变型 1.引入中间辅助变量的串级控制系统 2.引入阀门定位器的串级控制系统

第一节 串级控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本概念和系统结构 2.性能分析 ★能迅速克服进入副回路扰动的影响 ★改善主控制器Gc2的广义对象特性，提高工作频率 ★容许副回路内各环节特性在一定范围内变动不影响整个系统控制品质 ★能够更精确控制操纵变量的流量 ★可实现更灵活的操作方式 二、串级控制系统设计和工程应用中的问题 1.串级控制系统主、副被控变量的选择 2.串级控制系统主、副控制器控制规律的选择 3.串级控制系统主、副控制器正反作用的选择 4.串级控制系统的积分饱和及防止积分饱和的措施 5.串级控制系统中副环的非线性 6.串级控制系统中控制器的参数整定和系统投运 三、串级控制系统的变型 1.引入中间辅助变量的串级控制系统 2.引入阀门定位器的串级控制系统

第二节均匀控制系统 基本原理和结构 1.基本原理 2均匀控制系统的实施方案 ★单回路控制系统结构 PC ★串级控制系统结构 ★双冲量均匀控制系统结构 LC O被控变量的差作为被控变量 ○被控变量的和作为被控变量 3均匀控制系统的特点和示例 、控制器参数整定 精馏塔 1控制器控制规律的选择 2控制器参数整定 LC 3控制系统分析 FC)去 ★控制系统分析 ★液位被控对象近似为积分环节 塔 ★液位被控对象近似为一阶惯性环节

第二节 均匀控制系统 一、基本原理和结构 1.基本原理 2.均匀控制系统的实施方案 ★单回路控制系统结构 ★串级控制系统结构 ★双冲量均匀控制系统结构 ○被控变量的差作为被控变量 ○被控变量的和作为被控变量 3.均匀控制系统的特点和示例 二、控制器参数整定 1.控制器控制规律的选择 2.控制器参数整定 3.控制系统分析 ★控制系统分析 ★液位被控对象近似为积分环节 ★液位被控对象近似为一阶惯性环节

第三节比值控制系统 基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2基本结构 3性能分析 1相乘方案的实拴制方案分析 单闭环比值 2相除方案的实施 公式汇总 、比值控制系统设计和工程应用中的问题 主动量和从动量的选择 2.比值控制系统类型的选择 双闭环比值 3.比值函数环节的选择 4.检测变送环节的选择 5.其他间题 6.比值控制系统的参数整定和投运 四、比值控制系统的变型 变比值 1快速跟踪 2.无限可调比的比值控制系统 3.均分控制系统

第三节 比值控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2.基本结构 3.性能分析 二、控制方案分析 1.相乘方案的实施 2.相除方案的实施 三、比值控制系统设计和工程应用中的问题 1.主动量和从动量的选择 2.比值控制系统类型的选择 3.比值函数环节的选择 4.检测变送环节的选择 5.其他问题 6.比值控制系统的参数整定和投运 四、比值控制系统的变型 1.快速跟踪 2.无限可调比的比值控制系统 3.均分控制系统 公式汇总

第四节前馈控制系统 基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2基本结构 单纯前馈控制系统 前馈信号与反馈信号相乘的前馈-反馈控制系统 前馈信号与反馈信号相加的前馈-反馈控制系统 3性能分析 前馈控制系统设计和工程应用中的问题 1.扰动变量的选择 2.前馈控制规律的设计 3.前馈-反馈控制系统中流量副回路的引入 4.前馈控制通道中非线性环节的处理 5前馈控制规律的实现和偏置值的设置 6前馈控制系统的参数整定和投运 7多变量前馈控制系统 8.比例滞后控制

第四节 前馈控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2.基本结构 ● 单纯前馈控制系统 ● 前馈信号与反馈信号相乘的前馈-反馈控制系统 ● 前馈信号与反馈信号相加的前馈-反馈控制系统 3.性能分析 二、前馈控制系统设计和工程应用中的问题 1.扰动变量的选择 2.前馈控制规律的设计 3.前馈-反馈控制系统中流量副回路的引入 4.前馈控制通道中非线性环节的处理 5.前馈控制规律的实现和偏置值的设置 6.前馈控制系统的参数整定和投运 7.多变量前馈控制系统 8.比例滞后控制

第五节分程控制系统 基本原理、结构和性能分析 PC 1.基本原理 2.基本结构和性能分析 釜式反应器温度分程控制系统分析 分程控制系统设计和工程应用 中的问题 1分程控制系统中控制阀的泄漏量 精馏塔 2分程控制工作范围的选择和实现 3分程点广义对象特性的突变 ●分程控制用于适应不同控制要求 ●分程控制用于扩大可调范围 示例一 示例二 示例三

第五节 分程控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2.基本结构和性能分析 釜式反应器温度分程控制系统分析 二、分程控制系统设计和工程应用 中的问题 1.分程控制系统中控制阀的泄漏量 2.分程控制工作范围的选择和实现 3.分程点广义对象特性的突变 ● 分程控制用于适应不同控制要求 ● 分程控制用于扩大可调范围 示例一 示例二 示例三

第六节选择性控制系统 基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2基本结构和性能分析 LC 选择器位于两个控制器和一个执行器之间 选择器位于几个检测变送环节与控制器之间 TYHTC 利用选择器实现非线性控制规律 选择性控制系统与其他控制系统的结合 1.选择性控制系统与比值控制系统的结合 具有逻辑规律的比值控制系统 从动量供应不足时的比值控制系统 反 2选择性控制系统与分程控制系统的结合 应 3.补充燃料的选择性控制系统 器 选择性控制系统设计和工程应用中的问题 1选择器类型的选择 2.控制器的选择 3.防积分饱和 LC 国圆, 选择性控制实验 TC 实验结果 G

第六节 选择性控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本原理 2.基本结构和性能分析 ● 选择器位于两个控制器和一个执行器之间 ● 选择器位于几个检测变送环节与控制器之间 ● 利用选择器实现非线性控制规律 二、选择性控制系统与其他控制系统的结合 1.选择性控制系统与比值控制系统的结合 ● 具有逻辑规律的比值控制系统 ● 从动量供应不足时的比值控制系统 2.选择性控制系统与分程控制系统的结合 3.补充燃料的选择性控制系统 三、选择性控制系统设计和工程应用中的问题 1.选择器类型的选择 2.控制器的选择 3.防积分饱和 选择性控制实验 实验结果

第七节双重控制系统 基本原理、结构和性能分析 1基本原理和结构 2性能分析 增加开环零点,改善控制昰质,提高系统稳定性 提高双重控制系统的工作频率 动静结合,快慢结合,急则治标,缓则治本 双重控制系统设计和工程应用中的问题 1.主、副操纵变量的选择 2.主、副控制器的选择 3.主、副控制器正反作用的选择 进料 4.双重控制系统的关联 TC 5双重控制系统的投运和参数整定 vPC u 蒸汽 G G v R, Pfic VPC v2 R

第七节 双重控制系统 一、基本原理、结构和性能分析 1.基本原理和结构 2.性能分析 ● 增加开环零点，改善控制品质，提高系统稳定性 ● 提高双重控制系统的工作频率 ● 动静结合，快慢结合，急则治标，缓则治本 二、双重控制系统设计和工程应用中的问题 1.主、副操纵变量的选择 2.主、副控制器的选择 3.主、副控制器正反作用的选择 4.双重控制系统的关联 5.双重控制系统的投运和参数整定