北京化工大学：《过程装备控制技术及应用》课程电子教案（课件讲稿）第二章 过程装备控制基础 §2-3 复杂控制系统

第2章 第2章 过程装备控制基础 §2-1被控对象的特性 §2-2单回路控制系统 §2-3复杂控制系统

1 第2章 第2章 §2-1 被控对象的特性 §2-2 单回路控制系统 §2-3 复杂控制系统 过程装备控制基础

2.3 复杂控制系统 单回路控制系统：使用一个调节器、一个执行器 和一个检测变送器。 ∫干扰作用 参比信号（设定点） (干扰变量) 控制信号 操纵变量 被控变戴 ys 偏差e 调节器 “,执行器 m被控过程 测童元件及变送器 从方框图看，只有一个闭环回路，称： 单回路 控制系统

单回路控制系统：使用一个调节器、一个执行器 和一个检测变送器。 从方框图看，只有一个闭环回路，称: 单回路 控制系统。 2.3 复杂控制系统

复杂控制系统： 1.当被控对象很难控制，而工艺对调节质量 的要求又很高时； 2.控制任务特殊，采用单回路控制系统无能 为力时； 应采用复杂控制系统，以满足生产过程控制 的要求

复杂控制系统： 1.当被控对象很难控制，而工艺对调节质量 的要求又很高时； 2.控制任务特殊，采用单回路控制系统无能 为力时； 应采用复杂控制系统，以满足生产过程控制 的要求

一、 串级控制系统 1.串级控制的基本原理 例：管式加热炉 TC 任务：加热原料 到一定温度，以 保证下一道工序 原料 (分馏或裂解)的顺利进行

一、串级控制系统 1．串级控制的基本原理 例：管式加热炉 任务：加热原料 到一定温度，以 保证下一道工序 (分馏或裂解)的顺利进行

引起原料出口温度t变 化的扰动因素： Tc 流量 >被加热原料 温度 燃料 原料 压力 >燃油 热值（组分） >其他→大气温度等

引起原料出口温度t变 化的扰动因素： 流量 温度 被加热原料 燃油 压力 热值（组分） 其他 大气温度等

方案一：单回路控制系统 被控变量： 炉膛 被加热原料出口温度 操纵变量： 燃料 燃料流量 原料 ∫干扰作用 参比信号（设定点） (千扰变量) 控制信号 操纵变量 被控变 偏差e 调节器 “执行器 m被控过程 ym 测量元件及变送器

炉膛 方案一：单回路控制系统 t 被控变量： 被加热原料出口温度 操纵变量： 燃料流量

从燃料调节阀动作到被加热原料出口温度T发生变 化，经过： 炉膛 管壁 被加热原料的热容积 整个控制通道的容量滞后大、时间常数大。 将导致： 控制作用不及时，反应迟钝： 冬最大偏差大； 冬过渡时间长、抗干扰能力差： 冬控制精度降低。 燃料 原料

从燃料调节阀动作到被加热原料出口温度T发生变 化，经过： 炉膛 管壁 被加热原料的热容积 整个控制通道的容量滞后大、时间常数大。 将导致： 控制作用不及时，反应迟钝; 最大偏差大; 过渡时间长、抗干扰能力差; 控制精度降低

工艺上对出口温度的波动范围不超过士1%~2%， 采用简单控制系统达不到要求。 原因1： 燃料压力或组分发生变化 影响炉膛的温度 通过传热过程 被加热原料出口温度 通道容量滞后大，时间常数约15分钟，反应缓慢

工艺上对出口温度的波动范围不超过±1％～2％， 采用简单控制系统达不到要求。 原因1： 燃料压力或组分发生变化 影响炉膛的温度 通过传热过程 被加热原料出口温度 通道容量滞后大，时间常数约15分钟，反应缓慢

原因2： 温度调节器TC是根据被加热原料出口温度与 给定值的偏差工作的，当干扰出现后，要经历很 长时间原料出口温度才变化，TC才能检测到温度 偏差，产生了很大的滞后。 由于调节不及时， 简单调节系统难以满足 工艺要求。 燃料 原料

原因2： 温度调节器TC是根据被加热原料出口温度与 给定值的偏差工作的，当干扰出现后，要经历很 长时间原料出口温度才变化，TC才能检测到温度 偏差，产生了很大的滞后。 由于调节不及时， 简单调节系统难以满足 工艺要求

方案二： 串级调节系统 1.人工操作程序： (1)调节燃料流量， 原料 使炉膛温度恒定： (2)根据出口被加热原料温度与给定值之 差，再进一步调节燃料量，保持原料油出口温度 的恒定

方案二：串级调节系统 1.人工操作程序： （1）调节燃料流量， 使炉膛温度恒定； （2）根据出口被加热原料温度与给定值之 差，再进一步调节燃料量，保持原料油出口温度 的恒定