串級(jí)控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)

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1、第三章串級(jí)控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)組成：一個(gè)調(diào)節(jié)器，一個(gè)控制閥，一個(gè)被控制對(duì)象，一個(gè)測(cè)量變送器Gc(s)Gv(s)G(s)Gm(s)R(s)—Y(s)單回路控制系統(tǒng)方框圖10/16/20212過程控制定義:就是采用兩個(gè)控制器串聯(lián)工作，主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定值，由副控制器的輸出去操縱控制閥，從而對(duì)主被控變量具有更好的控制效果。在多回路控制系統(tǒng)中,有兩個(gè)被控過程,兩套測(cè)量變送裝置,兩臺(tái)控制器和一個(gè)調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的系統(tǒng)．3-1串級(jí)控制系統(tǒng)的概念10/16/20213過程控制圖3.1反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)夾套槽壁例3-1連續(xù)槽反應(yīng)器溫度控制

2、1)采用單回路控制分析：當(dāng)冷卻水方面發(fā)生擾動(dòng)，需相繼通過3個(gè)容積后，θ1才升高，調(diào)節(jié)器才動(dòng)作。物料方面擾動(dòng)D1:流量,入口溫度,化學(xué)成分冷卻水?dāng)_動(dòng)D2:入口溫度,閥前壓力圖3.2反應(yīng)器單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥夾套槽壁反應(yīng)槽溫度測(cè)量D2D1θ1rθ1θ2－對(duì)象有三個(gè)熱容積：夾套、槽壁、槽中的物料。10/16/20214過程控制2）采用串級(jí)控制特點(diǎn)：兩個(gè)調(diào)節(jié)器串在一起工作，調(diào)節(jié)器θC2通過調(diào)節(jié)冷卻劑量以克服冷卻水方面的擾動(dòng)；調(diào)節(jié)器θC1通過調(diào)節(jié)夾套內(nèi)水溫的設(shè)定值以保證反應(yīng)溫度維持在工藝所希望的某一給定值。10/16/20215過程控制

3、θ1溫度測(cè)量主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥夾套槽壁反應(yīng)槽D2D1θ1rθ2副調(diào)節(jié)器溫度測(cè)量反應(yīng)器的溫度串級(jí)控制方框圖10/16/20216過程控制例3-2精餾塔提餾段的溫度控制1、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方案調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥蒸汽管路再沸器塔底溫度測(cè)量D2(蒸汽壓力)θrθD1Q被調(diào)量：提餾段溫度θ擾動(dòng)D2：加熱蒸汽壓力擾動(dòng)D1：加料方面的擾動(dòng)，如溫度、流量、組分等缺點(diǎn)：從調(diào)節(jié)閥動(dòng)作到溫度變化，需通過很多熱容積。調(diào)節(jié)滯后。10/16/20217過程控制2、兩種改進(jìn)方案：(1)附加蒸汽壓力控制方案圖3.6附加蒸汽壓力控制方案把蒸汽壓力的干擾克服在入塔前，提高了溫度調(diào)節(jié)

4、品質(zhì)，但需增加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，且增加了蒸汽管路的壓力損失，經(jīng)濟(jì)上不合理。10/16/20218過程控制(2)串級(jí)控制方案（好）主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥蒸汽管路系統(tǒng)再沸器塔底溫度測(cè)量D2θrθD1副調(diào)節(jié)器流量測(cè)量QrQ－－圖3.8提餾段溫度串級(jí)控制系統(tǒng)QC2QC1優(yōu)點(diǎn)：有效地克服蒸汽壓力波動(dòng)對(duì)溫度θ的影響。θC2控制流量穩(wěn)定，θC1控制溫度穩(wěn)定。10/16/20219過程控制通用的串級(jí)控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥副對(duì)象主對(duì)象主變送器二次擾動(dòng)一次擾動(dòng)副調(diào)節(jié)器副變送器－－主參數(shù)設(shè)定主參數(shù)副參數(shù)副回路1)在結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)由兩個(gè)閉環(huán)組成．副回路起“粗調(diào)”作

5、用，主回路起“細(xì)調(diào)”作用。2)每個(gè)閉環(huán)都有各自的調(diào)節(jié)對(duì)象，調(diào)節(jié)器和變送器3)調(diào)節(jié)閥由副調(diào)節(jié)器直接控制隨動(dòng)控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)主回路10/16/202110過程控制①主、副回路在外面的閉合回路稱為主回路(主環(huán))，在里面的閉合回路稱為副回路(副環(huán))。②主、副控制器處于主回路中的控制器稱為主控制器；處于副回路中的控制器稱為副控制器。③主、副變量主回路的被控變量稱為主被控變量，也稱為主變量或主參數(shù)；副回路的被控變量稱為副被控變量，也稱為副變量或副參數(shù)串級(jí)控制系統(tǒng)中的名詞：10/16/202111過程控制④主、副對(duì)象主回路所包括的對(duì)象稱為主對(duì)

6、象；副回路所包括的對(duì)象稱為副對(duì)象。⑤主、副變送器檢測(cè)和變送主變量的稱為主檢測(cè)變送器；檢測(cè)和變送副變量的稱為副檢測(cè)變送器。⑥一、二次干擾進(jìn)入主回路的干擾稱為一次干擾；進(jìn)入副回路的干擾稱為二次干擾。串級(jí)控制系統(tǒng)中的名詞：10/16/202112過程控制串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖Gp2’(s)10/16/202113過程控制串級(jí)系統(tǒng)副環(huán)的等效性Gp2’(s)10/16/202114過程控制串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）副回路（內(nèi)環(huán)）具有快速調(diào)節(jié)作用，它能有效地克服二次擾動(dòng)的影響；由于而對(duì)于動(dòng)態(tài)滯后較小的副回路，有10/16/202115過程控制（2）由

7、于內(nèi)環(huán)起了改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的作用，因此可以加大主調(diào)節(jié)器的增益，提高系統(tǒng)的工作頻率。設(shè)副回路中各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為1＋KC2KVKP2Km2>1TP2’

8、統(tǒng).其中主回路是定值控制，副回路是隨動(dòng)控制．2)副回路的引入，大大克服了二次擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)被調(diào)量的影響3)副回路的引入,提高了整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度,使其快速性得到了提高．4)串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力．串級(jí)控制系統(tǒng)