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1、过控第九章解耦课件过控第九章解耦课件第1页，此课件共21页哦双方向关联双方向关联例例:连续搅拌反应釜的控制回路连续搅拌反应釜的控制回路连续搅拌反应釜的控制回路连续搅拌反应釜的控制回路TCCC流出物流出物浓度控制与温度控制相浓度控制与温度控制相互影响互影响-双方向关联双方向关联多回路控制系统分析与设计多回路控制系统分析与设计第2页，此课件共21页哦双变量系统关联类型双变量系统关联类型:两系统半耦合或单方向关联两系统半耦合或单方向关联:两系统耦合或双方向关联两系统耦合或双方向关联:两系统无耦合两系统无耦合:双变量系统开环框图双变量系统开环框图第3页，此课件共21页哦7.1相对增益相对增益定量给出定
2、量给出各变量之间静态耦合的程度各变量之间静态耦合的程度,可用于选择被控变量与可用于选择被控变量与操纵变量得配对关系操纵变量得配对关系.一相对增益定义一相对增益定义第4页，此课件共21页哦相对增益的物理意义相对增益的物理意义:双变量系统开环框图双变量系统开环框图第5页，此课件共21页哦第6页，此课件共21页哦双变量系统开环框图双变量系统开环框图二相对增益矩阵的求法一二相对增益矩阵的求法一-传递函数法传递函数法1.例例:设双变量系统的对设双变量系统的对象稳态模型为象稳态模型为:试求其相对增益矩阵试求其相对增益矩阵.第7页，此课件共21页哦2.多变量系统相对增益矩阵的计算多变量系统相对增益矩阵的计算
3、相对增益矩阵相对增益矩阵MIMO系统系统稳态模型稳态模型注意注意:是点积是点积,不是矩阵相乘不是矩阵相乘.第8页，此课件共21页哦例例:设过程开环增益矩阵如下设过程开环增益矩阵如下,计算相对增益阵计算相对增益阵8.02.02.08.0K =H H*=L L8.02.011.K -=()112.08.01KT -=H H-例例7.1相对增益矩阵的性质相对增益矩阵的性质:相对增益矩阵的应用相对增益矩阵的应用:第9页，此课件共21页哦7.2耦合系统的变量配对与控制器参数整定耦合系统的变量配对与控制器参数整定例例7.2:如图所示一个料液混合系统如图所示一个料液混合系统.两种料液经调和罐均匀混合后送出两
4、种料液经调和罐均匀混合后送出,要求对混合液的流量要求对混合液的流量F与有效成分浓度与有效成分浓度C进行控制进行控制.取操纵变量为两料取操纵变量为两料液的流量液的流量F1,F2.主要干扰为两料液的有效成分含量主要干扰为两料液的有效成分含量C1,C2.试进行分析确试进行分析确定两操纵变量与两被控变量的配对以减少耦合作用定两操纵变量与两被控变量的配对以减少耦合作用.F1,F2两种料液混合系统两种料液混合系统FCC1C2解解:设设稳态平衡方程稳态平衡方程第10页，此课件共21页哦步骤步骤1:稳态输入输出关系稳态输入输出关系在稳态工作点附近线性化在稳态工作点附近线性化,再计算相对增益再计算相对增益,进行
5、变量配对进行变量配对步骤步骤2:在工作点附近线性化在工作点附近线性化.第11页，此课件共21页哦步骤步骤3:计算相对增益矩阵计算相对增益矩阵第12页，此课件共21页哦步骤步骤4:分析相对增益矩阵进行变量配对分析相对增益矩阵进行变量配对,组成控制系统组成控制系统例例:在在Q0(80,20,100,64%),C10=75%,C20=20%情况下情况下,计算相计算相对增益矩阵对增益矩阵,并进行变量配对并进行变量配对.用用u1控制控制y1,用用u2控制控制y2第13页，此课件共21页哦F1,F2两种料液混合双回路控制系统两种料液混合双回路控制系统FCC1C2ACFC第14页，此课件共21页哦7.3多回
6、路系统解耦设计方法多回路系统解耦设计方法E(s)7.3.1基于方框图的线性解耦器基于方框图的线性解耦器多变量耦合系统框图多变量耦合系统框图:E(s)UUcUc串联解耦装置实现解耦串联解耦装置实现解耦串级解耦串级解耦第15页，此课件共21页哦E(s)UUc串联解耦装置实现解耦串联解耦装置实现解耦N(s)为要设计的解耦装置为要设计的解耦装置取取N为合适的对角矩阵为合适的对角矩阵,即可实现解耦即可实现解耦即取即取 得到解耦器进行解耦得到解耦器进行解耦 第16页，此课件共21页哦1.静态解耦设计静态解耦设计只对系统静态响应解耦只对系统静态响应解耦,解耦环节的传递函数为常数矩阵解耦环节的传递函数为常数矩
7、阵.设对象传递函数阵设对象传递函数阵对象的静态增益矩阵对象的静态增益矩阵根据解耦要求根据解耦要求D为解耦后的目标矩阵为解耦后的目标矩阵第17页，此课件共21页哦2.单位矩阵解耦设计单位矩阵解耦设计取取I为单位矩阵为单位矩阵,即可实现单位矩阵解耦即可实现单位矩阵解耦即取即取 得到解耦器进行解耦得到解耦器进行解耦 第18页，此课件共21页哦E(s)U3.根据给定要求设计根据给定要求设计第19页，此课件共21页哦4.理想解耦设计理想解耦设计一个解耦环节能使被控对象恢复其开还的主通道特性一个解耦环节能使被控对象恢复其开还的主通道特性E(s)UUc第20页，此课件共21页哦2*2前馈补偿法解耦控制系统框图前馈补偿法解耦控制系统框图U1U2Uc1Uc2-解耦网络数学模型解耦网络数学模型5.前馈补偿解耦设计前馈补偿解耦设计第21页，此课件共21页哦