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1、第二章复杂控制系统第1页，共25页，编辑于2022年，星期二能否加一个蒸汽流量控制系统。能否加一个蒸汽流量控制系统。希望希望MV受控制器指挥，此时可考虑串级控制。受控制器指挥，此时可考虑串级控制。串级控制术语：串级控制术语：主回路；主回路；副回路；副回路；主参数；主参数；副参数；副参数；串级控制的调节动作。串级控制的调节动作。SVFCFTSV蒸汽蒸汽TTTC采出采出进料进料FCFTSV蒸汽蒸汽TTTC采出采出进料进料流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC第2页，共25页，编辑于2022年，星期二二二 串级控制系统的实施串级控制系统的实施1.用仪表构成串级控制系统用仪表构成
2、串级控制系统回路状态：回路状态：普通的串级控制系统普通的串级控制系统外给定外给定测量测量输出输出电源电源流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动内给定内给定外给定外给定第3页，共25页，编辑于2022年，星期二 带带主控单回路串级切换主控单回路串级切换的控制系统的控制系统流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动内给定内给定外给定外给定第4页，共25页，编辑于2022年，星期二 带带主控单回路串级切换主控单回路串级切换的控制系统的控制系统流量对流量对象象TT调节阀调节阀FT温度对温度对象象FCTC调节器调节器手动手动
3、内给定内给定外给定外给定第5页，共25页，编辑于2022年，星期二2.串级控制系统的实施串级控制系统的实施 主、副控制器控制规律的选择主、副控制器控制规律的选择主控制器：通常选择主控制器：通常选择PI。副控制器一般选择副控制器一般选择P。主、副控制器正、反作用的选择主、副控制器正、反作用的选择 先确定副控制器的正、反作用。先确定副控制器的正、反作用。将副回路等效为一环节，判断主控制器的正、反作用。将副回路等效为一环节，判断主控制器的正、反作用。具具体体步步骤骤同同单单回回路路反反馈馈控控制制系系统统。一一般般采采用用回回路路增增益法。益法。第6页，共25页，编辑于2022年，星期二例例 确定图
4、示系统主、副控制器正、反作用。确定图示系统主、副控制器正、反作用。先判断副控制器。先判断副控制器。燃料调节阀取气开阀，燃料调节阀取气开阀，KV为正；为正；燃料增加，炉膛温度升高，燃料增加，炉膛温度升高，KO2为正；为正；Km2为正，所以为正，所以KC2为正，即副调节器取反作用。为正，即副调节器取反作用。再判断主控制器。副回路等效增益为再判断主控制器。副回路等效增益为KO2。所以所以KO2为正；为正；炉膛温度升高，物料出口温炉膛温度升高，物料出口温度升高，度升高，KO1为正；为正；Km1为正为正所以所以KC1应为正，即主调应为正，即主调节器取反作用。节器取反作用。验证：验证：燃料燃料冷物料冷物料
5、T2TT2CT1TT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2T物料物料T2CT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2T物料物料T2CT1C炉膛炉膛T1T调节阀调节阀T2T物料物料T2CT1C第7页，共25页，编辑于2022年，星期二手动手动内给定内给定外给定外给定手动手动3.串级控制系统回路状态的无扰动切换串级控制系统回路状态的无扰动切换 副回路副回路MA切换前：切换前：副回路手动时，应置内给定，主回路手动。副回路手动时，应置内给定，主回路手动。SV2=PV2，MV0=手动输出。手动输出。MV=f(e)+MV0切换后：切换后：MV0=手动输出手动输出实现无扰动。实现无扰动。副回路内给定副回路内给定外给定
6、外给定切换前：切换前：主回路手动。主回路手动。MV1=SV2切换后，实现无扰动。切换后，实现无扰动。主回路手动主回路手动自动自动同单回路同单回路 串级控制串级控制主控单回路控制主控单回路控制切换前：切换前：MV1=MV2切换后，实现无扰动。切换后，实现无扰动。第8页，共25页，编辑于2022年，星期二三三 串级控制系统的投运和整定串级控制系统的投运和整定1.串级控制系统的投运串级控制系统的投运 主、副回路手动。主、副回路手动。副回路手动控制稳定后投自动，观察。副回路手动控制稳定后投自动，观察。副回路自动控制稳定后，主回路投自动，观察。副回路自动控制稳定后，主回路投自动，观察。主、副回路控制器参
7、数整定。主、副回路控制器参数整定。2.串级控制系统的工程整定方法串级控制系统的工程整定方法 两步法两步法 整定副回路控制器参数。整定副回路控制器参数。整定主回路控制器参数。整定主回路控制器参数。一步法一步法 根据经验设置副回路控制器参数。（前提：确保稳根据经验设置副回路控制器参数。（前提：确保稳副回路定）副回路定）整定主回路控制器参数。整定主回路控制器参数。第9页，共25页，编辑于2022年，星期二四四 串级控制系统的特点串级控制系统的特点思想：思想：主回路：定值控制系统，细调。主回路：定值控制系统，细调。副回路：随动控制系统，粗调。副回路：随动控制系统，粗调。特点：特点：改善了系统的动态特性
8、，提高了系统的工作频率；改善了系统的动态特性，提高了系统的工作频率；对副回路干扰有很强的克服能力；对副回路干扰有很强的克服能力；提高对主回路干扰的克服能力提高对主回路干扰的克服能力;对副回路参数变化的自适应能力。对副回路参数变化的自适应能力。第10页，共25页，编辑于2022年，星期二 改善了系统的动态特性改善了系统的动态特性第11页，共25页，编辑于2022年，星期二第12页，共25页，编辑于2022年，星期二减少了副过程的时间常数，改善了系统的动态特性。减少了副过程的时间常数，改善了系统的动态特性。系统的闭环特征方程为系统的闭环特征方程为 第13页，共25页，编辑于2022年，星期二串级控
9、制系统即提高了系统的工作频率。串级控制系统即提高了系统的工作频率。第14页，共25页，编辑于2022年，星期二 增强了对副回路扰动的克服能力增强了对副回路扰动的克服能力第15页，共25页，编辑于2022年，星期二第16页，共25页，编辑于2022年，星期二第17页，共25页，编辑于2022年，星期二第18页，共25页，编辑于2022年，星期二所以串级控制系统对进入副回路的干扰有较强的克服能力。所以串级控制系统对进入副回路的干扰有较强的克服能力。思路：抗干扰能力定义；思路：抗干扰能力定义；比较各种情况下的抗干扰能力比较各种情况下的抗干扰能力第19页，共25页，编辑于2022年，星期二 对主回路干
10、扰有较强的克服能力对主回路干扰有较强的克服能力第20页，共25页，编辑于2022年，星期二对单回路系统对单回路系统第21页，共25页，编辑于2022年，星期二第22页，共25页，编辑于2022年，星期二 对副回路参数变化有自适应能力对副回路参数变化有自适应能力第23页，共25页，编辑于2022年，星期二因此对副回路参数变化有自适应能力。因此对副回路参数变化有自适应能力。第24页，共25页，编辑于2022年，星期二五五 串级控制系统副回路的设计串级控制系统副回路的设计 副回路应包括主要扰动。副回路应包括主要扰动。副回路应包括尽可能多的扰动。副回路应包括尽可能多的扰动。应使非线性环节包含在副回路。应使非线性环节包含在副回路。应使副回路尽量不包含纯滞后环节。应使副回路尽量不包含纯滞后环节。应应使使主主、副副过过程程的的时时间间常常数数适适当当匹匹配配，原原则则上上，主、副过程的时间常数之比为主、副过程的时间常数之比为310。保证经济性和工艺合理性。保证经济性和工艺合理性。第25页，共25页，编辑于2022年，星期二