串级控制系统.ppt

副被控变量的选择 4、主要的非线性环节纳入副回路。使非线性对主变量影响小。 5、副回路尽量少包含或不包含纯滞后。 6、考虑工艺合理性和经济性。 串级系统副参数的选择分析 副回路的快速性与副回路所能包括的扰动范围之间的矛盾 （1）副参数为加热蒸汽（作用线1） 主调 节器 调节 阀 蒸汽管 路系统 再沸 器 塔底 温度测量 D2 θr θ D1 副调 节器 流量 测量 Qr Q － － 控制方案1方框图 分析：可保持加热量稳定，它只能快速消除因蒸汽汽源压力变化引起的扰动。由于蒸汽流量对象的滞后非常小，当用流量作副变量时，并不能使串级系统的频率有多少提高，对克服其它扰动不明显。 （2）副参数为调节阀后的蒸汽压力（作用线2） 主调 节器 调节 阀 蒸汽管 路系统 再沸 器 塔底 温度测量 D2 θr θ D1 副调 节器 流量测量 Qr － － 控制方案2方框图 P 分析：把加热蒸汽侧的扰动完全包括在副环之内，与1相比，副环中包括了更大的时间常数，有助于改善主环的调节性能。 （3）副参数为再沸器的蒸发量（作用线3） 分析：把再沸器侧的扰动包括在副环内（再沸器液位、塔釜温度等），有助于改善主环的调节性能，但副环克服蒸汽方面的扰动要慢些。 主调 节器 调节 阀 蒸汽管 路系统 再沸 器 塔底 温度测量 D2 θr θ D1 副调 节器 流量测量 Qr Q － － 控制方案3方框图 方案1、温度-压力串级控制 出口温度为主变量 燃油压力为副变量 能克服燃油压力波动的影响 串级控制副变量选择练习 如果燃油波动较大，主要扰动就是燃油压力的波动， 可采用此串级控制系统，以快速克服燃油压力波动带来的扰动。 加热炉温度串级控制系统 燃料油 扰动： 燃料油压力的波动 燃料油成分变化，导致燃油热值不同 方案2、温度-温度串级控制 出口温度为主变量 炉膛温度为副变量 能克服燃油热值等问题的影响 燃油压力较稳定的情况下，主要扰动是燃油热值的变化， 使用该串级控制系统可以得到更好的控制效果。 加热炉温度串级控制系统 精馏塔温度串级控制系统 分析： 温度控制对象滞后较大， 加热蒸汽压力波动大， 控制不及时，控制质量不够理想。 解决方法： 温度-流量串级控制系统 精馏塔塔釜温度为主变量 蒸汽流量为副变量 使蒸汽流量稳定，大大减少这种扰动对主变量的影响。 主、副控制器控制规律的选择 出发点：主回路为定值控制系统 主控制器：PI或PID 要求：主变量，工艺要求严格，允许波动的范围较小， 一般不允许有余差。 出发点：副回路为随动控制系统 副控制器：P或PI 要求：副变量无严格要求，副回路要具有快速性， 最好不带积分作用。但是，选流量参数为副变量 时，加入较弱的积分作用，增强控制作用。 主、副控制器控制规律的选择 加热炉温度-压力串级控制 加热炉温度-温度串级控制 主控制器： 副控制器： PID P 主控制器： 副控制器： PID P 如果换成流量，又该如何选择？ 主控制器： 副控制器： PID PI 主、副控制器正、反作用的选择 主、副回路都必须是负反馈 这时不考虑主控制器的作用方式。 与单回路控制系统中控制器正、反作用方式选择相同。 (副控制器) ×(执行器) ×(副对象) ×(副测量变送) =‘－’ 主、副控制器正、反作用的选择 主控 制器 调节 阀 副对象 主对象 主测量 变送 二次扰动 一次扰动 副控 制器 副测量 变送 － － 主设定值 主被控变量 副被控变量 副回路 主回路 副设定值 主、副控制器正、反作用的选择 主控 制器 副环 主对象 主测量 变送 － 主设定值 主被控变量 主回路 副环始终为正作用‘＋’。 主测量变送为正作用‘＋’。 (主控制器) ×(主对象)=‘－’ 主、副控制器正反作用的选择原则 主、副控制器正、反作用的选择顺序应是先副后主。 （1）副控制器的正、反作用与主回路无关。副环可以按照单回路控制系统确定正、反作用的方法来确定副控制器的正、反作用。 （2）主控制器的正、反作用根据主回路所包括的各环节来确定。副回路视为“正”，因变送器一般为“正”，这样主控制器的正负特性与主对象的正负特性相反。 例题 例1.确定下图所示加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统主、副控制器的正反作用。 控制阀： 副对象： 副测量变送: “＋” “＋” “＋” 副控制器：“－” 主对象： “＋” 主控制器：“－” 例2.确定下图所示加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统主、副控制器的正反作用。 例题 控制阀： 副对象： 副测量变送: “＋” “＋” “＋” 副控制器：“－” 主对象： “＋” 主控制器：“－” 串级控制系统的实施 选择实施方案时，需考虑的问题： 方案应满足操作要求。 实施方案应力求实用，简