第7章 复杂控制系统2.pptx

1第7章复杂控制系统(续)比值控制系统2前馈控制系统串级控制系统31均匀控制系统4分程控制系统5多冲量控制系统7选择性控制系统63

2§7-2比值控制系统一、概述用来实现两个或两个以上物料之间保持一定比值关系的控制系统，称为比值控制系统。主流量：在保持比值关系的两种物料中，处于主导地位，称为主流量。副流量：另一种物料按主物料进行配比，称为副流量。主流量副流量

3主流量和副流量确定原则：一般取生产中的主要物料、不可控物料、以及贵重物料作为主流量。主流量副流量主流量和副流量之间应满足一定的比值关系：

4二、比值控制的类型1．开环比值控制比值控制系统中最简单的控制方案组成原理图方块图

5优点：实施方便，只需一台比例控制器即可，且比值调整容易。开环比值控制方案分析：缺点：对副流量Q2而言，该控制方案是一个开环系统，当Q2因管线两端压力波动发生变化时没有控制作用，此时，很难保证Q2与Q1间的比值关系。应用场合：适用于副流量较平稳且比值要求不高的场合。实际生产中，Q2的干扰常常是不可避免的，因此这种方案使用较少。

2.单闭环比值控制系统单闭环比值控制方框图构成：副流量控制中引入反馈控制机制。原理图：

7单闭环比值控制优缺点优点：对进入副流量回路的干扰都有较好的抑制作用。结构简单，在生产中得到广泛应用。缺点：该方案无法保证主流量的稳定。当主流量波动较大时，无法保证系统流量比。

例：

93.双闭环比值控制系统构成：主物流增加一个闭环控制回路稳定主物流流量双闭环比值控制方框图原理图

10双闭环比值控制优缺点优点：对进入主、副流量回路的干扰都有较好的抑制作用。不论系统处于静态，还是动态，都能实现比较精确的流量比。当系统改变负荷时，只要改变主流量控制器的给定值就能方便地实现。缺点：该方案仪表多、投资高。要求主流量可控。

114．变比值控制变比值控制：生产过程要求两种物料的配比根据第三参数的需要而自动调整。例：硝酸生产过程中的氧化炉设备的控制

12分析：要求氨气和空气混合后进入炉内，在铂触媒的作用下，进行氧化反应生成硝酸气体，这一过程是放热反应。炉温作为间接表征氧化生产的质量指标。影响氧化炉温度的干扰因素很多，其中氨气和空气的比值对反应温度影响很大。

13方块图：

14§7-3前馈控制系统一、概述在反馈控制中，控制器是按照偏差进行控制作用的。干扰控制作用往往不及时?

15为了弥补反馈控制的上述缺陷，即便有干扰存在，只要能预先加以补偿，控制系统能避免偏差出现。控制系统在干扰还没有影响到被控变量之前就产生控制作用，该系统称为前馈控制。干扰前馈控制器

16例：换热器前馈控制的工作原理TTFTTffC虚线：反馈控制实线：前馈控制进料流量波动TC换热器前馈控制原理：当进料流量F1变化时，前馈控制器根据输入信号运算后，输出控制信号，相应改变阀门开度，使蒸汽量变化，以补偿进料量F1变化对温度θ2的影响。

17前馈控制过程：图7-15是进料量F1增加时，采用前馈控制的补偿过程。①F1扰动引起出口温度降低②前馈控制打开阀门，出口温度升高③出口温度的实际值只要干扰通道和调节通道的特性相匹配，则前馈控制完全有可能抵消进料量的影响，使出口温度稳定。可见，前馈控制实现了对扰动的全补偿。F1增加

18蒸汽加热的换热器换热器静态前馈控制二、前馈控制的结构形式静态前馈控制KF2F1

19根据热平衡原理：放热量=吸热量令KF2F1静态前馈控制如图，通过调整K值，达到校正效果。缺点：1、静态模型的准确性问题；2、只能针对具体的扰动设计。则：

20前馈-反馈复合控制TTFTTffC虚线：反馈控制；实线：前馈控制。干扰前馈控制器+TC

21三、前馈控制的应用对象的纯滞后较大，反馈控制难以满足工艺要求，可采用前馈控制。系统中存在变化频繁，波动幅值大，对被控变量影响显著的干扰，反馈控制又难以克服，采用前馈控制。当主要干扰为可测、不可控变量，无法将其纳入到串级控制的副回路时，可采用前馈控制。

22§7-4均匀控制系统一、背景例：多塔分离过程

23当甲塔塔釜液位在干扰作用下上升时,这两个控制系统始终在相互矛盾状态下工作。相互矛盾!解决办法1：从工艺设计角度，增加缓冲罐，投资增加解决办法2：均匀控制可实现前后设备在物料供求关系上互相协调、统筹兼顾的控制系统称为均匀控制系统。阀2阀1

24二、均匀控制的特点只有液位控制：当把液位参数控制平稳时，进入下一个设备的流量就会产生较大的波动。液位

25只有流量控制：当把流量参数控制平稳时，前一个设备的液位也将出现大范围变化。流量

26要求：当某一个参数发生变化时，另一个参数也相应地发生变化，因为只有通过这种变化才能缓解供求之间的矛盾。均匀控制：能够实现前后设备在物料供求关系上相互协调、统筹兼顾的控制系统。特点