《過程控制工程》配套教學(xué)PPT課件

《過程控制工程》配套教學(xué)PPT課件,過程控制工程,過程,控制工程,配套,教學(xué),PPT,課件 第二章 常用復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1 1.基本概念和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概念和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2.性能分析性能分析 能迅速克服進(jìn)入副回路擾動的影響能迅速克服進(jìn)入副回路擾動的影響 改善主控制器改善主控制器Gc2Gc2的廣義對象特性，提高工作頻率的廣義對象特性，提高工作頻率 容許副回路內(nèi)各環(huán)節(jié)特性在一定范圍內(nèi)變動不影響整個(gè)系統(tǒng)控制品質(zhì)容許副回路內(nèi)各環(huán)節(jié)特性在一定范圍內(nèi)變動不影響整個(gè)系統(tǒng)控制品質(zhì) 能夠更精確控制操縱變量的流量能夠更精確控制操縱變量的流量 可實(shí)現(xiàn)更靈活的操作方式可實(shí)現(xiàn)更靈活的操作方式二、串級控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題二、串級控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題1.1.串級控制系統(tǒng)主、副被控變量的選擇串級控制系統(tǒng)主、副被控變量的選擇2.2.串級控制系統(tǒng)主、副控制器控制規(guī)律的選擇串級控制系統(tǒng)主、副控制器控制規(guī)律的選擇3.3.串級控制系統(tǒng)主、副控制器正反作用的選擇串級控制系統(tǒng)主、副控制器正反作用的選擇4.4.串級控制系統(tǒng)的積分飽和及防止積分飽和的措施串級控制系統(tǒng)的積分飽和及防止積分飽和的措施5.5.串級控制系統(tǒng)中副環(huán)的非線性串級控制系統(tǒng)中副環(huán)的非線性6.6.串級控制系統(tǒng)中控制器的參數(shù)整定和系統(tǒng)投運(yùn)串級控制系統(tǒng)中控制器的參數(shù)整定和系統(tǒng)投運(yùn)三、串級控制系統(tǒng)的變型三、串級控制系統(tǒng)的變型1.1.引入中間輔助變量的串級控制系統(tǒng)引入中間輔助變量的串級控制系統(tǒng)2.2.引入閥門定位器的串級控制系統(tǒng)引入閥門定位器的串級控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)一、基本原理和結(jié)構(gòu)一、基本原理和結(jié)構(gòu)1.1.基本原理基本原理2.2.均勻控制系統(tǒng)的實(shí)施方案均勻控制系統(tǒng)的實(shí)施方案 單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 串級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 雙沖量均勻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雙沖量均勻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 被控變量的差作為被控變量被控變量的差作為被控變量 被控變量的和作為被控變量被控變量的和作為被控變量3.3.均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和示例均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和示例二、控制器參數(shù)整定二、控制器參數(shù)整定1.1.控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇2.2.控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定3.3.控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)分析 控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)分析 液位被控對象近似為積分環(huán)節(jié)液位被控對象近似為積分環(huán)節(jié) 液位被控對象近似為一階慣性環(huán)節(jié)液位被控對象近似為一階慣性環(huán)節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.1.基本原理基本原理2.2.基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)3.3.性能分析性能分析二、控制方案分析二、控制方案分析1.1.相乘方案的實(shí)施相乘方案的實(shí)施2.2.相除方案的實(shí)施相除方案的實(shí)施三、比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題三、比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題1.1.主動量和從動量的選擇主動量和從動量的選擇2.2.比值控制系統(tǒng)類型的選擇比值控制系統(tǒng)類型的選擇3.3.比值函數(shù)環(huán)節(jié)的選擇比值函數(shù)環(huán)節(jié)的選擇4.4.檢測變送環(huán)節(jié)的選擇檢測變送環(huán)節(jié)的選擇5.5.其他問題其他問題6.6.比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)四、比值控制系統(tǒng)的變型四、比值控制系統(tǒng)的變型1.1.快速跟蹤快速跟蹤2.2.無限可調(diào)比的比值控制系統(tǒng)無限可調(diào)比的比值控制系統(tǒng)3.3.均分控制系統(tǒng)均分控制系統(tǒng)公式匯總第四節(jié)第四節(jié) 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.1.基本原理基本原理2.2.基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 單純前饋控制系統(tǒng)單純前饋控制系統(tǒng) 前饋信號與反饋信號相乘的前饋前饋信號與反饋信號相乘的前饋-反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng) 前饋信號與反饋信號相加的前饋前饋信號與反饋信號相加的前饋-反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)3.3.性能分析性能分析二、前饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題二、前饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題1.1.擾動變量的選擇擾動變量的選擇2.2.前饋控制規(guī)律的設(shè)計(jì)前饋控制規(guī)律的設(shè)計(jì)3.3.前饋前饋-反饋控制系統(tǒng)中流量副回路的引入反饋控制系統(tǒng)中流量副回路的引入4.4.前饋控制通道中非線性環(huán)節(jié)的處理前饋控制通道中非線性環(huán)節(jié)的處理5.5.前饋控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)和偏置值的設(shè)置前饋控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)和偏置值的設(shè)置6.6.前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn)7.7.多變量前饋控制系統(tǒng)多變量前饋控制系統(tǒng)8.8.比例滯后控制比例滯后控制第五節(jié)第五節(jié) 分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.1.基本原理基本原理2.2.基本結(jié)構(gòu)和性能分析基本結(jié)構(gòu)和性能分析 釜式反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng)分析釜式反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng)分析二、分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用二、分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題中的問題1.1.分程控制系統(tǒng)中控制閥的泄漏量分程控制系統(tǒng)中控制閥的泄漏量2.2.分程控制工作范圍的選擇和實(shí)現(xiàn)分程控制工作范圍的選擇和實(shí)現(xiàn)3.3.分程點(diǎn)廣義對象特性的突變分程點(diǎn)廣義對象特性的突變 分程控制用于適應(yīng)不同控制要求分程控制用于適應(yīng)不同控制要求 分程控制用于擴(kuò)大可調(diào)范圍分程控制用于擴(kuò)大可調(diào)范圍示例一示例二示例三第六節(jié)第六節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.1.基本原理基本原理2.2.基本結(jié)構(gòu)和性能分析基本結(jié)構(gòu)和性能分析 選擇器位于兩個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器之間選擇器位于兩個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器之間 選擇器位于幾個(gè)檢測變送環(huán)節(jié)與控制器之間選擇器位于幾個(gè)檢測變送環(huán)節(jié)與控制器之間 利用選擇器實(shí)現(xiàn)非線性控制規(guī)律利用選擇器實(shí)現(xiàn)非線性控制規(guī)律二、選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的結(jié)合二、選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的結(jié)合1.1.選擇性控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)的結(jié)合選擇性控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)的結(jié)合 具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng)具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng) 從動量供應(yīng)不足時(shí)的比值控制系統(tǒng)從動量供應(yīng)不足時(shí)的比值控制系統(tǒng)2.2.選擇性控制系統(tǒng)與分程控制系統(tǒng)的結(jié)合選擇性控制系統(tǒng)與分程控制系統(tǒng)的結(jié)合3.3.補(bǔ)充燃料的選擇性控制系統(tǒng)補(bǔ)充燃料的選擇性控制系統(tǒng)三、選擇性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題三、選擇性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題1.1.選擇器類型的選擇選擇器類型的選擇2.2.控制器的選擇控制器的選擇3.3.防積分飽和防積分飽和選擇性控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果第七節(jié)第七節(jié) 雙重控制系統(tǒng)雙重控制系統(tǒng)一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析一、基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析1.1.基本原理和結(jié)構(gòu)基本原理和結(jié)構(gòu)2.2.性能分析性能分析 增加開環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性增加開環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 提高雙重控制系統(tǒng)的工作頻率提高雙重控制系統(tǒng)的工作頻率 動靜結(jié)合，快慢結(jié)合，急則治標(biāo)，緩則治本動靜結(jié)合，快慢結(jié)合，急則治標(biāo)，緩則治本二、雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題二、雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問題1.1.主、副操縱變量的選擇主、副操縱變量的選擇2.2.主、副控制器的選擇主、副控制器的選擇3.3.主、副控制器正反作用的選擇主、副控制器正反作用的選擇4.4.雙重控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)雙重控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)5.5.雙重控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定雙重控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定第八節(jié)第八節(jié) 基于模型計(jì)算的控制系統(tǒng)基于模型計(jì)算的控制系統(tǒng)一、根據(jù)模型計(jì)算測量值的控制系統(tǒng)一、根據(jù)模型計(jì)算測量值的控制系統(tǒng)1.1.質(zhì)量流量的控制質(zhì)量流量的控制2.2.熱量控制熱量控制3.3.內(nèi)回流控制內(nèi)回流控制二、根據(jù)模型計(jì)算設(shè)定值的控制系統(tǒng)二、根據(jù)模型計(jì)算設(shè)定值的控制系統(tǒng)1.1.具有壓力補(bǔ)償?shù)臏囟瓤刂凭哂袎毫ρa(bǔ)償?shù)臏囟瓤刂?.2.離心壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)離心壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)3.3.根據(jù)計(jì)算指標(biāo)控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)根據(jù)計(jì)算指標(biāo)控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)三、非線性控制三、非線性控制1.1.補(bǔ)償被控對象的非線性補(bǔ)償被控對象的非線性 采用控制閥的非線性流量特性補(bǔ)償采用控制閥的非線性流量特性補(bǔ)償 采用非線性控制規(guī)律進(jìn)行補(bǔ)償采用非線性控制規(guī)律進(jìn)行補(bǔ)償 采用串級控制系統(tǒng)采用串級控制系統(tǒng)2.2.位式控制位式控制3.3.滿足一定控制要求而引入的非線性滿足一定控制要求而引入的非線性第二章結(jié)束謝謝！控制系統(tǒng)框圖GC2(s)GF1(s)GF2(S)GM2(s)GM1(s)GP1(s)GP2(s)GV(s)GC1(s)R1E1U2QY2Y1F1F2U1=R2E2YM1YM2串級控制系統(tǒng)的框圖串級控制系統(tǒng)的相關(guān)名詞術(shù)語主被控變量主被控變量主被控變量主被控變量y y1 1是要保持平穩(wěn)控制的主要被控變量。是要保持平穩(wěn)控制的主要被控變量。副被控變量副被控變量副被控變量副被控變量y y2 2是串級控制系統(tǒng)的輔助被控變量。是串級控制系統(tǒng)的輔助被控變量。主控制器、副控制器主控制器、副控制器主控制器、副控制器主控制器、副控制器的傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)GGc1c1(s s)、GGc2c2(s s)。主被控對象、副被控對象主被控對象、副被控對象主被控對象、副被控對象主被控對象、副被控對象傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)GGp1p1(s s)、GGp2p2(s s)。主被控變量的檢測變送環(huán)節(jié)主被控變量的檢測變送環(huán)節(jié)GGm1m1(s s)、副被控變量的檢測變送環(huán)節(jié)副被控變量的檢測變送環(huán)節(jié)GGm2m2(s s)。主被控變量的測量值主被控變量的測量值y ym1m1、副被控變量的測量值副被控變量的測量值y ym2m2。F F1 1和和F F2 2分別是分別是進(jìn)入主、副被控對象的擾動進(jìn)入主、副被控對象的擾動進(jìn)入主、副被控對象的擾動進(jìn)入主、副被控對象的擾動。擾動通道傳遞函數(shù)分別為。擾動通道傳遞函數(shù)分別為GGf1f1(s s)和和GGf2f2(s s)。由由GGc2c2(s s)、G Gv v(s s)、GGp2p2(s s)和和GGm2m2(s s)組成的控制回路稱為組成的控制回路稱為副回路，或副環(huán)副回路，或副環(huán)副回路，或副環(huán)副回路，或副環(huán)。由由GGc1c1(s s)和副回路、和副回路、GGp1p1(s s)和和GGm1m1(s s)組成的控制回路稱組成的控制回路稱為主回路，或主環(huán)為主回路，或主環(huán)為主回路，或主環(huán)為主回路，或主環(huán)。串級控制系統(tǒng)中有關(guān)的傳遞函數(shù)如下：串級控制系統(tǒng)中有關(guān)的傳遞函數(shù)如下：串級控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)GC2(s)GF1(s)GF2(S)GM2(s)GM1(s)GP1(s)GP2(s)GV(s)GC1(s)R1E1U2QY2Y1F1F2U1=R2E2YM1YM2GC2(s)GF1(s)GF2(S)GM1(s)GP1(s)GP2(s)GV(s)U2QY2Y1F1F2E2YM2R2串級控制框圖提高系統(tǒng)工作效率下一頁上一頁工作效率和其他參數(shù)的關(guān)系串級控制框圖示例一示例二示例三示例四示例五防積分飽和串級控制框圖串級控制框圖方案二方案一與單回路液位控制的區(qū)別下一頁下一頁下一頁下一頁示例一示例二下一頁下一頁下一頁下一頁計(jì)算公式前饋與反饋控制的比較前饋控制框圖下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁下一頁上一頁上一頁示例二示例一示例二示例一正常：正常：TC控制閥u1=kc1e1+u1/(Tis+1)Tis/(Tis+1)u1=kc1e1u1/e1=(Tis+1)/Tis PI作用作用而而LC：u2=kc2e2+u1/(Tis+1)u1u2異常：異常：e2反向時(shí)反向時(shí)u2=kc2e2+u1/(Tis+1)u2 滿足同步要求滿足同步要求TCLCTYu1u2控制閥下一頁上一頁下一頁上一頁