《過程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件

《過程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件,過程控制工程,過程,控制工程,邵裕森,主編,PPT,課件 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8.2 相對增益相對增益對于一個具有對于一個具有N個被控變量和個被控變量和N個控制變量的過程，個控制變量的過程，可以有可以有N！種不同構(gòu)成方式來組成！種不同構(gòu)成方式來組成N！個不同的控制方！個不同的控制方案，分析全部案，分析全部N！個控制方案中系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，可以！個控制方案中系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，可以選出關(guān)聯(lián)最小的控制方案。相對增益是描述耦合程度選出關(guān)聯(lián)最小的控制方案。相對增益是描述耦合程度的一種方法。的一種方法。一、相對增益的定義一、相對增益的定義第一放大系數(shù)第一放大系數(shù)：在相互耦合的控制回路中，使其他：在相互耦合的控制回路中，使其他各控制量各控制量 都保持不變，即其他都保持不變，即其他通道開路（不控制），只改變所考慮的那個控制量通道開路（不控制），只改變所考慮的那個控制量 即改變控制量即改變控制量 ，一個，一個 時所得到時所得到 的變化量的變化量與與 改變量之比，稱為改變量之比，稱為 到到 通道的第一放大通道的第一放大過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章系數(shù)，即系數(shù)，即第二放大系數(shù)第二放大系數(shù)：其他被控量保持不變，即其他回路：其他被控量保持不變，即其他回路閉合，只改變所要考慮的那個被控量閉合，只改變所要考慮的那個被控量 ，控制量，控制量對被控量對被控量 的開環(huán)增益的開環(huán)增益過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章和和 間的相對增益間的相對增益 為為這是布里斯托兒這是布里斯托兒(Bristol)首先提出的相對增益的概念。首先提出的相對增益的概念。它能揭示多變量耦合系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)系，可以確定變量它能揭示多變量耦合系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)系，可以確定變量間的配對選擇，判斷該系統(tǒng)是否需要解耦。間的配對選擇，判斷該系統(tǒng)是否需要解耦。這樣可以求得相對增益矩陣這樣可以求得相對增益矩陣過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章二、相對增益的計算二、相對增益的計算穩(wěn)態(tài)方程:式中：式中：表示第表示第 個被控量相對于第個被控量相對于第 個控制量個控制量的靜態(tài)增益。的靜態(tài)增益。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章同理可得：同理可得：對于高階多變量系統(tǒng)對于高階多變量系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章其中其中det K 是矩陣是矩陣K 的行列式；的行列式；Kij是矩陣是矩陣K 的代數(shù)余子式的代數(shù)余子式。相對增益的性質(zhì)：相對增益的性質(zhì)：相對增益矩陣中每行或每列的總和均為相對增益矩陣中每行或每列的總和均為1；過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章l對于22系統(tǒng)，當kij為正的個數(shù)是奇數(shù)時，所有的相對增益都在01之間，稱為正耦合；l當kij為正的個數(shù)是偶數(shù)時，存在相對增益小于0，稱為負耦合。相對增益的物理意義：相對增益的物理意義：在這種情況下，穩(wěn)態(tài)增益的符號隨著其它回路狀態(tài)的改變（開環(huán)、閉環(huán)）而不同過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章在這種情況下，當其它回路都開環(huán)時，穩(wěn)態(tài)增益為0。在這種情況下，其它回路閉環(huán)時的穩(wěn)態(tài)增益比開環(huán)時要大。在這種情況下，其它回路的開環(huán)與在這種情況下，其它回路的開環(huán)與閉環(huán)對穩(wěn)態(tài)增益的大小沒有影響閉環(huán)對穩(wěn)態(tài)增益的大小沒有影響。是否表示回路間沒有關(guān)連？過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章在這種情況下，其它回路開環(huán)時的穩(wěn)態(tài)增益比閉環(huán)時要大。在這種情況下，其它回路閉環(huán)時的穩(wěn)在這種情況下，其它回路閉環(huán)時的穩(wěn)態(tài)增益為態(tài)增益為0。無法進行多回路控制。無法進行多回路控制過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章三、變量配對：三、變量配對：l不能選擇 的變量配對l不能選擇 的變量配對l不能選擇 的變量配對l應該選擇 最接近1的變量配對過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章變量配對舉例（調(diào)和過程）：變量配對舉例（調(diào)和過程）：是非線性系統(tǒng)！過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章1.計算靜態(tài)增益計算靜態(tài)增益：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2.計算一個相對增益：計算一個相對增益：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3.構(gòu)造相對增益矩陣：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章假設：穩(wěn)態(tài)工作點(Q10,Q20,Q0,C0)；C1 C0 C2過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章l經(jīng)合適輸入輸出變量配對后，若關(guān)聯(lián)不大，經(jīng)合適輸入輸出變量配對后，若關(guān)聯(lián)不大，則可采用常規(guī)的多個單回路則可采用常規(guī)的多個單回路PID控制；控制；l盡管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)嚴重，但主要控制通道動盡管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)嚴重，但主要控制通道動態(tài)特性相差較大，則可通過調(diào)整態(tài)特性相差較大，則可通過調(diào)整PID參數(shù)，參數(shù)，使各回路的工作頻率拉開；使各回路的工作頻率拉開；l若系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)嚴重，而且動態(tài)特性相近，若系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)嚴重，而且動態(tài)特性相近，則需要進行解耦設計。則需要進行解耦設計。多變量控制系統(tǒng)設計多變量控制系統(tǒng)設計過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8.3解耦控制系統(tǒng)設計解耦控制系統(tǒng)設計一、解耦條件一、解耦條件由下圖可知由下圖可知令令可得到可得到過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章對于多輸入多輸出的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)解耦的條件是：對于多輸入多輸出的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)解耦的條件是：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞矩陣必須是一個對角線矩陣系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞矩陣必須是一個對角線矩陣，即，即閉環(huán)系統(tǒng)解耦時的閉環(huán)傳遞矩陣閉環(huán)系統(tǒng)解耦時的閉環(huán)傳遞矩陣 是一個對角線是一個對角線矩陣，因此矩陣，因此 也是對角線矩陣，所以解耦系統(tǒng)也是對角線矩陣，所以解耦系統(tǒng)的開環(huán)傳遞矩陣的開環(huán)傳遞矩陣 也必須是對角線矩陣。也必須是對角線矩陣。為了實現(xiàn)解耦，必須在多變量控制系統(tǒng)中引入解耦裝為了實現(xiàn)解耦，必須在多變量控制系統(tǒng)中引入解耦裝置，此時多變量解耦控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞矩陣置，此時多變量解耦控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞矩陣式中式中 表示解耦系統(tǒng)的開環(huán)傳遞矩陣表示解耦系統(tǒng)的開環(huán)傳遞矩陣 表示解耦裝置矩陣表示解耦裝置矩陣過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章控制器傳遞矩陣控制器傳遞矩陣 為對角線矩陣，因此，要為對角線矩陣，因此，要使使 為對角線矩陣，只要為對角線矩陣，只要 與與 的乘積的乘積為對角線矩陣即可。為對角線矩陣即可。解耦控制解耦控制就是通過解耦環(huán)節(jié)，使存在耦合的多就是通過解耦環(huán)節(jié)，使存在耦合的多變量控制系統(tǒng)變?yōu)橄嗷オ毩⒌膯巫兞靠刂葡到y(tǒng)。變量控制系統(tǒng)變?yōu)橄嗷オ毩⒌膯巫兞靠刂葡到y(tǒng)。下面討論幾種常用的解耦方法。下面討論幾種常用的解耦方法。1前饋補償解耦設計前饋補償解耦設計前饋補償解耦是最早用于多變量耦合控制系統(tǒng)前饋補償解耦是最早用于多變量耦合控制系統(tǒng)的解耦方法，是利用前饋控制原理實現(xiàn)解耦。的解耦方法，是利用前饋控制原理實現(xiàn)解耦。圖圖7.39所示為應用前饋環(huán)節(jié)實現(xiàn)（二變量）解所示為應用前饋環(huán)節(jié)實現(xiàn)（二變量）解耦的系統(tǒng)框圖。耦的系統(tǒng)框圖。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章圖圖7.39 前饋補償解耦系統(tǒng)框圖前饋補償解耦系統(tǒng)框圖G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N21(s)N12(s)+根據(jù)不變性原理可得根據(jù)不變性原理可得U1(s)G21(s)+U1(s)N21(s)G22(s)=0U2(s)G12(s)+U2(s)N12(s)G11(s)=0過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章求得解耦環(huán)節(jié)的數(shù)學模型求得解耦環(huán)節(jié)的數(shù)學模型圖圖7.39 前饋補償解耦系統(tǒng)框圖前饋補償解耦系統(tǒng)框圖G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N21(s)N12(s)+過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章圖圖7.40 雙變量解耦系統(tǒng)框圖雙變量解耦系統(tǒng)框圖G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N11(s)N21(s)N12(s)N22(s)+2對角矩陣解耦設計對角矩陣解耦設計對角矩陣設計法是設計一個解耦器，使解耦器的對角矩陣設計法是設計一個解耦器，使解耦器的傳遞函數(shù)陣與被控過程的傳遞函數(shù)陣的乘積成為對角傳遞函數(shù)陣與被控過程的傳遞函數(shù)陣的乘積成為對角陣，以消除多變量被控過程變量之間的相互耦合。陣，以消除多變量被控過程變量之間的相互耦合。例例過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章對對被被控控過過程程的的兩兩個個輸輸入入量量和和輸輸出出量量之之間間的的關(guān)關(guān)系系,可以列出一組描述對象特性的方程：可以列出一組描述對象特性的方程：Y1(s)=G11(s)Uc1(s)+G12(s)Uc2(s)Y2(s)=G21(s)Uc1(s)+G22(s)Uc2(s)G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N11(s)N21(s)N12(s)N22(s)+Uc1(s)Uc2(s)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章可簡寫成：可簡寫成：Y(s)=G(s)Uc(s)式式中中Y(s)為為輸輸出出向向量量，Uc(s)為為輸輸入入向向量量，而而G(s)稱為對象的傳遞矩陣。稱為對象的傳遞矩陣。將此方程組寫成矩陣形式，便是將此方程組寫成矩陣形式，便是過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章解耦環(huán)節(jié)解耦環(huán)節(jié)N(s)接在調(diào)節(jié)器和對象接在調(diào)節(jié)器和對象G(s)之間：之間：Uc1(s)=N11(s)U1(s)+N12(s)U2(s)Uc2(s)=N21(s)U1(s)+N22(s)U2(s)G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N11(s)N21(s)N12(s)N22(s)+Uc1(s)Uc2(s)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章可簡寫成：可簡寫成：式式中中Uc(s)為為輸輸出出向向量量，U(s)為為輸輸入入向向量量，而而N(s)稱為解耦器的傳遞矩陣。稱為解耦器的傳遞矩陣。將此方程組寫成矩陣形式，便是將此方程組寫成矩陣形式，便是過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章 這時調(diào)節(jié)器輸出的控制作用這時調(diào)節(jié)器輸出的控制作用U(s)與被調(diào)節(jié)量與被調(diào)節(jié)量Y(s)的關(guān)聯(lián)可用矩陣表達：的關(guān)聯(lián)可用矩陣表達：G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)Y2(s)X1X2+-+-N11(s)N21(s)N12(s)N22(s)+Uc1(s)Uc2(s)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章之積是對角陣：之積是對角陣：則有則有說明說明Y1、Y2之間解耦。據(jù)此條件可求解耦陣：之間解耦。據(jù)此條件可求解耦陣：中，中，如果如果過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章實現(xiàn)對角解耦之后的等效系統(tǒng)框圖：實現(xiàn)對角解耦之后的等效系統(tǒng)框圖：G11(s)Y1(s)U1(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)X1+-+-X2Y2(s)7.8.2.3 單位矩陣解耦設計單位矩陣解耦設計使解耦陣與對象陣的乘積成為單位陣：使解耦陣與對象陣的乘積成為單位陣：如果在對角解耦中如果在對角解耦中過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章則實現(xiàn)單位解耦之后的等效系統(tǒng)框圖：則實現(xiàn)單位解耦之后的等效系統(tǒng)框圖：實現(xiàn)單位解耦的好處是：使對象的特性等效為實現(xiàn)單位解耦的好處是：使對象的特性等效為1，從而控制特性得到改善。但解耦陣的函數(shù)復雜化。從而控制特性得到改善。但解耦陣的函數(shù)復雜化。1Y1(s)U1(s)1U2(s)Gc2(s)Gc1(s)X1+-+-X2Y2(s)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8.3解耦控制的進一步討論解耦控制的進一步討論 解耦設計的目的是為了能構(gòu)成獨立的單回路控制解耦設計的目的是為了能構(gòu)成獨立的單回路控制系統(tǒng)，獲得滿意的控制性能。在設計解耦器時，需要系統(tǒng)，獲得滿意的控制性能。在設計解耦器時，需要根據(jù)實際情況特別注意以下問題：根據(jù)實際情況特別注意以下問題：1控制變量與被控變量的配對控制變量與被控變量的配對存在耦合的被控過程中，一個控制變量會影響多存在耦合的被控過程中，一個控制變量會影響多個被控變量。設計解耦時，首先要確定每個被控變量個被控變量。設計解耦時，首先要確定每個被控變量被哪個控制變量控制最合理，即解決耦合過程中被控被哪個控制變量控制最合理，即解決耦合過程中被控變量與控制變量之間的配對問題。變量與控制變量之間的配對問題。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Y2(s)+對匹配關(guān)系比較明顯的多變量對象，憑經(jīng)驗就可對匹配關(guān)系比較明顯的多變量對象，憑經(jīng)驗就可確定控制變量與被控參數(shù)之間的配對關(guān)系；而對關(guān)聯(lián)確定控制變量與被控參數(shù)之間的配對關(guān)系；而對關(guān)聯(lián)關(guān)系比較復雜的多變量對象，則用相對增益法評價變關(guān)系比較復雜的多變量對象，則用相對增益法評價變量之間的耦合程度。即哪個通道相對增益最大，則此量之間的耦合程度。即哪個通道相對增益最大，則此通道的輸入與輸出為最佳控制配對，其它通道用解耦通道的輸入與輸出為最佳控制配對，其它通道用解耦消除。消除。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2部分解耦部分解耦所謂部分解耦是指：對耦合關(guān)系復雜的對象，所謂部分解耦是指：對耦合關(guān)系復雜的對象，只對部分耦合通道采取解耦措施。只對部分耦合通道采取解耦措施。從解耦器函數(shù)的求解可以看出，解耦器的實現(xiàn)從解耦器函數(shù)的求解可以看出，解耦器的實現(xiàn)比較復雜。為了降低成本，可以只對部分耦合通道比較復雜。為了降低成本，可以只對部分耦合通道采取解耦措施。當然，部分解耦的控制性能比完全采取解耦措施。當然，部分解耦的控制性能比完全解耦過程要差一點。解耦過程要差一點。部分解耦是一種有選擇的解耦，使用時必須首部分解耦是一種有選擇的解耦，使用時必須首先確定哪些過程需要解耦，選擇的依據(jù)有兩條：先確定哪些過程需要解耦，選擇的依據(jù)有兩條：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章被控變量的相對重要性被控變量的相對重要性 控制過程中各被控變量的重要性是不同的。對那控制過程中各被控變量的重要性是不同的。對那些重要的被控變量，控制要求高，最好采用解耦環(huán)節(jié)些重要的被控變量，控制要求高，最好采用解耦環(huán)節(jié)消除或減少其它輸入對它的耦合。消除或減少其它輸入對它的耦合。如圖精餾工藝如圖精餾工藝中，若對塔頂產(chǎn)品中，若對塔頂產(chǎn)品的純度指標遠高于的純度指標遠高于對塔底產(chǎn)品的純度對塔底產(chǎn)品的純度要求，可采用前饋要求，可采用前饋補償環(huán)節(jié)只消除補償環(huán)節(jié)只消除U2對對T1的耦合。的耦合。圖圖7.37 精餾塔溫度控制系統(tǒng)精餾塔溫度控制系統(tǒng)再沸器再沸器回流回流QL塔底產(chǎn)品塔底產(chǎn)品QW精精 餾餾 塔塔 T2C T2T T1C蒸汽蒸汽QS進料進料F塔頂產(chǎn)品塔頂產(chǎn)品QDu2 T1T冷凝器冷凝器回流罐回流罐U2T1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章被控變量的響應速度被控變量的響應速度 對象的各個被控變量對輸入的響應速度是不一樣對象的各個被控變量對輸入的響應速度是不一樣的。響應快的被控變量受響應慢的變量的影響小，而的。響應快的被控變量受響應慢的變量的影響小，而響應慢的變量受來自響應快的變量的影響大。響應慢的變量受來自響應快的變量的影響大。如溫度、成分等變量響應較慢，壓力、流量等變?nèi)鐪囟取⒊煞值茸兞宽憫^慢，壓力、流量等變量響應較快。量響應較快。因此，在部分解因此，在部分解耦設計時，往往對響耦設計時，往往對響應慢的變量受到的耦應慢的變量受到的耦合進行解耦。合進行解耦。G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Y2(s)+過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3解耦環(huán)節(jié)的簡化解耦環(huán)節(jié)的簡化從對象的傳遞函數(shù)求得解耦裝置的數(shù)學模型，對從對象的傳遞函數(shù)求得解耦裝置的數(shù)學模型，對象傳遞函數(shù)越復雜，解耦環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)也越復雜，象傳遞函數(shù)越復雜，解耦環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)也越復雜，實現(xiàn)越困難。如果對求出的解耦環(huán)節(jié)進行適當簡化，實現(xiàn)越困難。如果對求出的解耦環(huán)節(jié)進行適當簡化，可使解耦易于實現(xiàn)。可使解耦易于實現(xiàn)。簡化可以從以下兩個方面考慮：簡化可以從以下兩個方面考慮：在高階系統(tǒng)中，如果存在小時間常數(shù)，它與其在高階系統(tǒng)中，如果存在小時間常數(shù)，它與其它時間常數(shù)的比值小于它時間常數(shù)的比值小于1/10左右時，可將小時間常數(shù)左右時，可將小時間常數(shù)忽略，從而降低解耦模型階數(shù)；如果幾個時間常數(shù)值忽略，從而降低解耦模型階數(shù)；如果幾個時間常數(shù)值相近，也可取同一值代替。相近，也可取同一值代替。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章例如某被控過程的傳遞函數(shù)陣為：例如某被控過程的傳遞函數(shù)陣為：按照上面的簡化原則可以簡化成：按照上面的簡化原則可以簡化成：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章省略解耦函數(shù)的動態(tài)部分，只采用靜態(tài)解耦。省略解耦函數(shù)的動態(tài)部分，只采用靜態(tài)解耦。例如一個例如一個22的系統(tǒng)，求出的解耦環(huán)節(jié)傳遞矩陣的系統(tǒng)，求出的解耦環(huán)節(jié)傳遞矩陣為：為：如只采用靜態(tài)解耦，則：如只采用靜態(tài)解耦，則：顯然，解耦環(huán)節(jié)簡化為比例環(huán)節(jié)，更容易實現(xiàn)。顯然，解耦環(huán)節(jié)簡化為比例環(huán)節(jié)，更容易實現(xiàn)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章試試驗驗表表明明，當當對對象象各各通通道道的的動動特特性性相相等等或或相相近近時時，用靜態(tài)解耦能滿意地解決耦合問題。用靜態(tài)解耦能滿意地解決耦合問題。由由于于對對象象特特性性的的測測試試或或推推算算都都是是忽忽略略了了一一些些因因素素取取得得的的近近似似值值，因因而而求求得得的的解解耦耦裝裝置置的的數(shù)數(shù)學學模模型型往往往往是是近近似似的的，加加之之實實現(xiàn)現(xiàn)時時的的誤誤差差，很很難難做做到到理理想想的的“全全解耦解耦”。G11(s)Y1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Y2(s)+過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點控制特點控制特點 串級串級兩控制器串聯(lián)兩控制器串聯(lián)兩閉合回路形兩閉合回路形成內(nèi)外環(huán)成內(nèi)外環(huán)解決對象滯后大，干擾解決對象滯后大，干擾作用強而頻繁，負荷變作用強而頻繁，負荷變化大的問題化大的問題 前饋前饋 開環(huán)控制開環(huán)控制對特定干擾加補償器對特定干擾加補償器 反饋反饋 反饋回路和開反饋回路和開環(huán)的補償回路環(huán)的補償回路疊加而成疊加而成在干擾頻繁，對象有較在干擾頻繁，對象有較大滯后時，對主要干擾大滯后時，對主要干擾加補償器加補償器總結(jié)總結(jié)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點控制特點控制特點 大滯后大滯后 采樣控制；采樣控制；Simth預估補預估補償控制償控制調(diào)一調(diào)、等一等；調(diào)一調(diào)、等一等；利用預估器提前做利用預估器提前做出響應、提前控制出響應、提前控制 比值比值 單閉環(huán)單閉環(huán)雙閉環(huán)雙閉環(huán)變比值變比值實現(xiàn)幾個流量參數(shù)實現(xiàn)幾個流量參數(shù)符合一定比例關(guān)系符合一定比例關(guān)系 均勻均勻 簡單均勻控制簡單均勻控制串級均勻控制串級均勻控制對兩個有控制矛盾對兩個有控制矛盾的被控變量，進行的被控變量，進行協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點控制特點控制特點 分程分程 一個控制器一個控制器對多個控制閥對多個控制閥 解耦解耦 多個控制回路多個控制回路對一個控制閥對一個控制閥實現(xiàn)多個操實現(xiàn)多個操縱量協(xié)調(diào)操作縱量協(xié)調(diào)操作實現(xiàn)多個被控變實現(xiàn)多個被控變量選擇控制量選擇控制 選擇選擇 前饋解耦前饋解耦對角矩陣解耦對角矩陣解耦單位矩陣解耦單位矩陣解耦解除控制回路解除控制回路間的耦合影響間的耦合影響