1、 第一篇 单回路控制系统第一章 单回路控制系统11 控制系统组成及控制性能指标 1 控制系统组成单回路控制系统由控制器、控制阀、测量变送器和受控对象四部分组成。 一 GC(s)一 V(s)一 GP(s) M一R一e一u一z一yf一名词术语及各环节功能介绍。受控对象:控制系统中反映操纵变量、扰动与受控变量之间关系的环节。控制阀:系统末级控制元件,执行器。2 性能指标过渡过程的几种情况: tyytyt(1).阶跃响应特征参数性能指标xtty()()2)(ptstpt2)(y1) 衰减比:表示衰减程度(相对稳定性) ,前后相邻波峰之比,衰减振荡 n1,发散振荡 n97%、炉温 840 5设计一简单温
2、度控制并包含了全部扰动、并能予以克服但对像 T大,反映迟钝、干扰大时,A 可达 10,不合要求、尤其对氨气总管压力波动频繁敏感 Q 氨变 1%, 变 64,从这点出发,炉T设计了氨流量定值控制 的 A=8说明除 外还有其它因素影炉T氨Q一一一氧化炉TCF响 ,且这些因素不包括在该控制回路中。生产中发现,若干炉T扰引起 变化时,若能及时调整 流量就有可能使 稳定(使炉 氨Q炉T根据 需要变化)即 控制器的设定值的大小应根据 控制氨Q炉 氨 炉的需要变化,这样就把温度控制器的输出接到氨流量控制器的给定上,从而构成了一种新的控制方案串级控制。方框图如下图所示: 一F2QNH3一NH3一QNH3一 T
3、一T一 F1T一-+一ym12R1-2、常用名词术语主变量 串级主要控制目标,起主导作用的变量1my副变量 为稳定主变量而引出的中间变量、对主变量影响2大副对象:表征副变量与操纵变量 Q 之间关系的通道特性主对象:表征主变量与副变量间关系的通道特性主控制器:接受主变量的偏差、输出作副控制器的设定值副控制器:接受副变量的偏差、输出去操纵阀门副回路:串级系统内部回路由副测变、副控制器、阀、副对象组成主回路:由主控制器、副回路时效对象(环节) 、主测量变送构成的反馈回路3.1.2、串级控制系统分析2、系统的鲁棒性通常用鲁棒性来描述控制质量对特性变化敏感度。串级系统由于副回路的存在,使其对副对象(含阀
4、)特性变化不敏感,所以说有一定适应能力,也是鲁棒性的表现。P87:深度负反馈的概念、副回路等效环节通过上述分析得出)1(,1 KSG串级控制的主要优点P88、a.b.c.d3.1.3、串级控制系统的设计1、副变量的选择副变量的选择是串级系统设计的关键,应能充分发挥串级的优点,为此考虑:a、 将主要干扰和变量多的干扰包括在副回路中b、 副对象的滞后不能太大、否则影响其响应的快速性c、 对象的非线性特性部分纳入副回路d、工艺上合理性与经济性例 1、讨论副变量的选择,对副回路的滞后性、工作频率的影响FCTP例 2、2、主、副控制器的选择a、主控制器的选择凡设计为串级系统都是比较重要的参数,控制质量要
5、求高,对象滞后大或干扰较大、不易控制,所以一般控制器均选 PID规律b、副控制器选择副控制器任务是以快速动作克服进入副回路的扰动,可以有一定余差,为不影响副回路快速响应,一般不加积分,采用P 规律,副控制器放大倍数可以整定得较大,对副变量校正能力强,可大大减少对主变量的影响。当副回路时间常数较大或有多个时间常数时也可以采用 PID 规律。3、防积分饱和调节器工作在开环状态时,e 存在、输出就变化,一直达系统能动上限或下限,主副调节器具有积分作用时,若偏差在某一方向持续不消除就有可能出现输出饱和现象,也要注意防止饱和。4、控制器正反作用的选择控制器正反作用在阀门开闭形式确定之后决定。方法有二:1
6、、系统工作原理判定随机设定一正或反作用,按系统动作原理跟踪控制信号一周看是否构成了负反馈。例(略)稳态 m=sp, 0,hQio hVLcespmQoi 正 作 用2、符号判定法各环节先规定好符号,然后以各环节符号相乘之积为负的原则判定。规定:气开阀为正,对象输入输出同向为正,正作用控制器为正号。气关阀为负,对象输入输出反向为负,反作用控制器为负号。测变在大多数情况下为正号。如上例:+-一VhQo-各环节符号之积为负,故控制器应为正号,所以为正作用调节器。由于测量元件在多数情况下是正向的随动系统,故可不予考虑,只令前项通道的三个环节符号之积为负即可。串级系统主副控制器的正反作用的选择(适用工作原理判定,一psCio举一例,先副后主。 )1.副调节器正反作用确定同单回路。2.确定主控制器正反作用,只与主对象的符号有关,主对象为正号,主控制器为反作用。主对象为负号,主控制器为正作用。这是由于副回路可以看成一个等效环节,该环节是由随动回路转化而来,它永远为正号,故不予考虑。所以主控制器的确定符号与副回路及控制阀符号无关。例 1 一-+- QH一Q一HLCFsp例 2 TC一一 FCT一 一sp一3.1.4、串级控制系统的投运及参数整定1、投运(以 DDZ-表为例)a、分步投运、先副后主副控置外给定,用副控手动使工况稳定,检查正反作用等开关