過程控制第4章串級控制系統(tǒng)

1、過程控制 第四章 復雜控制系統(tǒng)第四章第四章 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)（SISO） -結構簡單、設備投資少； -應用廣泛：占過程控制系統(tǒng)總數(shù)的80%左右； -是過程控制系統(tǒng)的基礎； -難以解決復雜問題；復雜控制系統(tǒng) 凡在控制系統(tǒng)中采用兩個或兩個以上檢測元件和變送器，或控制器，或執(zhí)行器，完成一些復雜的或特殊的控制任務，這樣的系統(tǒng)被稱為復雜控制系統(tǒng)。常見的復雜控制系統(tǒng)類型 串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、選擇性與分程控制系統(tǒng)等。4.1 4.1 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)的工作原理及分析工藝要求工藝要求：氧化率達到：氧化率達到97%97%以上，為此要將氧化

2、爐溫度控以上，為此要將氧化爐溫度控制在制在。8405 C 氨氧化過程的溫度控制氨氧化過程的溫度控制氨氧化過程的溫度控制方案1 氨氧化過程的溫度單回路控制方案2 氨氧化過程的流量單回路控制方案1，最大偏差為 （手動時最大偏差為 ），該方案雖然包含了全部擾動，但調節(jié)通道滯后大，對于氨氣總管壓力和流量的頻繁變化不能及時克服。 1030方案2， 工藝提供氨氣流量變化1%，氧化爐溫度變化64，該方案能夠迅速克服氨氣流量的干擾，這樣把氨氣流量變化克服在影響反應溫度之前，但偏差仍有 ，因為氧化爐的其他干擾，如空氣量、觸煤老化等問題。 8氨氧化過程的溫度控制氨氧化過程的溫度控制方案三，氨氧化過程的溫度串級控制

3、方案3是溫度為主參數(shù)，流量為副參數(shù)的串級調節(jié)系統(tǒng)。由溫度調節(jié)器來決定氨氣的需要量，即流量調節(jié)器的給定值由溫度調節(jié)器的需要來決定，而氨氣的實際量是由流量調節(jié)系統(tǒng)決定的。該系統(tǒng)是反應溫度信號自動地校正流量調節(jié)器給定值的方案，即串級調節(jié)系統(tǒng)。串級調節(jié)系統(tǒng)方塊圖：（1）主參數(shù)（主被控變量y1）：生產工藝過程中主要控制的工藝指標，在串級調節(jié)系統(tǒng)起主導作用的那個被調參數(shù)即為主參數(shù)，圖氧化爐反應溫度。（2）副參數(shù)（副被控變量y2）：影響主被控變量的主要中間變量（如氨氣流量）。（3）主被控對象（Gp1(s)）：為生產中所要控制的、由主參數(shù)表征其主要特性的工藝生產設備（如氧化爐）。一般指副參數(shù)檢測點到主參數(shù)檢測

4、點的全部工藝設備。方塊圖及常用名詞主回路副回路（4）副被控對象（Gp2(s)）：調節(jié)閥到副參數(shù)測量點之間的工藝設備，如流量調節(jié)閥至檢測點之間的管道。（5）主調節(jié)器（Gc1(s)）：在系統(tǒng)中起主導作用，為恒定主參數(shù)設置的調節(jié)器。主調節(jié)器按主參數(shù)與給定值的偏差而動作，其輸出作為副參數(shù)的給定值。如TC。（6）副調節(jié)器（Gc2(s)）：給定值由主調節(jié)器的輸出所決定，輸出直接控制閥門。如FC。（7）主回路：把副回路等效成一個方框（環(huán)節(jié)）來看的整個回路。（8）副回路：由副調節(jié)器、調節(jié)閥、副對象、副測量元件組成的內環(huán)。干擾作用于副回路（設氨氣流量干擾F2增加）串級控制系統(tǒng)的工作過程圖圖4-6 4-6 干擾進

5、入副回路時串級調節(jié)系統(tǒng)方框圖干擾進入副回路時串級調節(jié)系統(tǒng)方框圖當干擾進入副回路，由于主、副回路的共同作用（作用方向相同，都是使氨氣流量調節(jié)閥開度減少），使副調節(jié)器的給定與測量兩方面變化加在一起，加速了克服干擾的能力。串級控制系統(tǒng)的工作過程干擾作用于主回路（設空氣流量干擾干擾作用于主回路（設空氣流量干擾F1F1增加）時增加）時圖4-7 干擾進入主回路時串級調節(jié)系統(tǒng)方框圖結論：結論：該調節(jié)方式從工作頻率來說要比單回路高得多，所以調節(jié)時間大該調節(jié)方式從工作頻率來說要比單回路高得多，所以調節(jié)時間大大縮短，并且最大超調量也大大減小。大縮短，并且最大超調量也大大減小。工作過程：工作過程：當空氣流量受干擾作

6、用增加時，造成氧化爐溫度增加，溫度當空氣流量受干擾作用增加時，造成氧化爐溫度增加，溫度調節(jié)器（反作用）輸出減小，也就是流量調節(jié)器（反作用）的給定值減小，調節(jié)器（反作用）輸出減小，也就是流量調節(jié)器（反作用）的給定值減小，這樣流量調節(jié)器輸出到氨氣流量調節(jié)閥的信號減小，從而使進入氧化爐的這樣流量調節(jié)器輸出到氨氣流量調節(jié)閥的信號減小，從而使進入氧化爐的氨氣量減小，使氧化爐的溫度減小、回復到設定值。氨氣量減小，使氧化爐的溫度減小、回復到設定值。串級控制系統(tǒng)的工作過程干擾作用于主回路（設空氣流量干擾作用于主回路（設空氣流量 干擾增加）時干擾增加）時總之，引入副回路有兩種目的：取主要干擾為副參數(shù)，起鎮(zhèn)定輸入

7、參數(shù)的作用（如氨氧化爐反應溫度調節(jié)）；取中間變量為副參數(shù)，起預報主參數(shù)變化的作用（如加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級）。假設 1)(1)()()(222222sGsTKsGKsGKsGmpppvvcc?1111)( 2222222222sTKsKKKTKKKKKKsGpppvcppvcpvcp) 1( 1; 111;12p2p2p2p2222222p222p2p略小于故KKTTKKKKKKKKKKKKKTTpvcpvcpvcpvc由方框圖，得串級控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為由方框圖，得串級控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為 a.串級控制系統(tǒng)工作頻率串級控制系統(tǒng)工作頻率串級控制等效方框圖串級控制等效方框圖?c)()(

8、)()(1)()()()()(1121121sGsGsGsGsGsGsGsRsYmppcppc0)()()()(11121sGsGsGsGmppc代入特征方程串代入特征方程串112211121212( ),( ),( ),( )( ),( )11CCCCVVmmPPPPPPGsKGsKGsKGsKKKGsGsT sT s 令：0)()()()(11121sGsGsGsGmppc?01)(0) 1)(1(0111112112121121121112212mppcppppmppcppmppppcKKKKsTTsTTKKKKsTsTKsTKsTKK022002ss?0112112112122ppmp

9、pcppppTTKKKKsTTTTs?串012122ppppTTTT212cascade1212PPPPTTTT b. 單回路控制系統(tǒng)工作頻率單回路控制系統(tǒng)工作頻率單回路控制系統(tǒng)方框圖單回路控制系統(tǒng)方框圖傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)12121( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )PPVCPPVCmGs Gs Gs GsG sGs Gs Gs Gs Gs 特征方程特征方程1210( )( )( )( )( )PPVCmGs Gs Gs Gs Gs根據(jù)特征方程有：根據(jù)特征方程有：根據(jù)標準二階函數(shù)有工作頻率：根據(jù)標準二階函數(shù)有工作頻率：1121212121010P2( )( )(s)( )

10、( )()CVPmPPPPCVPPmGs Gs GGs GsT T sTTsK K K KK 120122PPPPTTT T 2212single012112PPPPTTT T 121212( ),( ),( )( ),( )11CCVVmmPPPPPPGsKGsKGsKKKGsGsT sT s令令： 結論：副回路的存在可以提高控制系統(tǒng)的工作頻率，結論：副回路的存在可以提高控制系統(tǒng)的工作頻率， 改善控制質量。改善控制質量。212cascade1212PPPPTTTT 121212121212111cascadePPPPPPsinglePPPPPPTTT TTTTTT TTT 串級控制與單回路控

11、制系統(tǒng)工作頻率比較串級控制與單回路控制系統(tǒng)工作頻率比較212single1212PPPPTTT T 方框圖等效變換方框圖等效變換2.2.2 串級控制特性分析串級控制特性分析1 1）對干擾的抑制力度）對干擾的抑制力度 串級控制方框圖串級控制方框圖可見串級控制系統(tǒng)中進入副環(huán)擾動的等效擾動是單回路控制系統(tǒng)中進入副環(huán)擾動的 倍。靜態(tài)時，其值為 倍。同樣，串級控制系統(tǒng)在副環(huán)進入的擾動作用下，控制系統(tǒng)的余差為單回路控制系統(tǒng)余差的 倍。因此，串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入副回路擾動的影響，并使系統(tǒng)余差大大減小。)()()()(1/(1222sGsGsGsGmvpc2221()CVPmKK KK)()()()(1

12、/(1222sKsKsKsKmvpc串級調節(jié)系統(tǒng)的特點為：迅速克服進入副回路的干擾；由于副回路對象特性的改善，對進入主回路的干擾也有較強的克服作用；串級調節(jié)系統(tǒng)的副回路對非線性環(huán)節(jié)的補償，具有魯棒性，能適應負荷和操作條件的變化，具有一定的自適應能力；對流量控制系統(tǒng)實施精確地控制。在系統(tǒng)結構上，在系統(tǒng)結構上，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：主回路和串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：主回路和副回路；有兩個控制器：主控制器和副控制器；有兩個副回路；有兩個控制器：主控制器和副控制器；有兩個測量變送器。測量變送器。串級控制系統(tǒng)的特點設定值控制閥流 量控制器干擾測量變送溫 度控制器溫度對象干擾測量變送流量對象定值控

13、制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)的特點n串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，具有有一定的自適應能力。串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，具有有一定的自適應能力。n發(fā)生于副回路的內部干擾通常在它影響主被控變量之前，就由副控制器發(fā)生于副回路的內部干擾通常在它影響主被控變量之前，就由副控制器消除其影響了，因而對這類干擾具有較強的穩(wěn)定作用；消除其影響了，因而對這類干擾具有較強的穩(wěn)定作用； n過程的相位滯后由于有了副回路而顯著減小，這就改善了主回路的響應過程的相位滯后由于有了副回路而顯著減小，這就改善了主回路的響應速度，相當于縮小了主對象的時間常數(shù)；速度，相當于縮小了主對象的時間常數(shù)； n副過程增益變化的影響在副回路

14、內部被克服；副過程增益變化的影響在副回路內部被克服；n副回路可按主回路的需要對質量流向或能量流向實施精確的控制。副回路可按主回路的需要對質量流向或能量流向實施精確的控制。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 副變量的選擇副變量的選擇 主、副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律選擇主、副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律選擇防積分飽和防積分飽和串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計主副調節(jié)器正、反作用選擇主副調節(jié)器正、反作用選擇1.副變量的選擇p串級控制系統(tǒng)副參數(shù)的選擇及副回路的設計主副變量間應有一定的內在聯(lián)系系統(tǒng)的主要干擾應包圍在副回路中在可能的情況下，應使副環(huán)包圍更多的次要干擾副變量的選擇應考慮主副對象時間常數(shù)的匹配，防止共振的發(fā)生。即主

15、副時間常數(shù)不能太接近將被控對象中具有顯著非線性或時變特性的一部分歸于副對象中；當對象具有較大的純滯后而影響控制質量時，在選擇副變量時應使副環(huán) 盡量少包含純滯后或不包含純滯后需要流量實現(xiàn)精確跟蹤時，可選流量為副變量。2. 2. 主、副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律選擇主、副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律選擇 凡是設計串級控制系統(tǒng)的場合，對象特性總有較大的滯后，主調節(jié)器采主調節(jié)器采用三作用用三作用PIDPID控制控制規(guī)律是必要的。而副回路是隨動回路，允許存在余差副回路是隨動回路，允許存在余差。從這個角度來講，副調節(jié)器不需要積分作用，一般只采用一般只采用P P作用作用。如當溫度作副變量時，副調節(jié)器不宜加積分。這樣可以將副回路的

16、開環(huán)靜態(tài)增益調整的較大，以提高克服干擾的能力；如果要加入微分作用一定要采用“微分先行”，因為副回路是個隨動系統(tǒng)，設定值是經常變化的，調節(jié)器的微分作用，會引起調節(jié)閥的大幅跳動，并引起很大的超調。但是如果副回路是流量（或液體壓力）系統(tǒng)時，它們的開環(huán)靜態(tài)增益、時間常數(shù)都較小，并且系統(tǒng)存在高噪聲。因此在實際生產上，流量（或液體壓力）副調節(jié)器常采用PI作用，以減少系統(tǒng)的波動. 3.防積分飽和p 防積分飽和防積分飽和圖圖4-104-10串級控制主回路的防積分飽和串級控制主回路的防積分飽和主副調節(jié)器都有積分作用，可能產生積分飽和。副調節(jié)器的防積分飽和與單回路時相同，即接入外部積分反饋。上圖為主調節(jié)器的防積分

17、飽和。在一般情況下，主調節(jié)器的積分反饋應采用該調節(jié)器的輸出信號，即副調節(jié)器設定值r2。但在圖中，卻用副變量測量值ym2作為積分反饋信號。若副回路不存在偏差，主調節(jié)器實現(xiàn)的即是一般的比例積分控制。但如果副回路因某種約束（如閥位已到極端位置）、積分正反饋回路就被開路。ym1成為一個不受控制的獨立變量。主調節(jié)器因此失去積分作用，如同比例調節(jié)器那樣動作。 串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 下面進一步用算式來說明。 21112111mRcysTekru （4-17 ） 在穩(wěn)態(tài)時，上式可寫成11222ekyrecm （4-18）由圖可見：串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 由上式可見，副回路偏差將正比于主回

18、路偏差。當副回路偏差回到零時，主回路偏差也會回到零。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 4.主副調節(jié)器正、反作用選擇 當主、副變量在增加（或減?。r，為使主、副變量減?。ɑ蛟黾樱?，當主、副變量在增加（或減?。r，為使主、副變量減?。ɑ蛟黾樱?，要求控制閥的作用方向是一致的時候，主控制器應選擇反作用；反之選正要求控制閥的作用方向是一致的時候，主控制器應選擇反作用；反之選正作用。作用。設定值控制閥流 量控制器干擾測量變送溫 度控制器溫度對象干擾測量變送流量對象反反氣開調節(jié)器正、反作用選擇原則是要使系統(tǒng)稱為一個負反饋。一般有兩種選擇方法：邏輯推理方法和方邏輯推理方法和方塊圖法塊圖法。（一般用測量值和調節(jié)

19、器輸出關系來定義調節(jié)器的正反作用）邏輯推理法：對于單回路確定調節(jié)器正反作用步驟：首先根據(jù)生產安全要求，確定調節(jié)閥氣開、氣關形式；在確定當被調參數(shù)變化時，調節(jié)器輸出實現(xiàn)負反饋的作用方向；最后確定調節(jié)器的正、反作用。 首先根據(jù)生產安全要求，確定調節(jié)閥氣開、氣關形式；串級控制系統(tǒng)確定調節(jié)器的正反作用步驟串級控制系統(tǒng)確定調節(jié)器的正反作用步驟再確定副調節(jié)器的正、反作用；最后確定主調節(jié)器的正、反作用。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 以氧化爐反應溫度串級控制系統(tǒng)為例 串級調節(jié)系統(tǒng)原理圖 串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 (1) 副回路調節(jié)器的選擇副回路調節(jié)器的選擇 為保證調節(jié)閥出故障時，生產處于安全狀態(tài)，

20、調節(jié)閥選擇氣開閥調節(jié)閥選擇氣開閥。 設干擾使氨氣流量增加，即調節(jié)器測量值大于給定值，為保證系統(tǒng)的副反饋作用，調節(jié)器輸出必須減小，才能使調節(jié)閥開度減小。最終使流經調節(jié)閥的氨氣流量減小，恢復到給定值。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 (1) 副回路調節(jié)器的選擇副回路調節(jié)器的選擇 根據(jù)以上分析可知為滿足調節(jié)系統(tǒng)的負反饋作用，調節(jié)器的測量值增大，而輸出值減小與測量值成反比，因此調節(jié)器定為反調節(jié)器定為反作用。作用。 串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 調節(jié)閥的開關形式仍然保持副回路選擇形式，即選為氣開閥。(1) 主回路調節(jié)器的選擇主回路調節(jié)器的選擇副調節(jié)器的正反作用保持不變。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設

21、計 設主回路測量值氧化爐溫度增加，即主調節(jié)器測量值大于給定值，先假設主調節(jié)器為正作用，調節(jié)器輸出必然增大，也就是副調節(jié)器的給定值也增大。由于副調節(jié)器已選定為反作用，因此副調節(jié)器的輸出增大，使調節(jié)閥開度增大。最終使流經調節(jié)閥的氨氣流量增大，從而使氧化爐的溫度更高，整個系統(tǒng)成為正反饋，主參數(shù)不恢復到給定值。這說明主調節(jié)器作用選錯了，應采用反方向作用：反作用。 串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 2) 方框圖法這是利用控制系統(tǒng)方框圖中各環(huán)節(jié)的符號來確定控制器正、反作用的方法。因而首先須定義環(huán)節(jié)的“+”、“-”符號。環(huán)節(jié)正、負符號的定義是：凡是輸入增大環(huán)節(jié)正、負符號的定義是：凡是輸入增大導致輸出也增大為

22、導致輸出也增大為“+”+”，反之為，反之為“-”-”。如調節(jié)閥環(huán)節(jié)，對氣開閥，因為輸入信號增大輸出流量也增大，所以定義為“+”；氣關閥定義為“-”。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 這里講的輸入、輸出關系是指環(huán)節(jié)的靜態(tài)關系。假若將調節(jié)器看成僅以測量為輸入的環(huán)節(jié)，這個定義與調節(jié)器的正反作用是一致的。即輸入（指測量信號）增大輸出也增大為“+”（為正作用）。但考慮到在方框圖中控制器算式與比較環(huán)節(jié)是分開表達的。比較環(huán)節(jié)的測量通道占了一個“-”號，所以算式方框中的符號也要變號正作用取“-”號，反作用取“+” 號，如圖所示。 串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 串級調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)器作用形式確定方塊圖串級控制系

23、統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 仍以該系統(tǒng)為例，按照被控對象、調節(jié)閥、和測量變送元件性能，可得圖2.1-10有關方塊的符號。先討論副回路。為使副回路成為負反饋，顯然GC2方塊應取“+” 號，這表示副調節(jié)器取反作用。討論主回路時，假定副回路整個等效為一個具有“+” 號的環(huán)節(jié)。顯然為保證主回路的負反饋性能，GC1方塊也應取“+” 號，這表示主調節(jié)器取反作用。串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 圖2.1-10 串級調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)器作用形式確定方塊圖串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計 主、副控制器正反作用的選擇。主、副控制器正反作用的選擇。主、副控制器正、反作用的選擇順序應： -先副后主。 （1） 副控制器正、反作

24、用根據(jù)副回路的具體情況決定，而與主回路無關。 副環(huán)可以按照單回路控制系統(tǒng)確定正、反作用的方法來確定副控制器的正、反作用。 選擇原則：使得副回路構成負反饋。（2） 主控制器正、反作用根據(jù)主回路所包括的各環(huán)節(jié)來確定。 把副回路看成組成主回路的一個獨立環(huán)節(jié)。副回路的放大倍數(shù)可視為“正”。 因變送器一般為“正”，這樣主控制器的正負特性與主對象的正負特性一致。選擇原則：使得主回路構成負反饋。主、副控制器正反作用選擇順序：1、按照安全性、節(jié)約原料和介質特性確定調節(jié)閥的氣開、氣關形式2、在副回路中確定副調節(jié)器的正、反作用形式3、按照副回路環(huán)節(jié)為正，在主回路中確定主調節(jié)器的正、反作用形式選擇原則：使得系統(tǒng)構成

25、負反饋。4.1.3 串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定12串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定系統(tǒng)投系統(tǒng)投運運 參數(shù)整定參數(shù)整定 1. 系統(tǒng)投運系統(tǒng)投運和簡單控制系統(tǒng)的投運要求一樣，串級控制系統(tǒng)的投運的過程也必須保證無擾動切換。這里以電動單元組合儀表組成的系統(tǒng)為例，并采用先副回路后主回路的投運方式。具體步驟為：1）將主、副調節(jié)器切換開關都置于手動位置，副調節(jié)器處于外給定（主調節(jié)器始終為內給定）。2）用副調節(jié)器的手動撥盤操縱調節(jié)閥，使4.1.3 串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定生產處于要求的工況（即主變量接近設定值，且工況較平穩(wěn)）。這時可調整主調節(jié)器的手動撥盤，使副

26、調節(jié)器的偏差表頭指“零”，接著可將副調節(jié)器切換到自動位置。由于在手動狀況，電動調節(jié)器的自動輸出電流可以自動跟蹤手動電流，所以這個切換過程會是無擾動的。3）假定在主調節(jié)器切換到“自動”之前，主變量偏差已接近“零”，則可稍稍修正主調節(jié)器設定值，使偏差為“零”，并將主調節(jié)器切換4.1.3 串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定到“自動”，然后逐漸改變設定值使它恢復到規(guī)定值；假定在主調節(jié)器切換到“自動”之前，主變量存在較大偏差，一般的做法是手操主調節(jié)器輸出撥盤，使這一偏差減小后再進行上述操作。 4.1.3 串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定2. 參數(shù)整定參數(shù)整定串級調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定亦用

27、先副后主方式。因為副回路整定的要求較低，一般可參照單回路的方法來設置。有時為更好發(fā)揮副回路的快速作用，控制作用可調的強一些（相應的衰減比可略小于4 1）。整定主調節(jié)器的方法與單回路控制時相同。4.1.3 串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)投運及參數(shù)整定串級系統(tǒng)工程整定方法串級系統(tǒng)工程整定方法 -了解了解串級控制系統(tǒng)整定：確定主，副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律，使系統(tǒng)獲得最佳控制質量主回路：定值控制系統(tǒng)副回路：隨動控制系統(tǒng)兩個調節(jié)器相互聯(lián)系，整定比單回路復雜。工程整定方法：兩步法，逐步逼近法和一步法1. 兩步法 先副環(huán)，后主環(huán)。 適用于主副回路的工作頻率和操作周期相差很大，其動態(tài)聯(lián)系很小，可忽略不計時 1）在主

28、副回路閉合時，將主控制器置100%、 Ti置、Td 置0，然后按4:1衰減曲線法整定副環(huán)，記錄下比例度2s 及振蕩周期T2s 。 2）將副控制器置2s 、 Ti置、Td 置0，然后按4:1整定方法整定主環(huán)，記錄下比例度1s 及振蕩周期T1s。3）根椐得到的1s 、 T1s 、 2s 、T2s值，按單回控制系統(tǒng)衰減曲線法整定計算公式，計算出主、副控制器的、Ti 、Td。4）將計算所得參數(shù)按先副環(huán)、后主環(huán)；先比例再積分后微分的順序在控制器上放好，觀察控制過程曲線，如不夠滿意，可適當?shù)剡M行一些微調。 2. 逐步逼近法： 用于主、副過程對象時間常數(shù)相差不大時。 步驟為：（1）斷開主回路，視副回路為單回

29、路控制系統(tǒng)，求取副調節(jié)器的整定參數(shù);Ti;Td21（2）設置副調節(jié)器為（1）整定值，閉合主回路，把副回路視為一個等效環(huán)節(jié)，按單回路控制系統(tǒng)的方法求取主調節(jié)器整定值;Ti;Td11（4）若控制質量不達標，保持副調節(jié)器的整定值;Ti;Td22 ，按上述求取主調節(jié)器整定值;Ti;Td12 ，如此循環(huán)，逐步逼近，直至達標。 3. 一步法： 根據(jù)經驗先將副控制器參數(shù)一次放好（如下表），不再變動，然后按一般單回路系統(tǒng)整定方法，直接整定主控制器參數(shù)。 在整定過程中以犧牲副參數(shù)的質量指標的原則（副參數(shù)在允許的范圍內），使主參數(shù)達到規(guī)定的質量指標的要求。一步法副調節(jié)器P作用整定經驗值串級控制系統(tǒng)的投運串級控制系

30、統(tǒng)的投運投運的原則： （1）投運順序 先投副環(huán)，后投主環(huán)。 （2）無擾動投運 預置給定等于實際測量。 小結：串級控制系統(tǒng)設計小結：串級控制系統(tǒng)設計 1、串級控制系統(tǒng)概述被控對象被分成主對象和副對象兩個部分，兩部分對象是串聯(lián)的關系；有兩個調節(jié)器，主調節(jié)器和副調節(jié)器，并且串聯(lián)工作：主調節(jié)器的輸出作為副調節(jié)器的給定值輸入。2、串級控制系統(tǒng)工作過程在一次擾動，二次擾動作用下的過渡過程。3、串級控制系統(tǒng)的特點改善了對象的特性；提高系統(tǒng)的工作頻率；抑制二次擾動能力強；具有一定的自適應能力4、串級控制系統(tǒng)的設計 主要是副回路的設計 副環(huán)包含主要干擾且多一些的干擾；使非線性環(huán)節(jié)位于副環(huán)之中；不包括純滯后；應考慮主、副對象時間常數(shù)的匹配；經濟性和工藝5、串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 主回路是一個定值系統(tǒng)，采用PI或PID。 副回路是一個隨動系統(tǒng)，采用比例P作用。調節(jié)器正反作用選擇：調節(jié)閥，副調節(jié)器，主調節(jié)器順序進行 選擇原則：使得系統(tǒng)構成負反饋 工程整定方法：兩步法，逐步逼近法和一步法生產工藝及控制要求示例1：火力發(fā)