第四章 復合控制系統(tǒng)(簡)

1、第四章 復合控制系統(tǒng)1、復合控制系統(tǒng)的工作原理復合控制系統(tǒng)的工作原理2、前饋控制器的整定方法前饋控制器的整定方法第一節(jié)基本概念第一節(jié)基本概念n前（順）饋控制前（順）饋控制WM _ 前饋補償器傳函前饋補償器傳函WMWoWfFC+ WM 滿足上式，擾動量的影響能完全補償。滿足上式，擾動量的影響能完全補償。(6 15)fMofMofMoCW FW W FCWW WFC FWWW令，得n屬于開環(huán)控制，偏差得不到檢驗，很少單屬于開環(huán)控制，偏差得不到檢驗，很少單獨使用。通常與反饋控制結合，形成復合獨使用。通常與反饋控制結合，形成復合控制方式?？刂品绞?。第二節(jié)第二節(jié) 復合控制系統(tǒng)復合控制系統(tǒng)n前饋與反饋組合

2、而成的控制系統(tǒng)前饋與反饋組合而成的控制系統(tǒng)n適用適用 擾動量變化頻繁、幅度大，并且可測不可擾動量變化頻繁、幅度大，并且可測不可 控（如一次擾動量）?？兀ㄈ缫淮螖_動量）。n引入前饋不影響原反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。引入前饋不影響原反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一、前饋反饋控制方案一、前饋反饋控制方案例例1、加熱爐溫度控制系統(tǒng)（、加熱爐溫度控制系統(tǒng)（P189圖圖6-12）FFCTTTC進料進料 qfIT0前饋補償器前饋補償器前饋補償信號前饋補償信號燃料燃料 qbTFT出料出料WcWfWoWMWmIT0Tqf（進料量）（進料量）_+qb（燃料量）（燃料量） 例例2、設對象模型設對象模型16.22811.811;17.4

3、1221(6 15),17.41221ssofsMWeWesssWes 由式得 考察單回路系統(tǒng)和復合系統(tǒng)在相同擾動量考察單回路系統(tǒng)和復合系統(tǒng)在相同擾動量 （對例（對例1而言，就是而言，就是qf）下的輸）下的輸出情況出情況 ： （1）單回路控制系統(tǒng)）單回路控制系統(tǒng) （PID） ( )1( )f tt05010015020025030000.7Time(sec)yf(t)yfm = 0.5852 （2）復合控制系統(tǒng)（圖如例）復合控制系統(tǒng)（圖如例2 所示）所示） 050100150200250300-3-2-10123x 10-3Tim(sec)yf(t)yfm=

4、0.0029 二、前饋串級控制方案二、前饋串級控制方案 過程經常受到多個變化頻繁且劇烈的擾動過程經常受到多個變化頻繁且劇烈的擾動的影響；并且，生產過程對系統(tǒng)性能要求的影響；并且，生產過程對系統(tǒng)性能要求較高時，可以考慮前饋串級控制方案。較高時，可以考慮前饋串級控制方案。 該方案可以明顯抑制一次擾動和二次擾動該方案可以明顯抑制一次擾動和二次擾動的影響的影響 。例例3、加熱爐溫度前饋串級控制系統(tǒng)、加熱爐溫度前饋串級控制系統(tǒng)FFCTTTCFCIT0前饋補償器前饋補償器補償信號補償信號燃料燃料 q bFT出料出料T進料進料 q fFT副副Wc1WMWc2Wf Wo2 Wo1Wm2Wm1IT0TqbqfT

5、TFTTCFC控制閥至孔控制閥至孔板間的管道板間的管道爐爐Wvf（燃料（燃料壓力等）壓力等）FFC+n前饋補償器模型前饋補償器模型 副回路等效環(huán)節(jié)的傳函。副回路等效環(huán)節(jié)的傳函。21( )( )( )fMooWsWsW Ws 2oW050100150200250300-0.04-0.0200.020.040.060.04Time(sec)yf(t)yfm=0.1279 yfm=0.0291 （串級系統(tǒng)在一次擾動下的輸出）（串級系統(tǒng)在一次擾動下的輸出）（前饋（前饋串級系統(tǒng)在一次擾動下的輸出）串級系統(tǒng)在一次擾動下的輸出）三三 、前饋補償的選用原則、前饋補償的選用原則 1、擾動量

6、是可測不可控的擾動量是可測不可控的 2、擾動量變化頻繁，且幅值較大擾動量變化頻繁，且幅值較大 3、靜態(tài)前饋與動態(tài)前饋的選擇靜態(tài)前饋與動態(tài)前饋的選擇n靜態(tài)前饋靜態(tài)前饋 忽略擾動通道、控制通道的時間因子忽略擾動通道、控制通道的時間因子 n動態(tài)前饋動態(tài)前饋 ( )()MMWsK常量( )( )( )fMoWsWsWs n動態(tài)補償的效果好于靜態(tài)的效果動態(tài)補償的效果好于靜態(tài)的效果050100150200250300-0.03-0.02-0.0100.010.020.030.04Time(sec)yf(t)靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)動態(tài)n選擇原則選擇原則 在節(jié)約投資、簡化系統(tǒng)結構的原則下，應在節(jié)約投資、簡化系統(tǒng)結構的原

7、則下，應優(yōu)先考慮靜態(tài)前饋。優(yōu)先考慮靜態(tài)前饋。 4、對象時間常數對補償效果的影響對象時間常數對補償效果的影響n控制通道與擾動通道時間常數比為控制通道與擾動通道時間常數比為 靜態(tài)補償效果比較好。靜態(tài)補償效果比較好。 /1.3 0.7ofTT第三節(jié)靜態(tài)前饋補償器的整定第三節(jié)靜態(tài)前饋補償器的整定 靜態(tài)補償器可以較好地改善一次擾動下系靜態(tài)補償器可以較好地改善一次擾動下系統(tǒng)的動態(tài)性能。統(tǒng)的動態(tài)性能。下圖中，下圖中，KM 為比例控制器，用做補償器。為比例控制器，用做補償器。WcKMWfWoWmsRCF一、計算法一、計算法n已知系統(tǒng)數學模型，計算補償器的補償系已知系統(tǒng)數學模型，計算補償器的補償系數數 KM。根

8、據補償效果，。根據補償效果， KM 做適當調整。做適當調整。Rather parameter KP1=1.1763 TI1=76.3631Out11m20.8m10Second disturb0.8SV1 PVObject 2Object 2Object 1Object 1Manual Switch2Manual Switch1-1.489KMGround1Ground0.5First disturbPIDControllerController 2PIDControllerController 11oW2oW1cW1mWMWC(s)F(s)由上圖：12111211211121121( )(

9、) ( )( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )( )( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )0( )( )( )( )( )fMoomcoofMoomcoofMooc sWs F sWs Ws Ws F sWs Ws Ws Ws c sWsWs Ws Wsc sF sWs Ws Ws Wsc sF sWsWsWs Ws 令2222221221222( )( )( )1( )( )( )0)1coocomfMPooPomWs WsWsWs Ws WssKWK KKK K K其中，靜態(tài)(時，二、經驗整定法二、經驗整定法n整定步驟整定步驟：斷開斷開S，按單回路或串級系統(tǒng)整定反饋控，按單回路或串級系統(tǒng)整定反饋控制器；制器；閉合閉合S，使，使 f f1 1(t)(t) 階躍變化，觀察響應曲階躍變化，觀察響應曲線線 c c(t(t) )，紅色曲線較好，選擇此紅色曲線較好，選擇此KM 為整定為整定值。值。050100150200250300350400450500-0.4-0.3-0.2-0.3Time(Sec)Cf1(t) Km Value of the appropiate Km Value is too smallKm Value is too large思考題一、