項(xiàng)目十 復(fù)雜控制系統(tǒng)（1）串級(jí)控制系統(tǒng)的建立

項(xiàng)目九復(fù)雜控制系統(tǒng)主講老師：王永紅《化工自動(dòng)化及儀表》之一：串級(jí)控制系統(tǒng)的建立1、什么是串級(jí)控制系統(tǒng)2、工作過(guò)程與特點(diǎn)3、主、副被控變量的選擇4、控制器控制規(guī)律及正反作用選擇5、串級(jí)控制系統(tǒng)的運(yùn)行復(fù)雜控制系統(tǒng)1、什么是串級(jí)控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)

所謂串級(jí)控制系統(tǒng)，通常是指由二個(gè)被控對(duì)象、二個(gè)檢測(cè)變送單元（檢測(cè)元件及變送器）、二個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器（控制閥）所組成的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)？1、什么是串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征：（1）將原被控對(duì)象分解為兩個(gè)串聯(lián)的被控對(duì)象；（2）以連接分解后的兩個(gè)被控對(duì)象的中間變量為副被控變量，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，稱為副控制系統(tǒng)、副回路或副環(huán)；（3）以原對(duì)象的輸出信號(hào)為主被控變量，構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)，稱為主控制系統(tǒng)、主回路或主環(huán)；（4）主控制系統(tǒng)中控制器的輸出信號(hào)作為副控制系統(tǒng)控制器的設(shè)定值，副控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)作為主被控對(duì)象的輸入信號(hào)。（5）主回路是定值控制系統(tǒng)。對(duì)主控制器的輸出而言，副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)；對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)而言，副回路是定值控制系統(tǒng)。2、工作過(guò)程與特點(diǎn)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1）串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程分析從安全角度考慮，燃料油閥門(mén)采用氣開(kāi)式，保證氣源中斷時(shí)關(guān)閉閥門(mén)，防止?fàn)t管燒壞釀成事故。溫度控制器T1C和T2C都采用反作用方向。首先，當(dāng)僅存在一個(gè)干擾時(shí)：主回路的干擾F1

副回路的干擾F2；分析不同的情況其次，當(dāng)干擾同時(shí)作用于副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)：在干擾作用下，主、副變量同方向變化（同時(shí)增加或同時(shí)減?。?/p>

如：燃料油壓力增加的同時(shí)，原料進(jìn)口流量減小。在干擾作用下，主、副變量反方向變化（一個(gè)增加一個(gè)減?。Ｈ纾喝剂嫌蛪毫ι叩耐瑫r(shí)，原料進(jìn)口溫度降低。3、主、副被控變量的選擇簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)（1）主變量應(yīng)反映工藝指標(biāo)，并且主變量的選擇應(yīng)使主對(duì)象有較大的增益和足夠的靈敏度。（2）副變量的選擇應(yīng)使副回路包含主要擾動(dòng)，并應(yīng)包含盡可能多的擾動(dòng)。（3）主、副回路的時(shí)間常數(shù)應(yīng)在3～10范圍內(nèi)，避免“共振”。（4）主、副變量之間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系。（5）副變量的選擇一定要使過(guò)程的主要非線性環(huán)節(jié)納入副回路中。（6）所選副變量應(yīng)使副環(huán)盡量少包含或不包含純滯后。（7）選擇副變量時(shí)需考慮到工藝上的合理性和方案的經(jīng)濟(jì)性與生產(chǎn)工藝的要求。4、控制器控制規(guī)律及正反作用選擇簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1）串級(jí)控制系統(tǒng)中控制規(guī)律的選擇。主變量在控制過(guò)程結(jié)束時(shí)不應(yīng)有余差，主控制器應(yīng)采用三作用PID控制規(guī)律；副回路要求反應(yīng)迅速，副變量服從主變量恒定的需要，因而應(yīng)采用比例控制規(guī)律。2）串級(jí)控制系統(tǒng)中作用方向的選擇。（1）副控制器作用方向的選擇，是根據(jù)工藝安全等要求，選定控制閥的開(kāi)、關(guān)型式后，按照使副回路成為一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)的原則來(lái)確定控制器正、反作用。（2）對(duì)主控制器作用方向的選擇，遵循以下原則：當(dāng)主、副變量在增大(或減小)時(shí)，工藝要求對(duì)控制閥動(dòng)作方向要求一致時(shí)，主控制器應(yīng)選用“反”作用；反之，則應(yīng)選用“正”作用。5、串級(jí)控制系統(tǒng)的運(yùn)行簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1）加熱爐串級(jí)控制方案：①加熱爐出口溫度對(duì)燃料油流量串級(jí)控制②加熱爐出口溫度對(duì)燃料油閥后壓力的串級(jí)控制③加熱爐出口溫度對(duì)爐膛溫度的串級(jí)控制案例分析5、串級(jí)控制系統(tǒng)的運(yùn)行簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)2）串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)和整定：（1）串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)串級(jí)控制系統(tǒng)目前一般都采用“先投副環(huán)，后投主環(huán)”的投運(yùn)順序。在投運(yùn)過(guò)程中必須保證無(wú)擾動(dòng)切換。（2）串級(jí)控制系統(tǒng)的整定逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。整定的順序都是先整副環(huán)后整主環(huán)，這是它們的共同點(diǎn)。5、思考與分析簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1、被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器的正反作用方向各是如何規(guī)定的？控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？2、一個(gè)蒸汽加熱溫度控制系統(tǒng)?；卮鹑缦聠?wèn)題：（1）確定該系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控對(duì)象各是什么？該系統(tǒng)可能的干擾有哪些？控制通道是指什么？