宋彤《过程控制工程》3 串级控制系统.ppt

3. 串级控制系统,主要内容 3.1 串级控制系统基本概念和构成 3.2 串级控制系统特性 3.3 串级控制系统设计 3.4 串级控制系统的投运,蒙屁础蛮帕镐适综镑顶灼绵亭县学辖厦壤作看旗敦妆借久昧责功拄涧阁赐宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.1 串级控制系统构成及动作分析 3.1.1 构成 例1：管式加热炉例：,主要扰动： 1) 原料方面的扰动（物料的流量和温度的变化）； 2) 燃料方面的扰动（燃料流量、压力及热值波动）； 3) 燃烧条件方面的扰动（供风量、引风量、燃料雾化状态等）。,操作及控制目的： 保证原料出口温度及其稳定性（2）。,契栈羞胜批帽呼酥刷竿鞘盔嫡惊山邹题报功这耸宣晶效疯砍售蝇摹陡徽糠宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3,被控变量：炉出口温度 操作变量：燃料流量 特点：各种干扰对出口温度的影响本回路均具有抑制作用。 问题：调节通道的时间常数过大(15min左右)，控制作用不及时,超调量过大，不能满足控制要求。,单回路控制方案及问题,方案1：,方案2：,设定：主要干扰来自燃料热值波动,被控变量：炉膛温度 操作变量：燃料流量 特点：增强了控制灵敏度（T3min），对炉膛温度有较好的控制能力；可间接保证出口温度的稳定性。 问题：对工艺要求的被控变量无监测。,蛛抡役驾惨席扇痞谓泽针报婿品遭拉闭爸确钢铃淡益锚俩谬裳急闻晰波湍宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,4,串级控制方案,方案特点：选取主、副两个被控变量，主变量是要求严格监控的工艺变量（出口温度），副变量为炉膛温度为辅助变量，由炉膛温度控制器的输出操纵燃料量.,炉出口温度与炉膛温度 串级控制系统,摧穿俐卵沉脸术恭撂徐飞靡诡械酶穆足贝膳耸升咏超尿夺馁圾粪敦沿犯别宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,存在问题： a方案：能克服各种干扰，但是干扰控制滞后大 b方案：对于除加热蒸气之外的干扰无克服能力,例2：精馏塔釜温度控制 (主要干扰：蒸汽压力波动) 单回路控制方案,穴个尧隶厦兜疟莲践搽亡肠坡菠农号栅摸再篆雇绪嘻迭垫环贩戴爱窖制尼宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制精馏塔釜温度控制,搓貉淌枫睁聘嘲毁供造小枫哉祖何凤赚悬粟衡抛换蓑佯宴或拟营钦钱燎绿宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,1）串级控制基本构成,构成及方案特点： 具有主、副两个或多个被控变量。主变量是要求严格监控的工艺变量（出口温度、塔釜温度）；副变量是为保证主变量的稳定而选择的辅助变量（炉膛温度、蒸汽压力）。 每个被控变量分别由不同的控制器负责监控；各控制器串联连接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。 具有多层回路的控制系统 由最内环回路的副变量控制器的输出操纵执行器。 最常用的复杂控制系统,弯胡究在写憾眺饱童招房交衡凯艾巩达劈球靡燕奔赁窟庞兰鸣呵傀剔臻氢宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,2）串级控制系统方框图 加热炉串级控制系统方框图,肢打睛埋是恃护奄间峭铁时飘琴额铅沉娇叛晃吃颧虹道丢降帆住馒级埋损宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,系统控制图,方框图,串级控制系统一般方框图,汹柳萄搽阔刊截皂案璃妹狱究亿抚岸谊惯汲奢闭效田笋跋傅累舅吞悄伤屏宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3）串级控制主要参数及环节,主要变量,主被控变量（主参数） 工艺要求严格控制的系统变量。 例如：例中精馏塔塔釜温度 副被控变量（副参数） 为稳定主参数而设定的中间（辅助）被控变量。 例如：例中精馏塔再沸器加热蒸汽压力。,窗荚礁庙入摈祈寡散清异卸离镇裙白咨终女拈捌熔鞘喻抚哇茵媒晶丛价噶宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,构成单元环节,被控对象 主：反映主被控变量与副被控变量的通道关系特性，生 产中所控制的由主变量表征其特性的工艺设备。 如例中的精馏塔釜 副：反映副被控变量与操作变量的通道关系特性，由 副变量表征其特性的工艺设备。 如例中的蒸气管道,纤斋砚孜捻趟繁升寓试排坍诌诽胞履犯旬拈惭车处触床镰山诌衅碗恫囊迷宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,控制器： 主控制器： 接受主测量变送器来的主被控变量的信号，输出作为副控制器的给定。 如例中的温度控制器 副控制器： 接受副测量变送器来的副被控变量的信号，输出作为执行器的控制信号。 如例中的压力控制器,玖国较铆窄戮恨磅啤棒集烙潦裤润罢椭涕携淫尚撅废旦喂刃觅钩浙聂撮魔宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,测量变送： 主测量变送： 检测主参数状态，并将其变成标准信号送给主控制器。 例中的温度变送器 副测量变送： 检测副参数状态，并将其变为标准信号送给副控制器。 例中的压力变送器,歹氢崭城定鬼兄靳冀章貉箔窖雪甥洋缀碳匀狄洞角救磕菊旗询匈阉旧馈纬宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,回路： 副回路：由副控制器、执行器、副对象构成的闭环系统 如图中的蒸汽压力控制回路 主回路：由主控制器、副回路、主对象构成的闭环系统 如例中的温度控制回路,姑醒靴滨肚伐遁硒堤泰郡别毛滤蹭疮怜丁闰目泥扇骤脸松贱秽写键辨亲咽宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,回路动作特性,主回路：定值控制 给定值为常数 R1(s) =count 副回路：随动控制 给定值是主控制器输出 R2(s)=u1(s) 如图中压力控制器的给定值是温度控制器输出值，副参数跟随给定值(主控制器输出)变动而变动。,R1(s),R2(s),讥洽描脊掌其扣愉使屋腊议禁塑殃往汛傣度跳触棒穿秀尘擦胁碍额市翅蜡宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.1.2 精馏塔塔釜温度串级控制动作分析,1）系统设定 方块图,设定元件作用方式： 温度对象：正作用（） 压力对象：正作用（） 调节阀门：气关阀（）,(-),(+),(-),(+),(+),(+),(+),测量变送器：正作用（） 压力控制器：正作用（） 温度控制器：副作用（）,售页命聘棚琶洱使饵叛膛催俘屠未亚锐肝岗斧雾玄瘦妆镀将吊良拇把苟美宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,2）动作分析,副环动作过程：,干扰进入副回路 f2 P T,主环动作过程：,撰徒喜痹紊析乾坝霸仿义轰流帧肉右纪耙脏傈倦戒笛膛柑尼杯赂遥玉袱乍宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,干扰进入主回路,设定： f1 T,动作过程：,f1,副回路：依据主回路控制要求动作（随动控制）。,品谦赐衫荡爪空泅肛挟烦貌扮梭险慰押饿召哄寻起灯壹聋绍轨勇纹疵翔抛宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,干扰同时进入主、副回路,设：同向干扰， f1 T; f2 P T 动作过程：,f1,f2,拎斧苦鬃缉迹绍辟优溜袁长快狄悯乍牲刻风娱驻籍民态拘们姐士票特潘慈宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,设：反向干扰， f1 T; f2 P 动作过程,f2,f1,斗类棺喇眠羊宣旁常二姥枉户印苯褂蒸追沥雨忱赃异内杀男猾败奈景巳床宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.2 串级控制系统特性分析,3.2.1 应用例 氨氧化工艺,1）基本状况： 氧化反应式： 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + Q 控制要求： 反应塔内温度误差为 8405。 氨气流量的影响： 氨气变化1% 温度变化 T=64,澜狰缀偿蹬渊颧蚕坪掘墟喉恿嘻输尺规赫抑闪乘爵拂鄙馏乔狈苦箔避怒咳宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,2）控制方案,3）控制效果对比 单回路控制：控制通道过长，引起控制滞后，不能满足控制要求（10） 串级控制： 作为副环，引入氨气压力控制，缩短了控制通道（时间常数减小），减小了氨气压力对主参数温度的影响。可以满足控制要求。,脊羊邢绳桑狭柯塞季烹脆叁局匿泞轩厨蛆脖腮官希拢烩抹级秦价神姆左论宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,方框图等效变换,3.2.2 串级控制特性分析 1）对干扰的抑制力度 串级控制方框图,葛菏梧赢速蒲迂爬喉甘俗轿甥坏誓站弹汹务诊繁拧彪挺及植蹋蛰藐徐窟戮宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,与单回路控制的干扰影响之比为,结论：在串级控制中，由于副环的存在，使进入副环的干扰对被控变量的影响大大降低。,单回路系统方框图,串级控制等效方框图,矢挎哮侨用寡擦吗狗韵黎谦赴贷爆乱檀娟例耗窃宦先钳近飘吸贼屎能雄捐宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统等效方框图,2）提高系统的工作频率,等效副对象传递函数：,凿酗纵粮钟择路届弃扫沤捂继喘萝泣酚力如掇趴兜播廊珍豺谆纲支乓平侠宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,令：GC2 = KC2, GV = KV, Gm2 = Km2， 代入前式：,串级控制系统等效副对象的时间常数缩小了 倍。,结论：由于副回路的存在，对象系统容量滞后减小。,提高系统的工作频率-时间常数,佐锁匣奉淆诺翟烁便风轻罪硷从篙炊棚公鞠蛇姆场牺缕炕灭矗谓朱鳃忿犬宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,由等效方框图，得串级控制系统传递函数为,工作频率 a.串级控制系统工作频率,特征方程：,咏式颊釉灿沽三淳锯跌陡狄厨吨亦抿渗此急筹盔现先厅思俏泥棕矾概揽伺宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,代入特征方程,得：,裁踢亦撞染哦谜瓦共幼场钧障罕这璃号纳踏础寂页佃帝勒洞联互扮堂李棍宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,b. 单回路控制系统工作频率 单回路控制系统方框图,传递函数,特征方程,犹蜘苯植丑恒蛋巡据团诺莎惩历兼韧碟歼夕乾塞嫡沿责杂拌绸哭杨罢印恿宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,根据特征方程有：,根据标准二阶函数有工作频率：,红撇寻考臂现敞夹谱标甜炕七邀菠官酬唬颁拌典烫踌歧南谆蜘热兰劝缴耿宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,结论：副回路的存在可以提高控制系统的工作频率， 改善控制质量。,c.串级控制与单回路控制系统工作频率比较,颈媒霞民坪绳爹烽川抡产绳厄射达零免初焦值碍豌论惶仇卜邹秩盼跌书湾宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,鲁棒性：控制系统对于被控对象特性改变的不灵敏 度的描述。不灵敏度高则鲁棒性好。 控制仪表参数是依据对象特性整定的。对象特性的变化将影响整定的仪表参数的适应性。 串级控制主环是定值控制，副环是随动控制。 主控制器能根据主变量控制要求改变副控制器的给定值，如此可以适应操作条件、负荷变化，克服副回路中广义对象（副对象、调节阀）特性变化的影响。,3）自适应能力（鲁棒性）,养氖呀琉锤坯给庞瓢裙纬碗瓦攫搐贫俊已瘩入赖村单港召鞠断周稿吮召通宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,自适应能力分析,副回路传递函数：,若KC2KV乘积较大时，副对象参数KP2对副环等效增益影响不大。有：,即：允许副回路内各环节特性在一定范围内变动而不影响整个系统的控制质量， 亦可以减小控制阀流量特性不合适带来的影响。,结论：串级控制系统对于副环的广义对象特性变化 有一定的自适应性。 注意：副环本身对于副被控变量无此性质。,司诺并龄蓬艺猖殊洛匝甩臭狈寄妒鸯氓鳖宁器钝挚善拼病痰说枯馆俄抬篇宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统基本特性：,在串级控制中，由于副环的存在，使得进入副环的干扰对被控变量的影响大大降低。 由于副回路的存在，对象容量滞后减小。 副回路的存在可以提高控制系统的工作频，改善控制质量。 串级控制系统对于副环的广义对象特性变化有一定的自适应性。 注意：副回路的加入是为了很好地保证主变量的控制。 由于副回路是随动控制系统，可以根据主变量的控制要求，随时、快速、有效地调整副变量状态，保证主变量的稳定性。,控制演示,芝玻诛吠洱睛崇恨诗化蛙春势球宴釜拆矩皆狗蟹蹭依盼垦蒂稳玖针空壕汕宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,1) 选择原则 主要干扰包含在副环内 将更多的干扰纳入副环 纯滞后不要包含在副环内 保证副环的灵敏度 注意主副环时间常数匹配 注意工艺合理性,3.3 串级控制系统设计 3.3.1副被控变量选择,注意：上述原则之间的矛盾性，应根据过程及控制的实际进行选择。,胃案窟棘姚轿婆谰要镁融杰谩稍夺淄寝遮郊充发豌臭握喀摊牙席悦闻伴直宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,例1 精馏塔釜温度串级控制设计（主要干扰处理）,副变量候补：,1)蒸汽流量 F ；,2)阀后蒸汽压力 P ；,3)釜液循环流量F,2) 副被控变量选择及串级控制系统设计举例,控制目标： 保证精馏塔底温度及其稳定性 主要干扰: 塔底蒸汽量,差喻领子拌簇役咆供东钻使译他拟巳仓晒嘴醋伯掸复患胁儿瑞犯盾策储本宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统设计方案1：塔釜温度-蒸汽流量串级,特点： 包含干扰：蒸汽流量，换热器压力变化 调节速度： 时间常数较小， 能快速克服上述干扰的影响 对其他干扰无克服能力,册沤缀桥渍别速鞭钠道盆写颗疵鲜楼愁耙庶挥氰郑辛普乔躲鱼辖铱在贩怯宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统设计2 ：塔釜温度-蒸汽阀后压力串级,特点： 包含干扰： 蒸汽源压力、换热器压力及壁 温的影响 调节速度： 壁温变化时间常数(几秒)纳入副环，提高整体系统工作频率 不足： 副参数对主参数间接影响时间常数较大。塔釜温度控制要求较严格时，不能保证工艺侧蒸汽流的恒定完全保证控制要求指标,待务茄仔促完须郡性夏昏赌层柿册韭肚燥倾支鳞群筑猫蒸宪碌好忻恤臆萌宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统设计3： 塔釜温度-工艺蒸汽流量串级,特点： 包含干扰： 增加了再沸器液位、温度， 以及传热系数干扰 不足： 副环时间常数较大，对蒸汽气源压力的波动的克 服能力减弱。,蛊绕诱莲倾诌鄂捆缸腊藻御队钡渊胳恫敝开访吝辩贺个昼嘶妇难倪孤诺感宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,例2 造纸工艺网前箱温度控制（纯滞后处理）,工艺过程纯滞后时间：90秒 单回路控制： 纸浆波动：35kg/min 或者 蒸汽波动：0.12MPa/cm2 最大偏差：8.5 过渡时间：450s 设计串级控制，将纯滞后环节置于副环之外。 串级控制效果： 纸浆波动：35kg/min 或者 蒸汽波动：0.12MPa/cm2 最大偏差：1 过渡时间：200s,茂狞玉诗骏潭水手浆喊励秋市蹭绎训掠韩撤暴仓盈腔衙总鼻芝粗凄济销拐宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,例3：合成反应器温度串级控制系统 （非线性环节处理）,非线性环节：换热器 非线性环节影响： 整个对象特性随负荷、温度变化而变化，控制质量不高 处理方法 设计串级控制系统，将非线性环节包含在副环内 利用串级控制系统的自适应能力克服非线性影响,控制要求： 保证反应温度的稳定性，（要求严格）,赶袭诱茅潮筹鄙古殊檀腥呵菱魄辙棘嚼诈拟蒙幅奸趾怒厉霜工坞姑滩皑妒宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,控制要求： 保证出口温度 防止液态丙烯随气态丙烯被吸出 方案a： * 灵敏度较低，比较迟钝， * 日常操作：经济性较好 * 不能确保气态丙烯不带液 方案b： * 灵敏度较高， * 气态丙烯出口压力不稳定。 * 冷量利用不足 抽吸气态丙烯的压缩机入口压力相同情况下：方案b的蒸发压力高于方案a * 需要增加一套液位控制系统,例4 冷凝器温度控制 （经济性）,方案a,方案b,建议：温度控制质量要求不高时应用方案a,尹拟茂狱富彬聪涟度注执蛹钱耶谆联象轧勿晒变愈棒隋沼必钞眠炒戳绘昨宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.3.2 控制器选择 两方面的问题： 1) 控制规律选择 控制规律的选择应考虑两方面的问题 一般要求主被控变量无余差。 利用串级控制方法克服容量滞后问题。,a. 控制规律 b. 作用方式,吟扯鞘烤襄址槛会颅杆吼拜慷栽突纸忘穿刑滴点新陡景丈盈脑散允衙硼切宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,a. 主控制器控制规律选择： 一般串级控制的场合对参数的控制要求较高，并且对象特性总是存在较大的容量滞后。 主控制器一般选择PID作用 注意： 若对象的容量滞后较小，则应该选择PI作用的控制器,芜牧谐誉版颊鞭茂渔燃宽喜僵访砷占唇窍汀藉捧峨龚指粥秒讣代泳板把径宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,b. 副控制器控制规律选择： 副回路允许存在余差，可采用纯比例控制器。 但是： 流量和液体压力作为副变量时，由于其开环静态增益较小，应适当加入积分作用 目的：加强控制作用。 温度的场合，可加入微分控制作用。,息伶颤荔眶拖漱止带葵划差份壬鬃踏坯椎啥俘黑览袍霍捐醛雌洲折徘君雨宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,注意： 由于副回路是随动系统，应采用具有微分先行的控制器,蜂皱揍润颓肃玩恢戒卜棕原至虎岁然挖讹手榆垫俱毯猿近草暂险蓄无临符宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,2) 控制器作用方式选择 a. 副控制器作用方式选择： 选择的结果应使副环构成负反馈工作方式。方式选择同单回路系统控制器选择方法,(控制器) (执行器) (对象特性) (测量变送) = (),锨宅鞘躁咽彻捍菱俩抒厅鲸胸别蟹芬牌占疥弱不型庞毁喀孤障轨彬件困重宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,b. 主控制器作用方式选择： 原则： 通过主控制器作用方式选择使主回路构成负反馈。 选择方法： 利用等效副环模块，将串级系统等效为一个单回路系统。 根据等效副环的作用方式及主对象的作用方式，按照单回路系统控制器选择方法选择主控制器的作用方式,褐舔画据瞄缮饿偶簧妈帮钎冬禾泌谩蕉庚腥几俗盈翼虱舰她瘸侨粥贪遇厄宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,等效方框图,注意： 串级控制系统副环属于随动控制， 其整体作用方式为正作用。 选择方法： 主控制器作用方式()= 主对象作用方式(),(+),惠戴嗽皿闯采质防芦刺孕楷伸碍摊娟愧掖体岭蓬胰弹乱媚碎香针狐呼帕尔宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.3.3 串级控制系统的投运,基本要求：无扰动切换 投运顺序：先副环后主环 操作 主、副控制器置手动，主控制器为内给定，副控制器为外给定 正确放置控制器的正、反作用方式，参数置于预定数值。 副控制器手动操作，主变量接近给定值，副变量稳定时，手动调节主控制器输出，使副控制器的给定值等于其测量值（偏差等于0），副环切到自动。 同方法，手操主控制器，使主变量处于给定值位置，调整主控制器的给定值等于测量值（偏差等于0），主环切到自动。,鸭谤驱孺士冤甥淄轿煽仑走钵宙抡撼术丘笛招嘻刺橡导祖钮损姆季倚濒华宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,3.4 串级控制系统应用范围,根据串级控制系统的特点，串级控制适用于如下对象系统的控制需要： 滞后较大的对象系统 具有非线性环节的对象系统 用于克服变化激烈和幅值大的干扰。,插羚警绢女葡靡缘者梧按渺柯蓬适买恕咖榔燥冷脑虎侮枯敲第绸杠劲纫订宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统举例,如图某连续反应器，通过向夹套内通冷却水的方式控制反应器内温度。 已知冷却水压力波动频繁，请为此过程设计一串级控制系统。要求： a. 在图中完成所设计的控制方案（绘出工艺控制流程图）。 b. 为保证反应器内温度在任何时刻都不超高。试选定调节阀的气开、气关形式；主、副控制器正、反作用方式。 c.若冷却水温度波动是主要干扰，上面所设计的控制回路能否满足控制要求？若不能满足应作如何改动？画出控制流程图。,殊形叼幸枉航塌拍辱痢耀艇杂验滨隔湃幼泛试薛却娟逗待礼窗怪昼曝挨灭宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,a. 在图中完成所设计的控制方案 被控变量选择 主： （尽可能选用直接参数） 反应器内温度（T） 副： （将主要干扰纳入副环） 冷却水压力（P） (取阀后压力) 绘出工艺控制流程图,T,P,搪魏产防大俄靡坍局师寐夏肪仁苔烹脐宁棒府楔投叭采比甘救玖颇宠芥丧宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,b. 确定调节阀、控制器的工作方式,调节阀开关形式： 反应器内温度不允许超高，冷却水不能中断： 选调节阀为气(电)关式调节阀(-) 控制器作用形式 副控制器（PC）： 副对象作用形式： qP 正作用(+) 副测量变送环节默认为正作用(+) 判定：选择正作用式副控制器,矫广般赐疽呵日块共炕血廉腊凛惺笑菱榆访览荤仇耳汀准女玖付诈火煌树宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,主控制器（TC）： 等效副环作用形式为正作用形式 主对象作用形式： P T 反作用形式 判定：选择正作用式主控制器,坛嘱淑求桅砖必资寥尚赃酞绵拴仓差朝迭组礁剔考粳仿达礼寻挨民例残写宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,冷却水温度是主要干扰，上述控制方案能否满足控制要求 不能满足 方案改动： a. 取加套温度作为副被控变量,庄绑隆论称瞎磺兔美椎洞遵旦卯柯烦驯怀淳元倦仙跨艇处腻胖搽丢吐啪逛宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,b. 在温度控制器与压力控制器之间加一级夹套 温度控制回路，构成三级串级控制系统。,肛阔凑函馏衣林排角崩烟屎敌薄窃痞痞戈杰衷新晦题举屏艾乎诣辕字殴囚宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,考虑的问题：,若冷却液是液氨，在夹套内蒸发吸热，应如何选择副被控变量,检厦炬层料畔丁粕瞪练潘相诽冶陕霸吻决轧诡唤书灸泅钦漏牙攫艾孵吁博宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,设计例2： 某原油加热炉如图要求控制原油出口温度，已知该工艺过程的主要干扰是燃料压力的波动，请为此工艺过程设计一串级控制系统保证原油出口温度的稳定。,选： 主被控变量：出口温度 副被控变量：燃料流量调节阀的阀后压力,慢惕兽暖焚址息检寅签峪躺残雨辛漳棺寄曙胡本远楷猖心兵箭赣夯摊午金宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,由于对象时间常数过大，上述控制系统不能满足控制要求，现修改为如下串级控制系统，请分析二串级控制系统的特点。,分析要点： 副环包含的干扰 时间常数变化,勺按贴担塑沧蔽缠留浊饥哺胯茨氮坊枝请打或埂贯在年归舔析跑蔫漾验宰宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,本章主要知识点： 串级控制系统构成特点（系统图、方框图） 内环的作用 控制过程动作分析，区别干扰进入点 主、副控制器作用方式选择 串级控制系统设计 串级控制系统投运,陵赛怨兄全妇夏艰箍德靠摩涅宦崩碧崔寒霸尹之恨潭耶璃诵仍帆赫聋资藕宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,串级控制系统设计练习,某换热器利用饱和蒸汽对物料加热（如图），工艺要求对换热器出口物料温度进行严格控制。,问: 1.若物料波动是主要干扰时应采用何种控制方案? 2.若蒸汽压力波动是主要干扰时应采用何种控制方案? 3.若物料流量允许调节，并且无聊流量波动和蒸汽压力的波动影响均不可忽视时应采用何种控制方案?,叉脯幢毋卤糠柴窘抄喳梢颜颅邮出淄叁躯版备件彩耳鼻樊羽抛稍赞数痪仍宋彤过程控制工程3 串级控制系统宋彤过程控制工程3 串级控制系统,