《回路控制系統(tǒng)與復雜控制系統(tǒng).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《回路控制系統(tǒng)與復雜控制系統(tǒng).ppt（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)和 復雜控制系統(tǒng) 在熱工生產(chǎn)過程 控制中，最基本 的且應用最多的 是單回路控制系 統(tǒng) 其他各種復雜控 制系統(tǒng)都是在單 回路控制系統(tǒng)的 基礎上發(fā)展起來 的 僅有一個測量變送器、一個控制 器和一個執(zhí)行器（包括控制機 構），連同被控對象組成的閉環(huán) 負反饋控制系統(tǒng)。 一、單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)的分析與整定 （一）被控量的選擇 被控量是表征生產(chǎn)過程是否符合工藝 要求的物理量。 為了提高測量的靈敏度、減小遲延， 應采用先進的測量方法，選擇合理的 取樣點，正確合理的安裝檢測元件。 （二）控制量的選擇 原則上選擇工藝上允許作為控

2、制手 段的變量作為控制量，一般不應選 擇不可控的變量作為控制量。 （四）影響系統(tǒng)控制質量的 主要因素 對于單回路控制系統(tǒng)，雖然控制對 象的動態(tài)特性和調節(jié)器的參數(shù)選擇 對控制過程品質有決定性影響，但 是測量元件、變送器、執(zhí)行器、控 制機構的性能優(yōu)劣對控制系統(tǒng)的工 作也有不容忽視的影響。 1、測量元件 主要由傳感器構成。測量元件的慣性 大小對控制品質產(chǎn)生影響。因此任何 一種測量單元都具有時間常數(shù)，其動 態(tài)特性可以用一階慣性環(huán)節(jié)來表示。 在單回路反饋控制系統(tǒng)分析時，為了 突出回路中的主要環(huán)節(jié)，常將測量單 元視為一個比例環(huán)節(jié) 2、變送器 轉換時間常

3、數(shù)較小，對控制品質影響不大。 但是變送器的穩(wěn)定性和線性度對控制系統(tǒng) 工作品質影響較大。 由測量元件和變送器組成的測量單元中， 時間常數(shù)的存在對系統(tǒng)的工作影響最大 為了減小測量單元中慣性的影響，應盡量 減小測量元件的慣性。可采取的措施有采 用快速測量元件，合理選擇變送器的安裝 位置，盡量縮短信號取樣管道的長度，以 減小容積遲延等。 3、執(zhí)行器和控制機構 將控制器輸出的弱強度控制信號 進行功率放大，轉換為機械位移 輸出 執(zhí)行器和控制機構均安裝于生產(chǎn) 現(xiàn)場，外界環(huán)境較為惡劣。因此 它們的性能好壞對控制系統(tǒng)的工 作品質有很大的影響。 執(zhí)行器按驅動源不同可分為電動 執(zhí)行器，氣動執(zhí)行器和液

4、動執(zhí)行 器三大類。 無論是電動還是氣動其動作的遲 延和慣性都是比較小的 ，在控 制系統(tǒng)中可作為比例環(huán)節(jié)來處理。 控制機構在控制系統(tǒng)中的作用極 為重要，其性能的優(yōu)劣直接影響 自動控制系統(tǒng)能否投入運行。電 廠中應用較多的控制機構是各種 控制閥門和風門擋板。 由于閥門的時間常數(shù)都很小，因 此從其動態(tài)特性看，可認為是比 例環(huán)節(jié)。 單回路控制系統(tǒng)的整定 被控對象的動態(tài)特性是不容易改變 的，要取得滿意的控制效果，就要 設置合適的調節(jié)器參數(shù)，因此單回 路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定實際上就是 調節(jié)器的參數(shù)整定問題。 整定方法 理論計算整定法，這種方法所得到 的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必 須通過工程實

5、際進行調整和修改。 工程整定法，主要依賴工程經(jīng)驗， 直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且 方法簡單、易于掌握，在工程實際 中被廣泛采用。 1、串級調節(jié)系統(tǒng) 對于時間常數(shù)較大，有較大遲延的 調節(jié)對象，在某些場合下即使采用 PID調節(jié)規(guī)律依然不能得到滿意的調 節(jié)品質，這時可采用串級調節(jié)系統(tǒng)。 例如：鍋爐過熱汽溫調節(jié)系統(tǒng)通常采用串級工作 方式。 二、復雜調節(jié)系統(tǒng) 與單回路調節(jié)系統(tǒng)的區(qū)別在于有 兩個調節(jié)器，兩個閉合回路（內回 路和外回路） 串級調節(jié)系統(tǒng)的特點： （ 1）由于副回路具有快速性，因此， 串級調節(jié)系統(tǒng)對進入副回路的擾動有 很強的克服能力 （ 2）由于副回路起了改善調節(jié)

6、對象動 態(tài)特性的作用，從而提高了整個系統(tǒng) 的調節(jié)品質。 例如：過熱汽溫調節(jié)系統(tǒng) 其中間被調量就是減溫器后的汽溫， 汽溫調節(jié)器除接受過熱器出口溫度 信號外，還同時接受減溫器后的汽 溫的微分信號。 2、采用中間被調量微分信號 的調節(jié)系統(tǒng) 這個系統(tǒng)的特點是：調節(jié)器除了 接受調節(jié)對象的主被調量信號外， 還接受一個中間被調量 信號。由 于中間被調量的響應比主被調量 快，因此，這個微分信號起著導 前作用，以補償主被調量的滯后。 在穩(wěn)態(tài)時，中間被調量微分信號 等于零，調節(jié)器維持主被調量為 給定值。 按擾動進行的調節(jié)稱為前饋調節(jié)。 前饋調節(jié)是開環(huán)調節(jié)，不構成閉合 回路。 3、前饋 反饋控制系統(tǒng)

7、 前饋調節(jié)器根據(jù)擾動的大小和方 向，按一定的規(guī)律輸出一信號加 到反饋調節(jié)器上，通過調節(jié)作用 達到補償?shù)哪康?。如果這種前饋 作用恰到好處，可以使被調量不 會由于擾動而產(chǎn)生偏差，在理想 情況下，被調量的變化應等于零。 盡管按照完全補償?shù)脑瓌t來設計的 前饋調節(jié)器不易實現(xiàn)，但是采用前 饋調節(jié)器實現(xiàn)局部補償，以改善調 節(jié)品質，卻是完全有可能的。 由于前饋調節(jié)是一種開環(huán)調節(jié)，所 以在局部補償?shù)臈l件下還必須采用 反饋調節(jié)，以確保被調量在穩(wěn)態(tài)時 能恢復到給定值。 當生產(chǎn)過程的調節(jié)要求高，而反饋控制又 不能滿足所要求的調節(jié)品質時，可以考慮 采用前饋 反饋調節(jié)，其選用的原則： （ 1）若調節(jié)系統(tǒng)中調節(jié)通道的遲延時間較 大，反饋調節(jié)達不到良好的調節(jié)效果時。 可以引入前饋調節(jié) （ 2）如果系統(tǒng)中存在著經(jīng)常變動、可測 而不可控的擾動時 ,反饋調節(jié)難以克服擾動 對被調量的顯著影響。這時為了改善調節(jié)品 質，可以引入前饋調節(jié)。 4、比值控制系統(tǒng) 要求兩種物料流量保持一定的 比例關系