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过程控制系统及工程第4章 均匀控制系统

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第 章 均匀控制系统4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题

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4.1 均匀控制问题的提出及特点过程生产的连续性——物料连续 前一设备出，后一设备进, 过程生产的连续性——物料连续，前一设备出，后一设备进, 物料连续， 前后设备的控制系统经常会出现不协调(矛盾)。 前后设备的控制系统经常会出现不协调(矛盾)。 如串联精馏塔系统乙 塔L C

甲 塔

F C

甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，

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4.1 均匀控制问题的提出及特点解决办法： 解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐 ——增加投资 ——增加投资 控制系统上解决——均匀控制系统 控制系统上解决——均匀控制系统 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， LC, 如LC,然后调整控制器参数F L t(a)KC较大 (b)KC较小

L L F t(C)KC→0

F t

均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大 均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，

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4.1 均匀控制问题的提出及特点均匀控制系统的特点

(1)结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级， 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 结构。 的，而不是指 结构。 参数都要允许变化，但都要缓慢， (2)参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 参数变化要限定范围(非定值控制， (3)参数变化要限定范围(非定值控制，而是定范围 控制) 控制) 注意：明确均匀控制意图 注意：明确均匀控制意图。

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第 章 均匀控制系统4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题

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4.2 均匀控制方案4.2.1常用的结构形式 (1)简单均匀控制 结构与单回路相同，在控制器参数整定上不同， 结构与单回路相同 ， 在控制器参数整定上不同 ， 较 大的比例度和积分时间(弱控制作用) 大的比例度和积分时间(弱控制作用) 适用于干扰不大，要求不高的场合 适用于干扰不大，

LC

图4-3简单均匀控制方案

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4.2.1 常用的结构形式(2)串级均匀控制 结构与串级系统相同，主控制器与简单均匀控制器参数 结构与串级系统相同， 设置相同。 设置相同。 控制目的： 控制目的：不是为了提高主参数液位的控制质量； 不是为了提高主参数液位的控制质量； 为了提高主参数液位的控制质量是为了克服控制阀压力波动及自衡作用 对流

量的影响，使流量变化平缓。 对流量的影响，使流量变化平缓。

LC

FC

图4-4 串级均匀控制方案

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4.2.1 常用的结构形式(3)双冲量均匀控制 “冲量”—信号， 冲量” 信号， 双冲量” “双冲量”— 一个控制 器 两个测量信号之差为被控 变量。 变量。图 液位和流量 I0=IL-IF+IS恒流源的输出 IL与IF符号相反，互相抵消， 符号相反，互相抵消， 调整恒流源的输出， 调整恒流源的输出，使加法器 的输出在给定值。 的输出在给定值。 IL I0 出现偏差，控制器动作 IF

FC I0 I0=IL-IF+IS IS IF

当流量和液位相似时，重新恢复平衡

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4.2.2

控制规律的选择

简单均匀：控制器——纯比例 纯比例， 简单均匀：控制器——纯比例，或比例积分 串级均匀：主控制器——纯比例 纯比例， 串级均匀：主控制器——纯比例，或比例积分 副控制器——纯比例， 副控制器——纯比例，或比例积分 纯比例 双冲量均匀：控制器——比例积分 双冲量均匀：控制器——比例积分 不能加微分控制规律 利：积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声 积分的引入对液位参数有利，液位不越限， 弊：积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积 积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短， 分饱和

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4.2.3 参数整定串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定， 串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定， 其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。 其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。 整定的原则——“ 整定的原则——“慢”,过渡过程不能出现振荡 ①以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。 以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。 ②修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最 修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用， 大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器 根据工艺对流量和液位两个参数的要求， 的参数。 的参数。 方法和步骤： 方法和步骤：见P80

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第 章 均匀控制系统4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题

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4.3 均匀控制系统的理论分析常规的基于传递函数分析方法(略) 常规的基于传递函数分析方法( 课本中介绍的关联系统分析方法

G G1V G2V

GV G= 1 2 G V

G G 12 G = 11 G G 21 22 G

u1 u2

x1 x2

图4—6 单输入双输出均匀控制系统

图4

—7 双输入双输出均匀控制系统

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4.4 其他需要说明的问题4.4.1 气体压力与流量的均匀控制

对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量 对于汽相物料， 的串级均匀控制，P90图 的串级均匀控制，P90图4-12

PC 精 馏 塔

FC 去加氢反应器 器

流

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4.4.2 实现均匀控制的其他方法 也可以采用非线性控制实现 ( 第 8章 )