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1、CompanyLOGO第四章第四章 复杂过程控制系统复杂过程控制系统v串级控制串级控制v前馈控制前馈控制v大滞后补偿控制大滞后补偿控制v比值控制比值控制v分程与选择性控制分程与选择性控制v多变量解耦控制多变量解耦控制v模糊控制模糊控制v预测控制预测控制Company Logo单回路系统的局限单回路系统的局限v仅仅适适用用于于比比较较简简单单的的单单输输出出生生产产过过程程的的控控制制，不不能解决多输出过程的控制问题。能解决多输出过程的控制问题。v即即使使是是简简单单的的单单输输出出生生产产过过程程，也也存存在在这这样样的的情情况况，如如其其调调节节对对象象的的动动态态特特性性决决定定了了它它很
2、很难难控控制制(如如过过程程的的滞滞后后常常数数很很大大或或扰扰动动量量很很大大)；或或调调节节对对象象的的动动态态特特性性虽虽不不复复杂杂，但但工工艺艺对对调调节节质质量量的的要求很高或很持殊。要求很高或很持殊。v现现代代工工业业生生产产过过程程对对产产品品的的产产量量、质质量量，对对提提高高生生产产效效率率、降降耗耗节节能能以以及及环环境境保保护护提提出出了了更更高高的的要要求求，使使工工业业生生产产过过程程对对操操作作条条件件要要求求更更加加严严格格，对对工工艺艺参参数数要要求求更更加加苛苛刻刻，从从而而对对控控制制系系统统的的精精度和功能要求更高。度和功能要求更高。Company Lo
3、go第一节第一节 串级串级(Cascade)控制控制一、串级控制系统的结构与工作过程一、串级控制系统的结构与工作过程Company Logov方案一：图方案一：图41a (单回路单回路)v 被控参数：炉的出口温度被控参数：炉的出口温度T1 (直接参数直接参数)v 控制参数：燃料量控制参数：燃料量v 主主要要扰扰动动：被被加加热热物物料料的的流流量量和和初初温温f1(t)，燃燃料料热热值值的的变变化化、压压力力的的波波动动、流流量量的的变变化化f2(t)，烟囱挡板位置的改变、抽力的变化，烟囱挡板位置的改变、抽力的变化f3(t).v 系系统统特特点点：所所有有对对被被控控参参数数的的扰扰动动都都包
4、包含含在在这这个个回回路路中中，理理论论上上都都可可由由温温度度调调节节器器予予以以克克服服，但但是是控控制制通通道道的的时时间间常常数数和和容容量量滞滞后后较较大大，控控制制作作用用不不及及时时，系系统统克克服服扰扰动动的的能能力力较较差差，不不能能满满足生产工艺要求。足生产工艺要求。Company Logov方案二：图方案二：图41b(单回路单回路)v 被控参数：炉膛温度被控参数：炉膛温度T2(间接参数间接参数)v 控制参数：燃料量控制参数：燃料量v 主主要要扰扰动动：被被加加热热物物料料的的流流量量和和初初温温f1(t)，燃燃料料热热值值的的变变化化、压压力力的的波波动动、流流量量的的变
5、变化化f2(t)，烟囱挡板位置的改变、抽力的变化，烟囱挡板位置的改变、抽力的变化f3(t)。v 系系统统特特点点：能能及及时时有有效效地地克克服服扰扰动动f2(t)、 f3(t)，但但是是扰扰动动f1(t)未未包包括括在在系系统统内内，系系统统不不能能克克服服扰扰动动f1(t)对对炉炉出出口口温温度度的的影影响响，仍仍然然不不能能达到生产工艺要求。达到生产工艺要求。Company Logov方案三：图方案三：图42 (串级串级) 主被控参数主被控参数(主参数主参数)：炉出口温度：炉出口温度T1 副被控参数副被控参数(副参数副参数)：炉膛温度：炉膛温度T2 特特点点：把把炉炉出出口口温温度度调调
6、节节器器T1的的输输出出作作为为炉炉膛膛温温度度调调节节器器T2的的给给定定值值，扰扰动动f2(t)、f3(t) 主主要要由由炉炉膛膛温温度度调调节节器器(副副调调节节器器)构构成成的的控控制制回回路路(副副回回路路)来来克克服服，扰扰动动f1(t)对对炉炉出出口口温温度度的的影影响响由由炉炉出出口口温温度度调调节节器器(主主调调节节器器)构构成成的的控控制制回回路路(主回路主回路)来消除。来消除。Company Logo名词术语：名词术语： 主回路、副回路主回路、副回路 主参数、副参数主参数、副参数 主过程、副过程主过程、副过程(对象对象) 主调节器、副调节器主调节器、副调节器 一次扰动、二
7、次扰动一次扰动、二次扰动Company Logo加热炉串级控制系统的工作过程加热炉串级控制系统的工作过程 当当处处在在稳稳定定工工况况时时，被被加加热热物物料料的的流流量量和和温温度度不不变变，燃燃料料的的流流量量与与热热值值不不变变，烟烟囱囱抽抽力力也也不不变变，炉炉出出口口温温度度和和炉炉膛膛温温度度均均处处于于相相对对平平衡衡状状态态，调调节节阀阀保保持持一一定定的的开开度度，此此时时炉炉出出口口温温度度稳稳定定在在给给定定值值上上，当当扰扰动动破破坏坏了了平平衡衡工工况况时时，串串级级控控制制系系统统便便开开始始了了其其控控制制过过程程。根根据据不不同同的的扰扰动动，分分三种情况：三种
8、情况：1.燃料压力、热值变化燃料压力、热值变化f2(t)和烟筒抽力变化和烟筒抽力变化f3(t) -二次扰动或副回路扰动二次扰动或副回路扰动2.被加热物料的流量和初温变化被加热物料的流量和初温变化f1(t)-一次扰动一次扰动或主回路扰动或主回路扰动Company Logo3.一次扰动和二次扰动同时存在一次扰动和二次扰动同时存在 假假设设调调节节阀阀为为气气开开式式，主主、副副调调节节器器均均为为反反作作用用。如如果果一一、二二次次扰扰动动的的作作用用使使主主、副副被被控控参参数数同同时时增增大大或或同同时时减减少少，主主、副副调调节节器器对对调调节节阀阀的的控控制制方方向向是是一一致致的的，即即
9、大大幅幅度度关关小小或或开开大大阀阀门门，加加强强控控制制作作用用，使使炉炉出出口口温温度度很很快快调调回回到到给给定定值值上。上。 如如果果一一、二二次次扰扰动动的的作作用用使使主主、副副被被控控参参数数一一个个增增大大(炉炉出出口口温温度度升升高高)，另另一一个个减减小小(燃燃料料量量减减少少，即即炉炉膛膛温温度度降降低低)，此此时时主主、副副调调节节器器控控制制调调节节阀阀的的方方向向是是相相反反的的，调调节节阀阀的的开开度度只只要要作作较较小变动即可满足控制要求。小变动即可满足控制要求。Company Logo二、串级控制系统的特点与分析二、串级控制系统的特点与分析 在在结结构构上上与
10、与电电力力传传动动自自动动控控制制系系统统中中的的双双闭闭环环系系统统相相同同(比比单单回回路路系系统统多多了了一一个个副副回回路路)，其其系统特点与分析方法亦基本相同。系统特点与分析方法亦基本相同。 主回路主回路(外环外环)：定值控制系统：定值控制系统 副回路副回路(内环内环)：随动控制系统：随动控制系统 与与单单回回路路系系统统相相比比，串串级级控控制制系系统统多多用用了了一一个个测测量量变变送送器器与与一一个个控控制制器器(调调节节器器)，增增加加的的投投资资并并不不多多(对对计计算算机机控控制制系系统统来来说说，仅仅增增加加了了一一个个测测量量变变送送器器)，但但控控制制效效果果却却有
11、有显显著著的的提提高高，其其原原因因在在于于串串级级控控制制系系统统中中增增加加了了一一个个包包含含二二次次扰扰动动的副回路。的副回路。Company Logo (一一)改善了被控过程的动态特性改善了被控过程的动态特性Company Logo 副回路闭环传递函数副回路闭环传递函数 设设W02(s)=K02/(T02s+1)，Wc2(s)=Kc2，Wv(s)=Kv，Wm2(s)=Km2，可得，可得 式中式中 -等效被控过程的放大系数等效被控过程的放大系数 -等效被控过程的时间常数等效被控过程的时间常数Company Logo 可见可见 T02仅仅为为T02的的1/(1+Kc2Kv2K02Km2)
12、。而而且且随随着着Kc2的的增增大大这这种种效效果果更更显显著著。如如果果匹匹配配得得当当，副副回回路路可可近近似似为为1：1的的环环节节。这这样样对对主主调调节节器器来来说说，其其等等效效被被控控过过程程只只剩剩下下不不包包括括在在副副回回路路之之内内的的一一部部分分被被控控过过程程，所所以以其其容容量量滞滞后后减减小小了了，过过程程的的动动态态特特性性得得到到显显著著改改善善，使使系系统统的的响响应应加加快快，控控制制更为及时，从而提高了系统的控制质量。更为及时，从而提高了系统的控制质量。 串串级级控控制制系系统统由由于于增增加加了了一一个个副副回回路路，使使等等效效被被控控过过程程的的时
13、时间间常常数数减减小小了了，改改善善了了系系统统的的动动态态特特性。（频域分析略）性。（频域分析略）Company Logo (二二)大大增强了对二次扰动的克服能力大大增强了对二次扰动的克服能力 在二次扰动在二次扰动F2(s)的作用下，副回路传递函数的作用下，副回路传递函数 系统输出对输入的传递函数为系统输出对输入的传递函数为 而系统输出对二次扰动而系统输出对二次扰动F2(s)的传递函数为的传递函数为Company Logo 对对于于一一个个控控制制系系统统来来说说，当当它它在在给给定定信信号号作作用用下下 ， 其其 输输 出出 量量 能能 复复 现现 输输 入入 量量 的的 变变 化化 ，
14、即即Y1(s)/X1(s)越越接接近近于于1时时，则则系系统统的的控控制制性性能能越越好好；当当它它在在扰扰动动作作用用下下，其其控控制制作作用用能能迅迅速速克克服服扰扰动动的的影影响响，即即Y1(s)/F2(s)越越接接近近于于0时时，则则系系统统的的控控制性能越好，系统的抗干扰能力就越强。制性能越好，系统的抗干扰能力就越强。v图图4-5串级控制系统串级控制系统抗干扰能力抗干扰能力可用下式表示：可用下式表示：Company Logo 为了与单回路控制系统比较，用同样方法可得为了与单回路控制系统比较，用同样方法可得出单回路控制系统出单回路控制系统(图图41a)输出输出Y(s)对输入对输入X(s
15、)的传递函数。的传递函数。 输出输出Y(s)对扰动对扰动F2(s)作用下的传递函数为作用下的传递函数为Company Logo 单回路控制系统的抗干扰能力为单回路控制系统的抗干扰能力为 串级控制系统与单回路控制系统的抗扰动能力串级控制系统与单回路控制系统的抗扰动能力之比之比: 设串级与单回路系统均采用比例调节器，其比设串级与单回路系统均采用比例调节器，其比例放大系数分别为例放大系数分别为KC1、KC2、KC，则上式变为，则上式变为 一般一般KC1KC2 KC， 所以所以QC2QD2。Company Logo(三三)对一次扰动有较好的克服能力对一次扰动有较好的克服能力v 对串级控制系统：对串级控
16、制系统： 抗扰动能力：抗扰动能力：v 对单回路控制系统：对单回路控制系统： 抗扰动能力：抗扰动能力：Company Logov两者抗一次扰动能力之比：两者抗一次扰动能力之比： 设设WC(s)=WC1(s)，一般情况下，一般情况下WC2(s)很很大，则有大，则有 一一般般情情况况下下WV(s)W02(s)Wm2(s)小小于于1，因因此此串串级级控控制制系系统统的的抗抗一一次次扰扰动动的的能能力力要要比比单单回路控制系统略强一些。回路控制系统略强一些。Company Logo(四四)对副回路参数变化具有一定的对副回路参数变化具有一定的自适应能力自适应能力 在在生生产产过过程程中中，常常含含有有非非
17、线线性性与与未未建建模模动动态态，工工作作点点亦亦常常随随负负荷荷与与操操作作条条件件发发生生变变化化，使使过过程程特特性性发发生生变变化化。对对于于包包含含在在副副回回路路内内的的非非线线性性与与参参数数、负负荷荷变变化化，串串级级控控制制系系统统具具有有一一定定的的自自适适应能力。应能力。 例：加热炉中零件数量变化（温度控制）。例：加热炉中零件数量变化（温度控制）。Company Logo仿真研究仿真研究单回路系统：单回路系统：PID参数参数vKp=3.7vTI=38svTD=0s未加干扰未加干扰Company Logo串级控制串级控制(未加扰动未加扰动)主调节器主调节器vKp=8.4vT
18、I=12.8 svTD=0 s副调节器副调节器vKp=10vTI=5000 svTD=0 sCompany Logov串级控制：串级控制：(副回路加入副回路加入阶跃扰动阶跃扰动)Company Logov串级控制：串级控制：(主回路加入阶主回路加入阶跃扰动跃扰动)Company Logov串级控制：串级控制：(主、副回路主、副回路同时加入阶同时加入阶跃扰动跃扰动)Company Logo参考文献参考文献v过程控制与过程控制与Simulink应用，王正林应用，王正林, 郭阳宽，郭阳宽，2006Company Logo三、串级控制系统的设计三、串级控制系统的设计 (一一)主、副回路的设计主、副回路
19、的设计 串串级级控控制制系系统统主主回回路路是是一一个个定定值值控控制制系系统统。主主参参数数的的选选择择和和主主回回路路的的设设计计可可以以按按照照单单回回路路控控制制系系统统的的设设计计原原则则进进行行。串串级级控控制制系系统统的的设设计计主主要要是是副副参参数数的的选选择择和和副副回回路路的的设设计计以以及及主主、副副回回路路关系的考虑。关系的考虑。1副回路应包括尽可能多的扰动副回路应包括尽可能多的扰动 副副回回路路对对于于包包含含在在其其内内的的二二次次扰扰动动以以及及非非线线性性、参参数数变变化化有有很很强强的的抑抑制制能能力力与与一一定定的的自自适适应应能能力力，因因此此副副回回路
20、路应应包包括括生生产产过过程程中中变变化化剧剧烈烈且且幅度大的主要扰动。幅度大的主要扰动。Company Logo 并并不不是是说说在在副副回回路路中中包包括括的的扰扰动动愈愈多多愈愈好好，而而应应该该是是合合理理。原原因因：副副回回路路包包括括的的扰扰动动愈愈多多，通通道道就就愈愈长长，时时间间常常数数就就愈愈大大，无无法法快快速速克克服服扰扰动。动。2应使主、副过程的时间常数适当匹配应使主、副过程的时间常数适当匹配 原则上，主、副过程时间常数之比应在原则上，主、副过程时间常数之比应在3到到10范围之内。范围之内。 如果如果副过程的时间常数比主过程小得太多副过程的时间常数比主过程小得太多，这
21、时虽然副回路反应灵敏，控制作用快，但此时这时虽然副回路反应灵敏，控制作用快，但此时一般情况下副回路包含的扰动少，对于过程特性一般情况下副回路包含的扰动少，对于过程特性的改善也就减少了。的改善也就减少了。Company Logo 如如果果副副回回路路的的时时间间常常数数接接近近甚甚至至大大于于主主过过程程的的时时间间常常数数，这这时时副副回回路路虽虽对对改改善善过过程程特特性性的的效效果果较较显显著著，但但副副回回路路反反映映较较迟迟钝钝，不不能能及及时时有有效效克服扰动。克服扰动。 如如果果主主、副副过过程程的的时时间间常常数数比比较较接接近近，这这时时主主、副副回回路路的的动动态态联联系系十
22、十分分密密切切，一一个个参参数数发发生生振振荡荡时时，会会使使另另一一个个参参数数也也发发生生振振荡荡（共共振振），不利于生产的正常进行。不利于生产的正常进行。 串串级级控控制制系系统统主主、副副过过程程时时间间常常数数的的匹匹配配是是一一个个比比较较复复杂杂的的问问题题，工工程程上上应应根根据据具具体体过过程程的的实际情况与控制要求来定。实际情况与控制要求来定。Company Logo(二二)主、副调节器控制规律的选择主、副调节器控制规律的选择 出出发发点点：主主调调节节器器起起定定值值控控制制作作用用，副副调调节节器器起随动控制作用。起随动控制作用。 主主调调节节器器选选PI或或PID控控
23、制制规规律律：主主参参数数是是工工艺艺操操作作的的主主要要指指标标，允允许许波波动动的的范范围围较较小小，一一般般要要求无余差。求无余差。 副副调调节节器器选选P控控制制规规律律：副副参参数数的的设设置置是是为为了了保保证证主主参参数数的的控控制制质质量量，可可以以在在一一定定范范围围内内变变化化，允允许许有有余余差差。一一般般不不引引入入积积分分(会会延延长长控控制制过过程程，减减弱弱副副回回路路的的快快速速作作用用)。也也不不引引入入微微分分(副副回回路路本本身身起起着着快快速速作作用用，再再引引入入微微分分规规律律会会使使调调节节阀阀动动作作过大，对控制不利过大，对控制不利)。Compa
24、ny Logo(三三)确定主、副调节器正反作用方式确定主、副调节器正反作用方式v主主、副副调调节节器器正正/反反作作用用方式的方式的选择原则选择原则： 使使整整个个控控制制系系统统构构成成负负反反馈馈系系统统，即即主主通通道道各各环环节节放放大大系系数数极极性性乘乘积积必必须为正。须为正。 （各各环环节节放放大大系系数数极极性性的的规定与单回路系统相同）规定与单回路系统相同） 例例：图图42所所示示炉炉出出口口温温度度与与炉炉膛膛温温度度串串级级控制系统。控制系统。Company Logo四、串级控制系统调节器参数的整定四、串级控制系统调节器参数的整定v串串级级控控制制系系统统两两个个调调节节
25、器器串串联联起起来来控控制制一一个个调调节节阀阀，是是相相互互关关联联的的，因因此此其其参参数数整整定定也也是是相相互互关关联的，需相互协调、反复核定才能取得最佳效果。联的，需相互协调、反复核定才能取得最佳效果。v在在整整定定主主调调节节器器时时，必必须须知知道道副副调调节节器器的的动动态态特特性性；在在整整定定副副调调节节器器时时，又又必必须须知知道道主主调调节节器器的的动态特性。动态特性。v原原则则：主主回回路路为为定定值值控控制制，要要求求主主参参数数有有较较高高的的控控制制精精度度，其其品品质质指指标标与与单单回回路路定定值值控控制制系系统统一一样样。但但副副回回路路是是随随动动控控制
26、制，只只要要求求副副参参数数能能快快速速准确地跟随主调节器的输出变化即可。准确地跟随主调节器的输出变化即可。Company Logo1两步整定法两步整定法 根根据据串串级级控控制制系系统统的的设设计计原原则则，主主、副副过过程程的的时时间间常常数数之之比比T01/T02应应在在3到到10范范围围内内。此此时时主主、副副回回路路的的工工作作频频率率和和周周期期相相差差很很大大，动动态态联联系系很很小小，可可忽忽略略不不计计。所所以以，副副调调节节器器参参数数按按单单回回路路系系统统方方法法整整定定后后，可可以以将将副副回回路路作作为为主主回回路路的的一一个个环环节节，按按单单回回路路系系统统的的
27、整整定定方方法法整整定定主主调调节节器器的的参参数数，而而不不再再考考虑虑主调节器参数变化对副回路的影响。主调节器参数变化对副回路的影响。 另另外外，现现代代工工业业生生产产过过程程对对于于主主参参数数的的质质量量指指标标要要求求很很高高，而而对对副副参参数数的的质质量量指指标标没没有有严严格格要要求求，设设置置副副参参数数是是为为了了进进一一步步提提高高主主参参数数的的控控制制质质量量。在在副副调调节节器器参参数数整整定定好好后后，再再整整定定主主调调节节器器参参数数，只只要要主主参参数数的的质质量量通通过过主主调调节节器器的的参参数数整整定定得得到到保保证证，副副参参数的控制质量可以允许牺
28、牲一些数的控制质量可以允许牺牲一些。Company Logov整整定定步步骤骤：第第一一步步整整定定副副调调节节器器参参数数，第第二二步步整整定主调节器参数。（先副后主）定主调节器参数。（先副后主） 1)在在工工况况稳稳定定、主主回回路路闭闭合合，主主、副副调调节节器器都都在在纯纯比比例例作作用用下下，主主调调节节器器的的比比例例度度置置于于100，用用单单回回路路控控制制系系统统的的衰衰减减曲曲线线法法(如如4：1)整整定，求取副调节器的比例度定，求取副调节器的比例度2s和周期和周期T2s 。 2)将将副副调调节节器器的的比比例例度度置置于于所所求求得得的的数数值值2s上上，把把副副回回路路
29、作作为为主主回回路路的的一一个个环环节节，用用同同样样方方法法整整定定主主回回路路，求求取取主主调调节节器器的的比比例例度度1s和和周周期期T1s 。Company Logov 3)根根据据1s、T1s 、2s、T2s，按按单单回回路路系系统统衰衰减减曲曲线线法法的的整整定定公公式式计计算算主主调调节节器器的的比比例例度度、积分时间积分时间TI和微分时间和微分时间TD。v 4)按按先先副副后后主主、先先比比例例后后积积分分的的顺顺序序，设设置置主主、副副调调节节器器的的参参数数，再再观观察察过过渡渡过过程程曲曲线线，必必要时进行适当调整，直到系统质量达到最佳。要时进行适当调整，直到系统质量达到
30、最佳。Company Logo 2逐步逼近法逐步逼近法 对对于于主主、副副过过程程的的时时间间常常数数相相差差不不大大的的串串级级控控制制系系统统，由由于于主主、副副回回路路的的动动态态联联系系比比较较密密切切，所以系统整定必须反复进行、逐步逼近。所以系统整定必须反复进行、逐步逼近。 逐逐步步逼逼近近法法：在在主主回回路路断断开开的的情情况况下下，求求取取副副调调节节器器的的整整定定参参数数，然然后后将将副副调调节节器器的的参参数数设设置置在在所所求求数数值值上上，将将主主回回路路闭闭合合以以求求取取主主调调节节器器的的整整定定参参数数值值。而而后后，将将主主调调节节器器的的参参数数设设置置在
31、在所所求求数数值值上上再再进进行行整整定定，求求出出第第二二次次副副调调节节器器的的整整定定参参数数值值。比比较较上上述述两两次次的的整整定定参参数数值值和和控控制制质质量量，如如果果达达到到了了控控制制品品质质指指标标，整整定定工工作作就就此此结结束束。否否则则再再按按此此法法求求取取第第二二次次主主调调节节器器的的整整定定参参数数值值，依依次次循循环环，直直到到求求得得合合适适的的整整定定参参数数值值。（整定步骤略）（整定步骤略）Company Logo五、串级控制系统的工业应用五、串级控制系统的工业应用(一一)用于克服被控过程较大的容量滞后用于克服被控过程较大的容量滞后v 现现代代工工业
32、业生生产产，一一些些以以温温度度等等作作为为被被控控参参数数的的过过程程，往往往往其其容容量量滞滞后后较较大大，控控制制要要求求又又较较高高。若若采采用用单单回回路路控控制制系系统统，控控制制质质量量不不能能满满足足生生产产要要求求。此此时时可可选选用用串串级级控控制制系系统统，充充分分利利用用其其改改善善过过程程的的动动态态特特性性、提提高高工工作作频频率率的的特特点点。为为此此，选选择择一一个个滞滞后后较较小小的的副副参参数数，组组成成一一个个快快速速动动作作的的副副回回路路，以以减减小小等等效效过过程程的的时时间间常常数数，加加快快响响应速度，从而取得较好的控制质量。应速度，从而取得较好
33、的控制质量。v 例：例：图图42加热炉。加热炉。Company Logo (二二)用于克服被控过程的纯滞后用于克服被控过程的纯滞后v 当当工工业业过过程程纯纯滞滞后后时时间间较较长长时时，可可用用串串级级控控制制来来改改善善控控制制质质量量，即即在在离离调调节节阀阀较较近近、纯纯滞滞后后较较小小的的地地方方选选择择一一个个副副参参数数，构构成成一一个个纯纯滞滞后后较较小小的的副副回回路路，把把主主要要扰扰动动包包括括在在副副回回路路中中，在在其其影影响响主主参参数数前前，由由副副回回路路实实现现对对主主要要扰扰动动的的及及时时控控制制，从从而而提高控制质量。提高控制质量。v例例41 造纸厂网前
34、箱温度串级控制造纸厂网前箱温度串级控制(图图4-7)。 纸纸浆浆用用泵泵从从储储槽槽送送至至混混合合器器，在在混混合合器器内内用用蒸蒸汽汽加加热热至至72左左右右，经经过过立立筛筛、圆圆筛筛除除去去杂杂质质后后送送到到网网前前箱箱，再再经经铜铜网网脱脱水水。为为保保证证纸纸张张质质量量，工工艺艺要要求求网网前前箱箱温温度度保保持持在在61左左右右，允允许许偏偏差差不不得得超超过过1。Company Logov 若若用用单单回回路路系系统统，从从混混合合器器到到网网前前箱箱纯纯滞滞后后达达90s，当当纸纸浆浆流流量量波波动动35kg/min时时，温温度度最最大大偏偏差差8.5，过过渡过程时间渡过
35、程时间450s，控制质量差，不能满足工艺要求。，控制质量差，不能满足工艺要求。v 在在离离调调节节阀阀较较近近处处选选择择混混合合器器出出口口温温度度为为副副参参数数，网网前前箱箱温温度度为为主主参参数数构构成成串串级级控控制制，把把主主要要扰扰动动(纸纸浆浆流流量量波波动动) 包包括括在在副副回回路路中中。实实践践表表明明，网网前前箱箱温温度度最最大大偏偏差差未超过未超过1，过渡过程时间过渡过程时间200s，完全满足工艺要求。，完全满足工艺要求。72611Company Logo (三三)用于抑制变化剧烈且幅度大的扰动用于抑制变化剧烈且幅度大的扰动 将将变变化化剧剧烈烈且且幅幅度度大大的的扰
36、扰动动包包括括在在串串级级系系统统副副回回路中，就可大大减少其对主参数的影响。路中，就可大大减少其对主参数的影响。v例例42 精馏塔塔釜温度的串级控制精馏塔塔釜温度的串级控制 对对于于由由多多组组份份组组成成的的混混合合物物，利利用用其其各各组组份份不不同同的的挥挥发发度度，通通过过精精馏馏操操作作可可将将其其分分离离成成较较纯纯组组份份的的产产品品。生生产产工工艺艺要要求求塔塔釜釜温温度度控控制制在在1.5。实实际际生生产产中中，蒸蒸汽汽压压力力变变化化剧剧烈烈且且幅幅度度大大，有有时时从从0.5MPa突突然然降降至至0.3MPa，压压力力变变化化40。若若采采用用单单回回路路控控制制系系统
37、统，调调节节器器的的比比例例放放大大系系数数调调到到13时时，塔塔釜釜温温度度最大偏差达最大偏差达10，不能满足生产工艺要求。，不能满足生产工艺要求。Company Logov以以蒸蒸汽汽流流量量为为副副参参数数、塔塔釜釜温温度度为为主主参参数数的的串串级级控控制制系系统统，把把蒸蒸汽汽压压力力变变化化这这个个主主要要扰扰动动包包括括在在副副回回路路中中，充充分分利利用用串串级级控控制制系系统统对对进进入入副副回回路路的的扰扰动动具具有有较较强强抑抑制制能能力力的的特特点点。实实际际运运行行表表明明，将将副副调调节节器器的的比比例例系系数数调调到到5，塔塔釜釜温温度度最最大大偏偏差差未超过未超
38、过1.5，完全满足生产工艺要求。，完全满足生产工艺要求。Company Logo(四四)用于克服被控过程的非线性用于克服被控过程的非线性v 在在过过程程控控制制中中，一一般般工工业业过过程程特特性性都都有有一一定定的的非非线线性性。当当负负荷荷变变化化时时，过过程程特特性性会会发发生生变变化化，会会引引起起工工作作点点的的移移动动。这这种种特特性性的的变变化化虽虽然然可可通通过过调调节节阀阀的的特特性性来来补补偿偿，使使广广义义过过程程的的特特性性在在整整个个工工作作范范围围内内保保持持不不变变，然然而而不不可可能能完完全全补补偿偿，过过程程仍仍然然有有较较大大的的非非线线性性。此此时时单单回
39、回路路系系统统往往往往不不能能满满足足生生产产工工艺艺要要求求，如如果果采采用用串串级级控控制制系系统统，则则能能适适应应负负荷荷和和操操作作条条件件的的变变化化，自自动动调调整整副副调调节节器器的的给给定定值值，从从而而改改变变调调节节阀阀的的开开度度，使使系系统统运运行行在在新新的的工工作作点点上上。当当然然，这这会会使使副副回回路路的的衰衰减减率率有有所所变变化化，但但对对整整个个系系统统的的稳稳定定性性影影响响却却很很小。小。v 例：图例：图49醋酸乙炔合成反应（略）醋酸乙炔合成反应（略）CompanyLOGO温馨提示：本PPT课件下载后，即可编辑修改，也可直接使用。（希望本课件对您有所帮助）
