过程控制课件--第六章利用补偿原理提高系统-PPT文档资料
合集下载
《补偿控制》课件
谢谢聆听
详细描述
控制精度的挑战主要来源于系统建模误差、外部干扰和执行机构的非线性特性。为了提高控制精度， 可以采用更精确的模型描述系统动态，采用先进的控制算法，以及优化执行机构的设计和制造。
系统稳定性问题
总结词
系统稳定性是补偿控制中必须考虑的重要问题，直接关系到系统的长期运行效果。
详细描述
系统稳定性问题主要表现在系统出现振荡、发散或失控等现象。为了解决稳定性问题，可以采用现代控制理论中 的稳定性分析和设计方法，如李雅普诺夫稳定性定理、极点配置等，以确保系统在各种工况下都能保持稳定运行 。
实时性问题
总结词
实时性是补偿控制中必须考虑的重要因 素，直接关系到系统的响应速度和性能 。
VS
详细描述
实时性问题主要表现在系统的响应速度慢 、延迟时间长等方面。为了解决实时性问 题，可以采用快速算法、并行计算等技术 ，优化系统计算和数据处理流程，提高系 统的响应速度和实时性。
鲁棒性问题
总结词
鲁棒性是补偿控制中需要考虑的重要问题， 关系到系统在不确定性和扰动下的性能表现 。
偏差。
反馈补偿
根据被控变量的实际值与设定值的 偏差，调整控制量，以减小偏差。
复合补偿
结合前馈补偿和反馈补偿的优点， 同时考虑被控变量的变化趋势和实 际值与设定值的偏差，进行补偿控 制。
补偿控制算法
PID控制算法
神经网络控制算法
比例、积分、微分控制算法，通过调 整比例、积分和微分的系数，实现控 制量的计算。
自适应控制技术通过实时监测系统运行状态，自动调整控制参数，以适应外部环 境的变化。这种技术能够提高补偿控制的实时性和准确性，减少因环境变化引起 的误差。
智能控制技术
过程控制—概述(ppt文档)
4. 定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，
使被控量尽量保持接近或等于设定值。
如蒸汽锅炉中的液位控制
第一章 概述--过程控制
5．过程控制多种分类方法 按被控参数分类：
温度、压力、流量、液位或物位控制系统、物性 控制系统、成分控制系统 按被控量数分类： 单变量过程控制系统、多变量过程控制系统 按设定值分类： 定值控制系统、随动（伺服）控制系统
y() t
第一章 概述--过程控制
1．衰减比和衰减率
衰减比等于两个相邻 y 同向波峰值之比。
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
电加热锅炉控制方案
人工液位调节
电加热器加热水 产生一定压力的 热水或蒸汽，并 通过输汽管供给 用户或下一个工 序，为了及时补 充因蒸发而不断 减少的锅炉水量， 用水泵连续地加
入冷水。
电加热锅炉的简易流程图
始终保持一定高度 冶炼好的铁水和炉渣定期或连续排出
其间涉及多种参数的控制
流量、压力、温度、物位（液位）等
什么是过程控制
过程控制(Process Control)
是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部 门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动 控制。
主要解决
各种生产过程中的温度、压力、流量、液位(或 物位)、以及成分等参数的自动监测和控制问题。
1.3 过程控制系统的性能指标
稳定性、准确性和快速性
定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系 统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于 设定值。
随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即 稳、准、快地跟踪设定值。
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，
使被控量尽量保持接近或等于设定值。
如蒸汽锅炉中的液位控制
第一章 概述--过程控制
5．过程控制多种分类方法 按被控参数分类：
温度、压力、流量、液位或物位控制系统、物性 控制系统、成分控制系统 按被控量数分类： 单变量过程控制系统、多变量过程控制系统 按设定值分类： 定值控制系统、随动（伺服）控制系统
y() t
第一章 概述--过程控制
1．衰减比和衰减率
衰减比等于两个相邻 y 同向波峰值之比。
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
电加热锅炉控制方案
人工液位调节
电加热器加热水 产生一定压力的 热水或蒸汽，并 通过输汽管供给 用户或下一个工 序，为了及时补 充因蒸发而不断 减少的锅炉水量， 用水泵连续地加
入冷水。
电加热锅炉的简易流程图
始终保持一定高度 冶炼好的铁水和炉渣定期或连续排出
其间涉及多种参数的控制
流量、压力、温度、物位（液位）等
什么是过程控制
过程控制(Process Control)
是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部 门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动 控制。
主要解决
各种生产过程中的温度、压力、流量、液位(或 物位)、以及成分等参数的自动监测和控制问题。
1.3 过程控制系统的性能指标
稳定性、准确性和快速性
定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系 统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于 设定值。
随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即 稳、准、快地跟踪设定值。
过程控制的补偿控制资料50页PPT
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
过程控制系统ppt课件
2、调节原理 二、稳定边界法（临界比例度法）
4、变送器：一般为“＋”； 一般控制系统中，有效办法是采用串级控制。
当口径A和差压(P1-P2)一定时，流量Q仅随阻尼的
变化而变化。改变阀门的开启程度，可改变流通阻力而 控制介质流量。
二、控制阀的流量特性
1、概念
l Q ,L Q max
Ql f( )(33)
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。)
3. 选间接参数的原则
它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
B1 B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（Overshoot）σ定义为：
B1 100%
C
定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即：
3．余差：
A B1 C
它是控制系统的最终稳态偏差e(∞)。在阶跃输入作
用下，余差（Steady-state error）为：
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
• 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 • 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 • 间接参数要有足够的灵敏度。
4、变送器：一般为“＋”； 一般控制系统中，有效办法是采用串级控制。
当口径A和差压(P1-P2)一定时，流量Q仅随阻尼的
变化而变化。改变阀门的开启程度，可改变流通阻力而 控制介质流量。
二、控制阀的流量特性
1、概念
l Q ,L Q max
Ql f( )(33)
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。)
3. 选间接参数的原则
它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
B1 B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（Overshoot）σ定义为：
B1 100%
C
定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即：
3．余差：
A B1 C
它是控制系统的最终稳态偏差e(∞)。在阶跃输入作
用下，余差（Steady-state error）为：
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
• 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 • 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 • 间接参数要有足够的灵敏度。
过程控制系统及其应用PPT课件.
第三个阶段最大成就就是大规模集成电路和微 处理器的产生，这大大加速了工业计算机的商 品化和计算机技术的普及和发展。为了满足工 业计算机可靠性和灵活性的需要，作为一种全 新的工业控制工具，集散控制系统产生了 （Distributed Control Systems, DCS）。 它是集计算机技术、控制技术、通信技术和图 形显示技术于一体的计算机系统。而另一方面， 控制理论和其它学科相互渗透，从而形成了以 大系统理论和智能控制理论为代表的所谓第三 代控制理论。
第七节 现场总线技术 一、现场总线技术及其产生的背景 二、现场总线的工作原理 三、现场总线的技术特点 四、几种典型的现场总线
第九章 过程自动化控制系统的应用实例
第一节 恒压供水控制系统 一、概述 二、恒水压控制装置 三、其他方案
第二节 楼宇设备管理和监控系统 一、概述 二、系统的组成及工作原理 三、系统软件 四、系统的特点
过程控制系统及其应用
目录
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成
一、被控对象 二、 传感器和变送器 三、 控制器 四、 执行器 五、 控制阀
第三节 过程控制的分类 一、各种分类方法 二、设定值分类
第四节 生产对过控制的要求和指标 一、生产对过程控制的要求 二、过程控制系统的品质指标
四、执行器
执行器接收控制器的控制信号u，经变换或 放大后推动调节阀。目前的执行器有气动执行 器和电动执行器，如控制器是电动的，而执行 器是气动的，则在控制器与执行器之间要有电 气转换器。如用电动执行器，则控制器输出须 经伺服放大器放大才能驱动执行器以推动调节 阀。
五、调节阀
控制器输出控制信号u，经气动或电动执行 器驱动调节阀，改变输入对象的操纵量q，使 被控量受到控制。
过程控制课件--第六章利用补偿原理提高系统
01
利用补偿原理提高系统可靠性和安 全性
提高系统可靠性和安全性的重要性
提高系统可靠性：减少故障发生率，提高系统稳定性 提高系统安全性：防止数据泄露、病毒攻击等安全威胁 提高系统可用性：确保系统在关键时刻能够正常运行 提高系统可维护性：降低维护成本，提高系统维护效率
利用补偿原理增强系统可靠性和安全性的方法
01
利用补偿原理提高系统性能指标
提高系统性能指标的方法
补偿原理：通过引入补偿器，提高系统的稳定性和准确性 反馈控制：通过反馈信号，调整系统的输出，提高系统的性能 前馈控制：通过预测未来的输入，提前调整系统的输出，提高系统的性能 自适应控制：根据系统的状态和输入，自动调整系统的输出，提高系统的性能
01
利用补偿原理实现系统智能化控制
智能化控制技术的发展现状
智能化控制技 术在工业生产 中的应用越来
越广泛
智能化控制技 术在智能家居、 智能交通等领 域的应用逐渐
普及
智能化控制技 术的发展推动 了人工智能、 大数据等技术
的发展
智能化控制技 术的发展面临 着技术瓶颈和
伦理问题
利用补偿原理实现智能化控制的方法
提高系统的稳定性：通过补偿，可以减少系统的不稳定因素，提高系统的稳定性。 提高系统的准确性：通过补偿，可以减少系统的误差，提高系统的准确性。 提高系统的响应速度：通过补偿，可以加快系统的响应速度，提高系统的效率。 提高系统的抗干扰能力：通过补偿，可以减少系统的干扰，提高系统的抗干扰能力。
补偿原理的实现方式
反馈控制：通过反馈信号来调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿 前馈控制：通过预测输入信号的变化，提前调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿 自适应控制：通过不断学习和调整系统的参数，以实现对输入信号的补偿 模糊控制：通过模糊逻辑来调整系统的输出，以实现对输入信号的补偿
补偿控制系统的设计ppt课件
二、前馈控制的特点（与反馈控制系统相比）P218
1、是一种开环控制； 2、控制的根据是扰动； 3、前馈调节器的控制律由过程特性决定； 4、多用来抑制可测而不可控的扰动对被控参数的影响； 5、控制及时，理论上可实现对干扰的完全控制； 6、实现的经济性差。一个前馈调节器只能对一个扰动进行补偿。
三、前馈控制系统的结构形式
基本思想：扰动通过扰动通道作用于系统、影响系统的控
制性能。如果扰动是可测量的，且扰动通道的模型可以获得，
那么，可以设计一个补偿器，使得补偿环节对系统的作用与
扰动对系统的影响相互抵消，从而消除扰动对系统的影响。
一、前馈控制
例：换热器前馈-反馈控制系统
前馈作用
工作过程：如果影响被控量的主要扰 动为进料量的流量„„
补偿控制系统 的设计
主要介绍：补偿控制的基本概念和常用的补偿控制方法。
§7.1 补偿控制的基本原理与结构
补偿控制系统按结构的不同可分为四种 1、输入量补偿：将输入量经过处理后，直接向前传递，并与 主控制器的输出进行叠加。 其结构图如下： 输入量补偿器
2、扰动量补偿：将系统的扰动输入量经过处理后，直接向前 传递，并与主控制器的输出进行叠加。 其结构图如下： 扰动量补偿器
1、静态前馈控制系统 扰动通道的静态放大系数
W 0 ) f( W ( S放大系数 只考虑稳态时的校正，即只能保证被控量的静态偏差接 近或等于零。
适用于 W 与 W0(S)滞后相差不大的情形。 f (S)
2、动态前馈控制系统
W S) f( W (S) FF W (S) 0
许多工业对象都具有非周期与过阻尼的特性，因此可以 用一阶或二阶，必要时串联一个纯滞后环节来近似。假如：
F (S )
自动控制原理第六章_控制系统补偿与综合1PPT课件
00.0 42
c 62rads
mcT1T1 2.4 66r0 asd
T0.010S19 6
计算超前补偿网络的转折频率
1a m 2 6.406 3.2 8r5asd 2ma 60 2 .4 6 9.1 4 ra s d
Gc(s)1100..00
分度系数 R1 R2
R2
Gc' (s)
11aTs a 1Ts
aTR1C
时间常数
T R1R2C6 R1 R2
R1
说明：
（1）采用无源超前网络进行串联 ur 校正时，整个系统的开环增益要
下降 倍。
C R2
a
uc
G' (s)11aTs
c
a 1Ts
图6.2 带有隔离放大器的 无源超前校正网络
自动控制原理第六 章_控制系统补偿与
综合1
1、控制对象
尽可能地建立控制对象准确的数学模型。 最初设计阶段，可以对控制对象的数学模型进行适
合的，合理的简化。
2、性能指标
稳态误差指标
位置误差系数K p 速度误差系数 K v 加速度误差系数K a
时域指标 tr, tp ,ts ,
%
经验值：
值通常是这样估计的：如果未补偿系统的开环对数幅频
特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取 5~10
如果为-60dB/dec则取 15~20
14
根据所确定的最大相位超前角 m
按
a 1sinm 1sinm
算出 a的值。
a 计算补偿装置在 m 处的幅值10lg
控制系统的固有部分其特性为已知补偿部分4系统补偿装置的设计方法串联补偿和反馈补偿综合法系统的固有特性一种补偿装置分析和经验验证性能指标选择参数系统的固有特性期望开环系统特性系统的性能指标确定补偿装置的结构和参数62频率响应法串联补偿校正一般而言当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时系统有可能不稳定或者即使能稳定其动态性能一般也不会理想
c 62rads
mcT1T1 2.4 66r0 asd
T0.010S19 6
计算超前补偿网络的转折频率
1a m 2 6.406 3.2 8r5asd 2ma 60 2 .4 6 9.1 4 ra s d
Gc(s)1100..00
分度系数 R1 R2
R2
Gc' (s)
11aTs a 1Ts
aTR1C
时间常数
T R1R2C6 R1 R2
R1
说明：
（1）采用无源超前网络进行串联 ur 校正时，整个系统的开环增益要
下降 倍。
C R2
a
uc
G' (s)11aTs
c
a 1Ts
图6.2 带有隔离放大器的 无源超前校正网络
自动控制原理第六 章_控制系统补偿与
综合1
1、控制对象
尽可能地建立控制对象准确的数学模型。 最初设计阶段，可以对控制对象的数学模型进行适
合的，合理的简化。
2、性能指标
稳态误差指标
位置误差系数K p 速度误差系数 K v 加速度误差系数K a
时域指标 tr, tp ,ts ,
%
经验值：
值通常是这样估计的：如果未补偿系统的开环对数幅频
特性在截止频率处的斜率为-40dB/dec，一般取 5~10
如果为-60dB/dec则取 15~20
14
根据所确定的最大相位超前角 m
按
a 1sinm 1sinm
算出 a的值。
a 计算补偿装置在 m 处的幅值10lg
控制系统的固有部分其特性为已知补偿部分4系统补偿装置的设计方法串联补偿和反馈补偿综合法系统的固有特性一种补偿装置分析和经验验证性能指标选择参数系统的固有特性期望开环系统特性系统的性能指标确定补偿装置的结构和参数62频率响应法串联补偿校正一般而言当控制系统的开环增益增大到满足其静态性能所要求的数值时系统有可能不稳定或者即使能稳定其动态性能一般也不会理想
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
G P D (s ) G ff(s )G V (s )G P C (s ) 0
Gff
(s) GPD(s) GV(s)GPC(s)
前馈控制的理论基础是不变性原理，或称为扰动补偿理论
15.12.2020
过程控制
6
不变性原理:
控制系统的被调量与扰动量绝对无关或在一定准确度下无关，也就是被 调量完全独立或基本独立．
D(s)负 扰荷 动
调节阀
管路
锅炉 H
压力变送器
液位变送器
缺点： 1. 对扰动的响应不够及时 2. 如果负荷变化幅度大而且频繁,难以满足要求,水位H波动大． 3. 负荷对水位的影响存在假水位现象,调节过程产生更大动态偏差,调节
过程加长．
假水位: 锅炉蒸汽负荷突然↑,气压↓,水的沸点↓,水汽混合物体积↑,则此 时水位不因蒸发量大于给水量而下降，反而上升．反之一样．
(4) 选择不变性
系统中被调量对其中几个主要的干扰实现不变性. 减少了补偿装置, 节省 投资又能达到对主要干扰的不变性．
15.12.2020
过程控制
8
§6-2 前馈控制系统
D1 D2 D3
一 基本概念
前馈控制是以不变性原理为 理论基础的一种控制方法.它 把影响过程的主要因素测量 出来, 连同设定值一起, 用来 计算正确的输出,以适应当前 的状态．
设被控对象受到干扰Di(t)的作用，则被调量y(t)的不变性可表示为：
当 D i( t ) 0 时 ， 仍 有 y ( t ) 0 ( i 1 ,2 ,. . . n )
即被调量y(t)与干扰Di(t)独立无关． 在应用不变性原理时,由于各种原因,不可能完全实现上式所规定的y(t)与 Di(t)独立无关，因此就被调量与干扰量之间的不变性程度，提出了几种 不变性．
(1) 绝对不变性
对象在扰动Di(t)作用下, 被调量y(t)在整个过渡过程中始终保持不变, 调 节过程的动态偏差和稳态偏差均为零.
实际中难以达到：对象的动态特性不可能绝对精确；扰动补偿装置实现 上的困难．
15.12.2020
过程控制
7
(2) 误差不变性 准确度有一定限制的不变性．可表示为：
当 D i(t)0 时 ， |y(t)|
r 前馈 设定值 控制器
调节量 μ
对象
前馈控制系统
y 被调量
无论干扰何时出现, 都立即开始校正, 使扰动在影响到被调量之前就被抵 消掉. 从理论上讲, 前馈控制可是实现很完善的控制, 即使是难控过程,其 性能也仅受测量和计算精度的限制．
u = f(r, D1,D2,D3)
15.12.2020
过程控制
15.12.2020
过程控制
5
系统传递函数为：
F 1((ss))G P D (s)G ff(s)G V(s)G P C(s) F
系统对于干扰F实现完全补偿的条件是:
GPD(s) + θ1 Gff(s) Gv(s) Q GPC(s) +
F ( s ) 0 ,而 1 ( s ) 0 ,代 入 上 式 有 ：
干扰多：准确性难以保证，存在多种残差 迟延：快速性降低
15.12.2020
过程控制
2
3)反馈控制的特点 ： ✓基于偏差来消除偏差； ✓“不及时”的控制 ； ✓存在稳定性问题； ✓对各种扰动均有校正作用； ✓控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律。
问题:
是否可以在偏差产生前 (扰动发生但还未影响到输出量) 就 让调节机构作出反应,通过对干扰进行补偿来抵消其影响,从 而使被控对象不受干扰量的影响.这就是前馈控制(FFC),它 是一种按干扰进行控制的开环控制方式.
15.12.2020
过程控制
4
方案2----前馈控制
控制思路：以干扰作用的大小进行控制，干扰出现后马上进行调节．
蒸汽量
F(s)
物料量
Gff(s)
Gv(s) Q
GPD(s) θ1 GPC(s)
前馈控制系统方框图
优点：
对干扰直接进行控制，控制比反馈
及时
F
GPD(s) +θ1
干扰F 调节阀θ1
Gff(s) Gv(s) Q GPC(s) +
精品
过程控制课件--第六章利用补偿原理 提高系 统
§6-1 概述
1) 反馈控制的优点(PID控制)
①原理简单, 使用方便,不需知道对象的确切模型 ②适应性强 ③鲁棒性强, 控制品质对被控对象特性的变化不敏感
鲁棒性:控制系统在其特性或参数发生变化时仍可使品质指标不变的性能
2) 反馈控制系统的不足 在被控对象呈现大迟延,多干扰等难以控制的特性,而又希望得到较好的 过程响应时,反馈控制难以得到好的效果．(稳定性,准确性,快速性)
15.12.2020
过程控制
11
r
主调
节器
副调 节器
给水 扰动
G(s)
D(s)负 扰荷 动
调节阀
管路
锅炉 H
压力变送器
液位变送器
如果直接以负荷的扰动来调节阀门,使给水量总等于负荷量,就能解决 负荷扰动大,控制不及时的缺点.
15.12.2020
过程控制
12
D
ID
开方器
DT
IG*IDIL5.0
Σ IG* QC IG 开方器
蒸汽 负荷
IＬ
-+
DT
Σ LCห้องสมุดไป่ตู้
If
给水G 阀
If IGID5.0
h 锅炉
G=f(D, r)
LT
锅炉水位前馈控制系统
9
例3 锅筒锅炉的水位控制
生产过程：给水G经锅炉加热 产生蒸汽输出 被调量: 锅炉水位H,保持恒定
扰动: 负荷(蒸汽D)扰动, 给水扰 动.
控制方案： 1. 串级控制(反馈控制) 2. 前馈控制
锅炉的水位控制系统
15.12.2020
过程控制
10
1. 串级空制
r
主调
节器
副调 节器
给水 扰动
G(s)
允许存在一定的误差, 在工程上容易实现, 而且生产中也不会有绝对不变 性的要求, 所以应用广泛. 如反馈控制从理论上应该属于误差不变性．
(3) 稳态不变性 在干扰Di(t)作用下, 被调量的动态偏差不为零, 而稳态偏差为零, 被调量在 稳态工况下与扰动量无关.
当 D i( t) 0 时 , y ( ) 0 ,e s s r y ( ) 0
15.12.2020
过程控制
3
例1 换热器控制 (用蒸汽Q对物料F进行加热,保持出料口物料温度稳定) 被调量: 换热器出口温度θ1 主要干扰: 换热器的物料量F
方案1----反馈控制
θr
e
Gc(s)
—
F(s)
Gv(s) Q
G(s) θ1
Gm(s)
闭环控制系统方框图
缺点：
对干扰的响应不够及时，总是偏差出现后才开始调节．按偏差大小进行 控制的． e调节阀θ1