化工仪表与自动化：第七章 复杂控制系统

所有的知识点都给大家整理出来了，方便大家备考时翻阅查看，帮助大家加深记忆、提高复习效率。都是根据个人对教材的理解整理所得，大家可以根据自己的复习情况进行增减。

第七章 复杂控制系统

• 第四节 前馈控制系统
  • 前馈控制系统及特点
    • 1.前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时有效 2.前馈控制属于“开环控制系统” 3.前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器 4.一种前馈作用只能克服一种干扰
  • 前馈控制的主要形式
    • 1. 单纯的前馈控制形式
      • 静态前馈控制系统
        • 输出Δmf=Kf•ΔQ1
      • 动态前馈控制系统
        • 相对于干扰通道而言，控制通道反应快的给它 加强延迟作用，反应慢的给它加强微分作用
    • 2. 前馈—反馈控制
      • 与串级控制系统做对比
  • 前馈控制的应用场合
    • 干扰幅值大而频繁
      • 放大系数大
    • 主要干扰是可测不可控的变量
    • 对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差
• 第五节 选择性控制系统
  • 基本概念
    • 生产保护措施
      • 硬保护措施
      • 软保护措施
    • 自动选择器
      • 高值选择器
      • 低值选择器
        • 能自动地选择两个输入信号中较低的一个作为它的输入信号
  • 类型
    • 1. 开关型选择控制系统
    • 2. 连续型选择控制系统
      • 辅助锅炉压力取代控制系统
        • 防止脱火现象的产生
    • 3. 混合型选择控制系统
      • 既包含开关型选择又包含连续型选择
      • 增加一个防止燃料气压力过低的开关型选择的内容
        • 防止回火现象
  • 积分饱和及其防止
    • 积分饱和的定义
    • 产生积分饱和的条件
    • 抗积分饱和措施：限幅法，积分切除法
• 第六节 分程控制系统
  • 方框图
  • 应用场合
    • 1.用于扩大控制阀的可调范围，改善控制高品质。
    • 2.用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产要求。
    • 3.用作生产安全的防护措施。
  • 分程控制中的几个问题
• 第三节 比值控制系统
  • 类型
    • 开环比值控制系统
      • 最简单的比值控制方案
      • 原理：Q1是主流量，Q2是副流量，Q1变化时，通过控制器FC及安装在从物料管道上的执行器，来控制Q2，以满足Q2＝KQ1。
      • 只适用于副流量较平稳且比值要求不高的场合。
    • 单闭环比值控制系统
      • 优点：不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，还可以克服副流量本身干扰对比值的影响。尤其适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。
      • 缺点：主流量不受控制，总物料量会跟着主流量变化。
    • 双闭环比值控制系统
      • 优点：不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变。
      • 缺点：投资较大，系统调整比较麻烦。
      • 主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上需要提降负荷的场合。
    • 变比值控制系统
      • 要求两物料的比值能灵活地随第三变量的需要而加以调整
  • 比值控制系统的几个问题
    • 1.主、从动量的确定 2.控制方案的选择 3.比值系数的计算 4.控制方案的实施
• 第二节 均匀控制系统
  • 均匀控制的目的
    • (1)两个变量在控制过程中都应该是变化的，且变化是缓慢的。
    • (2)前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动。
  • 均匀控制方案
    • 简单均匀控制
      • 比例度一般大于100%，不采用微分作用
    • 串级均匀控制
      • 主、副控制器一般都采用纯比例作用，在要求较高时才引入适当的积分作用。
• 第一节 串级控制系统
  • 概述
    • 管式加热炉出口温度串级控制系统的方框图
    • 常有名词
      • 主变量：是工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。 副变量：串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。 主对象：为主变量表征其特性的生产设备。 副对象：为副变量表征其特性的生产设备。 主控制器：按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。 副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测定值与给定值的偏差而工作的那个控制器。 主回路：是由主变量的测量变送装置，主副控制器，执行器和主副对象构成的外回路。 副回路：是由副变量的测送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。
  • 串级控制系统的工作过程
    • 1.干扰进入副回路
    • 2.干扰作用于主对象
    • 3.干扰同时作用于副回路和主对象
  • 串级控制系统的特点
    • 简单控制系统满足不了控制质量的要求时，采用串级控制系统。
    • 1.在结构上，串级控制系统有两个闭合回路，主回路和副回路。有两个控制器，主控制器和副控制器。有两个测量变送器，测量主变量和副变量。 2.有两个变量，主变量和副变量。 3.在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特性，使控制过程加快具有超前控制的作用。 4.串级控制系统由于增加了副回路，因此具有一定的自适应能力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。
  • 串级控制系统中副回路的确定
    • 发挥串级系统的优势，副回路的设计是一个关键
    • 选择原则： 1.主副变量间应有一定的内在联系 2.要使系统的主要干扰被包围在副回路内 3.在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰。 4.副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生。 5.当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后。
  • 主、副控制器控制规律及正、反作用的选择
    • 控制规律的选择： 主控制器通常选用比例积分控制规律，副控制器通常采用比例控制规律。
    • 控制器正、反作用的选择： (1)串级控制系统中的副控制器作用方向的选择，是根据工艺安全等要求，选定执行器的气开、气关形式后，按照使副控制回路成为一一个负反馈系统的原则来确定的。 (2)串级控制系统中主控制器作用方向的选择可按下述方法进行:当主、副变量增加(或减小)时，如果由工艺分析得出，为使主、副变量减小(或增加)，要求控制阀的动作方向是一致的时候，主控制器应选“反”作用:反之，则应选“正”作用。 (3)当由于工艺过程的需要，控制阀由气开改为气关，或由气关改为气开时，只要改变副控制器的正反作用而不需改变主控制器的正反作用。
      • 与简单控制系统选择相同