溫度串級控制系統(tǒng)的集成與安裝調(diào)試電力電容器生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)真空干燥與浸漬，工藝要求真空干燥的加熱不能直接用電熱管對真空狀態(tài)下的電容器直接加熱，而是通過電熱管對導(dǎo)熱油加熱，然后再通過導(dǎo)熱油對真空室內(nèi)的電容器加熱，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示。這種加熱機(jī)構(gòu)溫度容量滯后及時(shí)間常數(shù)比較大。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在在真空干燥與浸漬中，電容器的溫度控制精度要求比較高(溫度偏差不超過1℃），某某系統(tǒng)電加熱功率為90kw，導(dǎo)熱油循環(huán)泵電機(jī)功率11kw，電容器溫度在30~90℃間可調(diào)。請?jiān)O(shè)計(jì)電容器溫度控制系統(tǒng)。項(xiàng)目引入A工作過程：當(dāng)擾動發(fā)生時(shí)，破壞了穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)器進(jìn)行工作。根據(jù)擾動施加點(diǎn)的位置不同，以管式加熱爐為例，分幾種情況進(jìn)行分析：*1）擾動作用于副回路*2）擾動作用于主過程*3）擾動同時(shí)作用于副回路和主過程擾動作用于主過程一次擾動直接作用于主回路，使得爐膛溫度變化，副回路無法及時(shí)校正，主控制器作用，通過主控器輸出變化改變副回路的設(shè)定值，再通過副回路控制作用及時(shí)改變?nèi)紵恳钥朔_動f1對爐膛溫度的影響。此時(shí)，副回路的存在可加快主回路的控制速度，使得擾動量對爐膛出口溫度的影響比簡單控制（無副回路）時(shí)要小。擾動作用于副回路擾動量f1和f2先影響爐膛溫度，使得副控制器產(chǎn)生偏差，于是副控制器輸出變化，去調(diào)整控制閥的開度以改變?nèi)剂狭髁?，克服上述擾動對爐膛溫度的影響。當(dāng)擾動較大時(shí)，經(jīng)過副回路的及時(shí)調(diào)整可以使其對加熱爐出口溫度的影響比無副回路時(shí)大大減弱，在經(jīng)過主回路進(jìn)一步控制使得爐膛溫度回到設(shè)定值。此時(shí)兩者對主-副作用的影響又可分為同向和異向兩種情況。（1）一-二次擾動同向作用時(shí)，即擾動作用均使得主-副變量同時(shí)增大或同時(shí)減小，則主-副控制器對控制閥的控制方向是一致的，即大幅度關(guān)小或開大閥門，加強(qiáng)控制作用，使得爐膛溫度很快回到設(shè)定值上。（2）一-二次擾動反向作用時(shí)，即一個(gè)增大而另一個(gè)減小。此時(shí)主-副控制器對控制閥的控制方向是相反的，控制閥的開度只需做較小的調(diào)整即可滿足控制要求。分析可以看到：在串級控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動，而且又能改善過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。擾動同時(shí)作用于副回路和主過程在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用不同。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動控制作用，這是選擇調(diào)節(jié)器規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。在加熱爐溫度串級控制系統(tǒng)中，我們選擇原料油出口溫度為主要被控參數(shù)，原料油溫度影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，工藝要求嚴(yán)格，又因?yàn)榧訜釥t串級控制系統(tǒng)有較大容量滯后，所以，選擇PID調(diào)節(jié)作為住調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。

控制副參數(shù)是為了保證和提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，對副參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，可以在一定范圍內(nèi)變化，允許有殘差，所以我們的負(fù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇P控制主、副調(diào)節(jié)器規(guī)律選擇

主回路的設(shè)計(jì)串級控制系統(tǒng)的主回路是定值控制，其設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似，設(shè)計(jì)過程可以按照簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。這里主要解決串級控制系統(tǒng)中兩個(gè)回路的協(xié)調(diào)工作問題。主要包括如何選取副被控參數(shù)、確定主、副回路的原則等問題。副回路的設(shè)計(jì)由于副回路是隨動系統(tǒng)，對包含在其中的二次擾動具有很強(qiáng)的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動通過主、副回路的調(diào)節(jié)對主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時(shí)應(yīng)盡可能把被控過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動。歸納如下。(1)在設(shè)計(jì)中要將主要擾動包括在副回路中。(2)將更多的擾動包括在副回路中。(3)副被控過程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應(yīng)特性。(4)要將被控對象具有明顯非線性或時(shí)變特性的一部分歸于副對象中。(5)在需要以流量實(shí)現(xiàn)精確跟蹤時(shí)，可選流量為副被控量。在這里要注意(2)和(3)存在明顯的矛盾，將更多的擾動包括在副回路中有可能導(dǎo)致副回路的滯后過大，這就會影響到副回路的快速控制作用的發(fā)揮，因此，在實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要兼顧(2)和(3)的綜合。主副回路的設(shè)計(jì)

主調(diào)節(jié)器作用方式的確定：爐膛溫度升高，物料出口溫度也升高，主被控過程Ko1>0。為保證主回路為負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為正，所以主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)K1<0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式。副調(diào)節(jié)器作用方式的確定：首先確定調(diào)節(jié)閥，出于生產(chǎn)工藝安全考慮，燃料調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用氣開式，這樣保證當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障使調(diào)節(jié)閥損壞而處于全關(guān)狀態(tài)，防止燃料進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全，調(diào)節(jié)閥的Kv>0。然后確定副被控過程的Ko2，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度增大，燃料量增大，爐膛溫度上升，所以Ko2>0。最后確定副調(diào)節(jié)器，為保證副回路是負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)(即增益)乘積必須為負(fù)，所以副調(diào)節(jié)器K2<0，副調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式。主副調(diào)節(jié)器作用方式的確定：

電加熱棒由于要求加熱功率為90kw，所以我們采取使用10個(gè)DN40加熱管水泵的選擇一步整定法所謂一次整定法就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將副調(diào)節(jié)器參數(shù)一次放好，不再變動，然后按一般單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。一步整定法的依據(jù)是：在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主參數(shù)是工藝的主要操作指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，對它要求比較嚴(yán)格。而副參數(shù)的設(shè)立主要是為了提高主參數(shù)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，對副參數(shù)本身沒有很高的要求，允許它在一定范圍內(nèi)變化。因此，在整定時(shí)不必把過多的精力花在副環(huán)上。只要把副調(diào)節(jié)器的參數(shù)置于一定數(shù)值后，集中精力整定主環(huán)，使主參數(shù)達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)就行了。雖然按照經(jīng)驗(yàn)一次放上的副調(diào)節(jié)器參數(shù)不一定合適，但是，這沒有關(guān)系，因?yàn)楦闭{(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不合適，可以通過調(diào)整主調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)來進(jìn)行補(bǔ)償，結(jié)果仍然可以使主參數(shù)呈現(xiàn)4：1衰減振蕩過程。一次整定法的整定步驟如下：（1）在生產(chǎn)正常，系統(tǒng)為純比例運(yùn)行的條件下，把副調(diào)節(jié)器比例度調(diào)到某一適當(dāng)?shù)臄?shù)值。（2）利用簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)任一種參數(shù)整定方法整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。（3）如果出現(xiàn)“共振”現(xiàn)象，可加大主調(diào)節(jié)器或減小副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值，一般即能消除。一般電解電容器的使用溫度范圍為-25℃至+85℃,

特定高溫用或低漏電流量用者為

-40℃至+105℃.

塑料薄膜電容器為-40℃至+85℃

陶瓷電容器T/C

type為-40℃至+85℃,

Hi-K

type

及S/C

type為-25℃至+85℃.電容的選擇串級控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定方法主要有三種：兩步整定法、一步整定法和逐步逼近法。

1、按照串級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做兩步整定法。