第四章串級(jí)控制系統(tǒng)

簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是過程控制中最基本、應(yīng)用最廣的控制形式，約占全部控制系統(tǒng)的80％。但是：隨著生產(chǎn)過程的大型化和復(fù)雜化，操作條件更加嚴(yán)格，變量之間的關(guān)系更加復(fù)雜。有些生產(chǎn)工藝和控制要求比較特殊。隨著技術(shù)發(fā)展，對(duì)工藝的控制目標(biāo)多樣化，如產(chǎn)量、質(zhì)量、節(jié)能、環(huán)保、效率等。為此，設(shè)計(jì)出各種復(fù)雜控制系統(tǒng)。第四章串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是過程控制中最基本、應(yīng)用

當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了工藝上的要求，這時(shí)，可考慮采用串級(jí)控制系統(tǒng)。

4.1串級(jí)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及工作過程串級(jí)控制是在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改進(jìn)。例管式加熱爐是煉油、化工生產(chǎn)中的重要裝置之一，它的任務(wù)是把原油加熱到一定溫度，以保證下道工藝的順利進(jìn)行。因此，需要控制原油加熱后的出口溫度。當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往問題：控制通道容量滯后很大，控制緩慢。燃料壓力或燃料的熱值變化影響爐膛溫度熱傳導(dǎo)給原料影響出口溫度15min3min原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐若用簡(jiǎn)單溫控系統(tǒng)：?jiǎn)栴}：燃料壓力或燃料的熱值變化影響爐膛溫度熱傳導(dǎo)給原料爐膛溫度變化T2T、T2C回路先改變?nèi)剂狭縏1T、T1C回路再改變?nèi)剂狭砍隽蠝囟茸兓鉀Q措施：在影響出口溫度的通道中，加測(cè)爐膛溫度的變化，提前控制。燃料壓力變化3min原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T爐膛溫度T2T、T2C回路先改變?nèi)剂狭縏1T、T1C回路管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖為：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器＋－－＋主變量副變量給定干擾標(biāo)準(zhǔn)框圖為：管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖為：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變量，副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值。主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器＋－－＋主變量副變量給定干擾結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器控制過程分析：1．燃料壓力f3(t)、燃料熱值f4(t)發(fā)生擾動(dòng)——干擾進(jìn)入副回路進(jìn)入副回路的干擾首先影響爐膛溫度，副變送器提前測(cè)出，副控制器立即開始控制，控制過程大為縮短。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋控制過程分析：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋2．原油流量f1(t)、原油入口溫度f(wàn)2(t)發(fā)生擾動(dòng)——干擾進(jìn)入主回路對(duì)進(jìn)入主回路的干擾，雖然副變送器不能提前測(cè)出，但副回路的閉環(huán)負(fù)反饋，使對(duì)象爐膛部分特性的時(shí)間常數(shù)大為縮短，則主控制器的控制通道被縮短，控制效果也得到改善。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送3．干擾同時(shí)作用于副回路和主回路主副回路干擾的綜合影響有兩種情況：（1）主副回路的干擾影響方向相同。如：燃料壓力f3(t)↑→爐膛溫度↑→出口溫度↑

→副控制器開始調(diào)節(jié)原油流量f1(t)↓→出口溫度↑→主副控制器共同調(diào)節(jié)主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋3．干擾同時(shí)作用于副回路和主回路主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油（2）主副回路的干擾影響方向相反。如：燃料壓力f3(t)↑→爐膛溫度↑→出口溫度↑

→副控制器開始調(diào)節(jié)原油流量f1(t)↑→出口溫度↓→主控制器反向調(diào)節(jié)，使副控制器調(diào)節(jié)量減小。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋（2）主副回路的干擾影響方向相反。如：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛4.2串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)及其分析將串級(jí)控制系統(tǒng)等效成單回路控制系統(tǒng)討論。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－F3(s)、F4(s)G*o2(s)G’o2(s)X2(s)Θ2(s)將副環(huán)等效為：4.2串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)及其分析Gc1(s)Gv(s)X1(s4.2.1改善被控過程的動(dòng)態(tài)特性控制通道等效副對(duì)象的傳函：設(shè)：則：T02′<<

T02K02′≈1/Km24.2.1改善被控過程的動(dòng)態(tài)特性設(shè)：則：T02′<<T0Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效真正的單回路控制

T02′<<T02，說明主環(huán)控制通道時(shí)間常數(shù)縮短，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－同理，通過對(duì)系統(tǒng)振蕩頻率的推導(dǎo)可知：副回路的引入，提高了系統(tǒng)的工作頻率，也改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

從系統(tǒng)特征方程：1+Gc1(s)G’o2(s)Go1(s)Gm1(s)=0可求出系統(tǒng)的工作頻率ωcGc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、4.2.2抗干擾能力增強(qiáng)對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾，串級(jí)控制和單回路控制前向通道的區(qū)別：G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效真正的單回路控制4.2.2抗干擾能力增強(qiáng)G*c1(s)Gv(s)X1(s干擾通道的傳函：設(shè)：則：T02*<<

T02K02*<<K02干擾通道的傳函：設(shè)：則：T02*<<T02K02*<<

K02*<<K02說明干擾通道的影響力降低；T02*<<T02

說明干擾通道時(shí)間常數(shù)縮短，即副回路的控制速度快。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制K02*<<K02說明干擾通道的影響力降低；Gc1Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制對(duì)于進(jìn)入主回路的干擾，串級(jí)控制和單回路控制閉環(huán)回路的區(qū)別：Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、T02′<<

T02K02′

T02′<<T02

，說明主環(huán)通道時(shí)間常數(shù)被縮短，加快了系統(tǒng)的控制速度。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效T02′<<T02K02′T02′<<4.2.3對(duì)負(fù)荷和操作條件變化的適應(yīng)能力增強(qiáng)有些生產(chǎn)過程的工藝條件經(jīng)常變化。而在不同的工藝點(diǎn)，對(duì)象的放大倍數(shù)往往不同。如果是單回路控制，這會(huì)導(dǎo)致控制質(zhì)量下降。G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制4.2.3對(duì)負(fù)荷和操作條件變化的適應(yīng)能力增強(qiáng)G*c1(s)GK02′≈1/Km2對(duì)于串級(jí)控制，部分對(duì)象被包含在副回路中，其放大倍數(shù)被負(fù)反饋壓制。因而工藝負(fù)荷或操作條件變化時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍然具有較好的控制質(zhì)量。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－K02′≈1/Km2對(duì)于串級(jí)控制，部分對(duì)象被包含在副回路中串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：①對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的克服能力；②改善了被控過程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率；對(duì)進(jìn)入主回路的干擾控制效果也有改善；③對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定自適應(yīng)能力。調(diào)節(jié)效果比較串級(jí)控制單回路控制ty串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：調(diào)節(jié)效果比較串級(jí)控制單回路控制ty4.3串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定4.3.1串級(jí)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1．主回路設(shè)計(jì)主回路設(shè)計(jì)與單回路控制系統(tǒng)一樣。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－4.3串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定Gc1(s)Gv(s)2．副回路的選擇副回路設(shè)計(jì)中，最重要的是選擇副回路的被控參數(shù)（串級(jí)系統(tǒng)的副參數(shù)）。副參數(shù)的選擇一般應(yīng)遵循下面幾個(gè)原則：

①主、副變量有對(duì)應(yīng)關(guān)系②副參數(shù)的選擇必須使副回路包含變化劇烈的主要干擾，并盡可能多包含一些干擾③副參數(shù)的選擇應(yīng)考慮主、副回路中控制過程的時(shí)間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā)生④應(yīng)注意工藝上的合理性和經(jīng)濟(jì)性2．副回路的選擇3．主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇在串級(jí)系統(tǒng)中，主參數(shù)是系統(tǒng)控制任務(wù)，副參數(shù)輔助變量。這是選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主參數(shù)是生產(chǎn)工藝的主要控制指標(biāo)，工藝上要求比較嚴(yán)格。所以，主調(diào)節(jié)器通常選用PI調(diào)節(jié)，或PID調(diào)節(jié)?？刂聘眳?shù)是為了提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，對(duì)副參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，允許有靜差。因此，副調(diào)節(jié)器一般選P調(diào)節(jié)就可以了。3．主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇4．主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)來說，主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇原則依然是使系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋。選擇時(shí)的順序是：1、根據(jù)工藝安全或節(jié)能要求確定調(diào)節(jié)閥的正、反作用；2、按照副回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則確定副調(diào)節(jié)器的正、反作用；3、依據(jù)主回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則，確定主調(diào)節(jié)器的正、反作用。4．主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定以管式加熱爐為例，說明串級(jí)控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式的確定方法。1、從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式（正作用）。一旦出現(xiàn)故障或氣源斷氣，調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉，切斷燃料油進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋以管式加熱爐為例，說明串級(jí)控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方2、副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測(cè)量信號(hào)增大，說明副對(duì)象和變送器都是正作用。為保證副回路為負(fù)反饋，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋＋＋－2、副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測(cè)量信號(hào)增大，說明副3、對(duì)于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時(shí)，原料油出口溫度也升高，說明主對(duì)象和主變送器也都是正作用。為保證主回路為負(fù)反饋，主調(diào)節(jié)器也應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋＋＋－＋＋－3、對(duì)于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時(shí)，原料油出口溫度5．串級(jí)系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用當(dāng)生產(chǎn)工藝要求高，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)滿足不了工藝要求的情況下，可考慮采用串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)常用于下面一些生產(chǎn)過程。1）容量滯后較大的過程2）純滯后較大的過程3）干擾幅度大的過程4）非線性嚴(yán)重的過程5．串級(jí)系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用4.3.2串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。1．逐步逼近法依次整定副回路、主回路。并循環(huán)進(jìn)行，逐步接近主、副回路最佳控制狀態(tài)。

2．兩步整定法系統(tǒng)處于串級(jí)工作狀態(tài)，第一步按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)；第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為一個(gè)環(huán)節(jié)，仍按單回路對(duì)主調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定。4.3.2串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定3．一步整定法所謂一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先將副調(diào)節(jié)器參數(shù)一次調(diào)好，不再變動(dòng)，然后按一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。表7.1一步整定法副調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇范圍副參數(shù)類型副調(diào)節(jié)器比例度δ2（%）副調(diào)節(jié)器比例增益Kc2 溫度 20～605.0～1.7 壓力 30～703.0～1.4 流量 40～802.5～1.25 液位 20～805.0～1.25 3．一步整定法表7.1一步整定法副調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇范圍第五章前饋控制系統(tǒng)前饋控制的原理是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，立即將其測(cè)量出來，通過前饋控制器，根據(jù)擾動(dòng)量的大小改變控制變量，以抵消擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。5.1前饋控制的工作原理及其特點(diǎn)1、反饋控制的特點(diǎn)：不論是什么干擾，只要引起被調(diào)參數(shù)的變化，調(diào)節(jié)器均可根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。但必須被調(diào)參數(shù)變化后才進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速度難以進(jìn)一步提高。第五章前饋控制系統(tǒng)1、反饋控制的特點(diǎn)：例換熱器出口溫度反饋控制系統(tǒng)MTTTC蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水針對(duì)冷物料流量變化的最佳調(diào)節(jié)效果：ty例換熱器出口溫度反饋控制系統(tǒng)MTTTC蒸汽換熱器冷物料入為了改變事后調(diào)節(jié)的狀況，提出前饋控制的思路：根據(jù)冷物料流量Q的大小，調(diào)節(jié)閥門開度。

2、前饋控制的原理與特點(diǎn)M蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水FTFB例針對(duì)換熱器入口流量干擾的前饋控制系統(tǒng)為了改變事后調(diào)節(jié)的狀況，提出前饋控制的思路：根據(jù)冷物料流量QGb(s)Gfs)Go(s)Gm(s)Gv(s)M蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水FTFBF(s)Y(s)Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)用方框圖表示：Gb(s)Gfs)Go(s)Gm(s)Gv(s)M蒸汽換熱器補(bǔ)償原理如果補(bǔ)償量和干擾量以同樣的大小和速度作用于被控變量，且作用方向相反的話，被控變量不變。Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=0Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)補(bǔ)償原理Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s得：前饋補(bǔ)償規(guī)律的推導(dǎo)：Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=0Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)得：前饋補(bǔ)償規(guī)律的推導(dǎo)：Y(S)=F(S)Gf(s)+前饋控制的特點(diǎn)：①前饋控制器是按是按照干擾的大小進(jìn)行控制的，稱為“擾動(dòng)補(bǔ)償”。如果補(bǔ)償精確，被調(diào)變量不會(huì)變化，能實(shí)現(xiàn)“不變性”控制。②前饋控制是開環(huán)控制，控制作用幾乎與干擾同步產(chǎn)生，是事先調(diào)節(jié)，速度快。③前饋控制器的控制規(guī)律不是PID控制，是由對(duì)象特性決定的。④前饋控制只對(duì)特定的干擾有控制作用，對(duì)其它干擾無效。前饋控制的特點(diǎn)：3．前饋控制的局限性①實(shí)際工業(yè)過程中的干擾很多，不可能對(duì)每個(gè)干擾設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)，況且有的干擾的在線檢測(cè)非常困難。②前饋控制器的補(bǔ)償控制規(guī)律很難精確計(jì)算，即使前饋控制器設(shè)計(jì)的非常精確，實(shí)現(xiàn)時(shí)也會(huì)存在誤差，而開環(huán)系統(tǒng)對(duì)誤差無法自我糾正。因此，一般將前饋控制與反饋控制結(jié)合使用。前饋控制針對(duì)主要干擾，反饋控制針對(duì)所有干擾。3．前饋控制的局限性5.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)前饋控制的結(jié)構(gòu)有靜態(tài)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

1．靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)所謂靜態(tài)前饋控制，是前饋控制器的補(bǔ)償控制規(guī)律，只考慮靜態(tài)增益補(bǔ)償，不考慮速度補(bǔ)償。Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gf(s)Go(s)＋＋Y(s)（S=0時(shí)）5.2前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s靜態(tài)前饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，前饋控制器就是一個(gè)比例放大器。但控制過程中，動(dòng)態(tài)偏差依然存在。2．動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng)完全按照補(bǔ)償控制規(guī)律制作控制器。理論上，動(dòng)態(tài)前饋控制能在每個(gè)時(shí)刻都完全補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。但補(bǔ)償控制規(guī)律比較復(fù)雜，常常無法獲得精確表達(dá)式，也難以精確實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)前饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，前饋控制器就是一個(gè)比例放大器3．前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)為了克服前饋控制的局限性，將前饋控制和反饋控制結(jié)合起來，組成前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。如換熱器出口溫度前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。∑TTTCM蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水FTFB3．前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)如換熱器出口溫度前饋—反饋復(fù)合控制在前饋——反饋復(fù)合控制系統(tǒng)中，設(shè)定值X(s)、干擾F(s)對(duì)輸出Y(s)的共同影響為：Gv(s)Gb(s)GmF(s)F(s)Gf(s)Go(s)＋＋Y(s)GmT(s)Gc(s)＋＋＋－X(s)在前饋——反饋復(fù)合控制系統(tǒng)中，設(shè)定值X(s)、干擾1、傳函分子即是前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償條件。表明復(fù)合控制系統(tǒng)與開環(huán)前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償條件完全相同，并不因?yàn)橐M(jìn)反饋控制而有所改變。2、傳函分母即是反饋控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。表明反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性并不因?yàn)橐M(jìn)前饋控制而有所改變；且由于反饋控制回路的存在，使前饋控制的精度比開環(huán)前饋控制高。干擾通道的傳遞函數(shù)為：1、傳函分子即是前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償條件。表明復(fù)合控制系統(tǒng)與開復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①在反饋控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)主要干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償。既提高了控制速度，又保證了控制精度。②反饋控制回路的存在，降低了對(duì)前饋控制器的精度要求，有利于簡(jiǎn)化前饋控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。③在單純的反饋控制系統(tǒng)中，提高控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一對(duì)矛盾。往往為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性而無法實(shí)現(xiàn)高精度的控制。而前饋——反饋控制系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)高精度控制，又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：4．前饋——串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)對(duì)于慢過程的控制，如果生產(chǎn)過程中的主要干擾頻繁而又劇烈，而工藝對(duì)被控參量的控制精度要求又很高，可以考慮采用前饋——串級(jí)復(fù)合控制方案。Gv(s)Gb(s)GmF(s)F(s)Gf(s)Go1(s)＋＋Y(s)Gm2(s)Gc1(s)＋＋＋－X(s)Gc2(s)Go2(s)－Gm1(s)4．前饋——串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)Gv(s)Gb(s)GmF(s)從前饋—串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（P226式7-25作了簡(jiǎn)化）可知：

1、串級(jí)控制回路的傳函和單純的串級(jí)控制系統(tǒng)一樣

2、前饋控制器的傳函主要由擾動(dòng)通道和主對(duì)象特性決定Gv(s)Gb(s)GmF(s)F(s)Gf(s)Go1(s)＋＋Y(s)Gm2(s)Gc1(s)＋＋＋－X(s)Gc2(s)Go2(s)－Gm1(s)≈1/Gm2(S)從前饋—串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（P226式7-25作了5．前饋控制器的通用模型前面按照不變性條件，求得前饋控制器的傳遞函數(shù)表達(dá)式實(shí)際上，要得到上式的精確數(shù)學(xué)模型比較困難，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)也比較困難，還不如用簡(jiǎn)約化模型。將Go(S)、Gf(S)用帶滯后的一階模型近似，將Gv(S)、Gm(S)用比例模型近似，代入上式整理得：5．前饋控制器的通用模型實(shí)際上，要得到上式的精確數(shù)因此，可以事先做好各系數(shù)可調(diào)的通用前饋控制器。使用時(shí)根據(jù)補(bǔ)償要求，調(diào)整各個(gè)系數(shù)值，就可獲得不同特性的前饋控制功能。前饋控制器的通用模型：各系數(shù)物理意義：Km

—靜態(tài)放大系數(shù)；T1

—加速系數(shù)；T2

—

減速系數(shù)；τ—純滯后時(shí)間。因此，可以事先做好各系數(shù)可調(diào)的通用前饋控制器。使用時(shí)根據(jù)補(bǔ)償前饋控制的應(yīng)用場(chǎng)合（1）某個(gè)干擾幅值大而頻繁，對(duì)被控變量影響劇烈，而對(duì)象的控制通道滯后大。（2）采用單純的反饋控制，控制速度慢、質(zhì)量差。（3）用串級(jí)控制，效果改善不明顯。目前，比較高檔的控制儀表中都配備通用前饋控制模塊，供用戶選用。前饋控制的應(yīng)用場(chǎng)合第四章串級(jí)控制系統(tǒng)

簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是過程控制中最基本、應(yīng)用最廣的控制形式，約占全部控制系統(tǒng)的80％。但是：隨著生產(chǎn)過程的大型化和復(fù)雜化，操作條件更加嚴(yán)格，變量之間的關(guān)系更加復(fù)雜。有些生產(chǎn)工藝和控制要求比較特殊。隨著技術(shù)發(fā)展，對(duì)工藝的控制目標(biāo)多樣化，如產(chǎn)量、質(zhì)量、節(jié)能、環(huán)保、效率等。為此，設(shè)計(jì)出各種復(fù)雜控制系統(tǒng)。第四章串級(jí)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是過程控制中最基本、應(yīng)用

當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了工藝上的要求，這時(shí)，可考慮采用串級(jí)控制系統(tǒng)。

4.1串級(jí)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及工作過程串級(jí)控制是在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改進(jìn)。例管式加熱爐是煉油、化工生產(chǎn)中的重要裝置之一，它的任務(wù)是把原油加熱到一定溫度，以保證下道工藝的順利進(jìn)行。因此，需要控制原油加熱后的出口溫度。當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往問題：控制通道容量滯后很大，控制緩慢。燃料壓力或燃料的熱值變化影響爐膛溫度熱傳導(dǎo)給原料影響出口溫度15min3min原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐若用簡(jiǎn)單溫控系統(tǒng)：?jiǎn)栴}：燃料壓力或燃料的熱值變化影響爐膛溫度熱傳導(dǎo)給原料爐膛溫度變化T2T、T2C回路先改變?nèi)剂狭縏1T、T1C回路再改變?nèi)剂狭砍隽蠝囟茸兓鉀Q措施：在影響出口溫度的通道中，加測(cè)爐膛溫度的變化，提前控制。燃料壓力變化3min原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T爐膛溫度T2T、T2C回路先改變?nèi)剂狭縏1T、T1C回路管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖為：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器＋－－＋主變量副變量給定干擾標(biāo)準(zhǔn)框圖為：管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖為：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變量，副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值。主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器＋－－＋主變量副變量給定干擾結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主控制器執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變送器副變送器副控制器控制過程分析：1．燃料壓力f3(t)、燃料熱值f4(t)發(fā)生擾動(dòng)——干擾進(jìn)入副回路進(jìn)入副回路的干擾首先影響爐膛溫度，副變送器提前測(cè)出，副控制器立即開始控制，控制過程大為縮短。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋控制過程分析：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋2．原油流量f1(t)、原油入口溫度f(wàn)2(t)發(fā)生擾動(dòng)——干擾進(jìn)入主回路對(duì)進(jìn)入主回路的干擾，雖然副變送器不能提前測(cè)出，但副回路的閉環(huán)負(fù)反饋，使對(duì)象爐膛部分特性的時(shí)間常數(shù)大為縮短，則主控制器的控制通道被縮短，控制效果也得到改善。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送3．干擾同時(shí)作用于副回路和主回路主副回路干擾的綜合影響有兩種情況：（1）主副回路的干擾影響方向相同。如：燃料壓力f3(t)↑→爐膛溫度↑→出口溫度↑

→副控制器開始調(diào)節(jié)原油流量f1(t)↓→出口溫度↑→主副控制器共同調(diào)節(jié)主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋3．干擾同時(shí)作用于副回路和主回路主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油（2）主副回路的干擾影響方向相反。如：燃料壓力f3(t)↑→爐膛溫度↑→出口溫度↑

→副控制器開始調(diào)節(jié)原油流量f1(t)↑→出口溫度↓→主控制器反向調(diào)節(jié)，使副控制器調(diào)節(jié)量減小。主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f3、f4f1、f2管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器＋x2(t)θ2(t)θ1(t)－－＋（2）主副回路的干擾影響方向相反。如：主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛4.2串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)及其分析將串級(jí)控制系統(tǒng)等效成單回路控制系統(tǒng)討論。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－F3(s)、F4(s)G*o2(s)G’o2(s)X2(s)Θ2(s)將副環(huán)等效為：4.2串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)及其分析Gc1(s)Gv(s)X1(s4.2.1改善被控過程的動(dòng)態(tài)特性控制通道等效副對(duì)象的傳函：設(shè)：則：T02′<<

T02K02′≈1/Km24.2.1改善被控過程的動(dòng)態(tài)特性設(shè)：則：T02′<<T0Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效真正的單回路控制

T02′<<T02，說明主環(huán)控制通道時(shí)間常數(shù)縮短，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－同理，通過對(duì)系統(tǒng)振蕩頻率的推導(dǎo)可知：副回路的引入，提高了系統(tǒng)的工作頻率，也改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

從系統(tǒng)特征方程：1+Gc1(s)G’o2(s)Go1(s)Gm1(s)=0可求出系統(tǒng)的工作頻率ωcGc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、4.2.2抗干擾能力增強(qiáng)對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾，串級(jí)控制和單回路控制前向通道的區(qū)別：G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效真正的單回路控制4.2.2抗干擾能力增強(qiáng)G*c1(s)Gv(s)X1(s干擾通道的傳函：設(shè)：則：T02*<<

T02K02*<<K02干擾通道的傳函：設(shè)：則：T02*<<T02K02*<<

K02*<<K02說明干擾通道的影響力降低；T02*<<T02

說明干擾通道時(shí)間常數(shù)縮短，即副回路的控制速度快。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制K02*<<K02說明干擾通道的影響力降低；Gc1Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制對(duì)于進(jìn)入主回路的干擾，串級(jí)控制和單回路控制閉環(huán)回路的區(qū)別：Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋G*o2(s)F3(s)、T02′<<

T02K02′

T02′<<T02

，說明主環(huán)通道時(shí)間常數(shù)被縮短，加快了系統(tǒng)的控制速度。

Gc1(s)X1(s)Θ1(s)＋

G*o2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)G’o2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－串級(jí)控制等效T02′<<T02K02′T02′<<4.2.3對(duì)負(fù)荷和操作條件變化的適應(yīng)能力增強(qiáng)有些生產(chǎn)過程的工藝條件經(jīng)常變化。而在不同的工藝點(diǎn)，對(duì)象的放大倍數(shù)往往不同。如果是單回路控制，這會(huì)導(dǎo)致控制質(zhì)量下降。G*c1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)F1(s)、F2(s)Gm1(s)－真正的單回路控制4.2.3對(duì)負(fù)荷和操作條件變化的適應(yīng)能力增強(qiáng)G*c1(s)GK02′≈1/Km2對(duì)于串級(jí)控制，部分對(duì)象被包含在副回路中，其放大倍數(shù)被負(fù)反饋壓制。因而工藝負(fù)荷或操作條件變化時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍然具有較好的控制質(zhì)量。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－K02′≈1/Km2對(duì)于串級(jí)控制，部分對(duì)象被包含在副回路中串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：①對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的克服能力；②改善了被控過程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率；對(duì)進(jìn)入主回路的干擾控制效果也有改善；③對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定自適應(yīng)能力。調(diào)節(jié)效果比較串級(jí)控制單回路控制ty串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：調(diào)節(jié)效果比較串級(jí)控制單回路控制ty4.3串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定4.3.1串級(jí)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1．主回路設(shè)計(jì)主回路設(shè)計(jì)與單回路控制系統(tǒng)一樣。Gc1(s)Gv(s)X1(s)Θ1(s)＋

Go2(s)F3(s)、F4(s)Go1(s)Gc2(s)＋X2(s)Θ2(s)F1(s)、F2(s)Gm2(s)Gm1(s)－－4.3串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定Gc1(s)Gv(s)2．副回路的選擇副回路設(shè)計(jì)中，最重要的是選擇副回路的被控參數(shù)（串級(jí)系統(tǒng)的副參數(shù)）。副參數(shù)的選擇一般應(yīng)遵循下面幾個(gè)原則：

①主、副變量有對(duì)應(yīng)關(guān)系②副參數(shù)的選擇必須使副回路包含變化劇烈的主要干擾，并盡可能多包含一些干擾③副參數(shù)的選擇應(yīng)考慮主、副回路中控制過程的時(shí)間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā)生④應(yīng)注意工藝上的合理性和經(jīng)濟(jì)性2．副回路的選擇3．主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇在串級(jí)系統(tǒng)中，主參數(shù)是系統(tǒng)控制任務(wù)，副參數(shù)輔助變量。這是選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主參數(shù)是生產(chǎn)工藝的主要控制指標(biāo)，工藝上要求比較嚴(yán)格。所以，主調(diào)節(jié)器通常選用PI調(diào)節(jié)，或PID調(diào)節(jié)?？刂聘眳?shù)是為了提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，對(duì)副參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，允許有靜差。因此，副調(diào)節(jié)器一般選P調(diào)節(jié)就可以了。3．主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇4．主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)來說，主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇原則依然是使系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋。選擇時(shí)的順序是：1、根據(jù)工藝安全或節(jié)能要求確定調(diào)節(jié)閥的正、反作用；2、按照副回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則確定副調(diào)節(jié)器的正、反作用；3、依據(jù)主回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則，確定主調(diào)節(jié)器的正、反作用。4．主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定以管式加熱爐為例，說明串級(jí)控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式的確定方法。1、從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式（正作用）。一旦出現(xiàn)故障或氣源斷氣，調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉，切斷燃料油進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋以管式加熱爐為例，說明串級(jí)控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方2、副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測(cè)量信號(hào)增大，說明副對(duì)象和變送器都是正作用。為保證副回路為負(fù)反饋，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋＋＋－2、副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測(cè)量信號(hào)增大，說明副3、對(duì)于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時(shí)，原料油出口溫度也升高，說明主對(duì)象和主變送器也都是正作用。為保證主回路為負(fù)反饋，主調(diào)節(jié)器也應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加熱爐T2CT2T＋＋＋－＋＋－3、對(duì)于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時(shí)，原料油出口溫度5．串級(jí)系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用當(dāng)生產(chǎn)工藝要求高，采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)滿足不了工藝要求的情況下，可考慮采用串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)常用于下面一些生產(chǎn)過程。1）容量滯后較大的過程2）純滯后較大的過程3）干擾幅度大的過程4）非線性嚴(yán)重的過程5．串級(jí)系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用4.3.2串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。1．逐步逼近法依次整定副回路、主回路。并循環(huán)進(jìn)行，逐步接近主、副回路最佳控制狀態(tài)。

2．兩步整定法系統(tǒng)處于串級(jí)工作狀態(tài)，第一步按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)；第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為一個(gè)環(huán)節(jié)，仍按單回路對(duì)主調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定。4.3.2串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定3．一步整定法所謂一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先將副調(diào)節(jié)器參數(shù)一次調(diào)好，不再變動(dòng)，然后按一般單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。表7.1一步整定法副調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇范圍副參數(shù)類型副調(diào)節(jié)器比例度δ2（%）副調(diào)節(jié)器比例增益Kc2 溫度 20～605.0～1.7 壓力 30～703.0～1.4 流量 40～802.5～1.25 液位 20～805.0～1.25 3．一步整定法表7.1一步整定法副調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇范圍第五章前饋控制系統(tǒng)前饋控制的原理是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，立即將其測(cè)量出來，通過前饋控制器，根據(jù)擾動(dòng)量的大小改變控制變量，以抵消擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。5.1前饋控制的工作原理及其特點(diǎn)1、反饋控制的特點(diǎn)：不論是什么干擾，只要引起被調(diào)參數(shù)的變化，調(diào)節(jié)器均可根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。但必須被調(diào)參數(shù)變化后才進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速度難以進(jìn)一步提高。第五章前饋控制系統(tǒng)1、反饋控制的特點(diǎn)：例換熱器出口溫度反饋控制系統(tǒng)MTTTC蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水針對(duì)冷物料流量變化的最佳調(diào)節(jié)效果：ty例換熱器出口溫度反饋控制系統(tǒng)MTTTC蒸汽換熱器冷物料入為了改變事后調(diào)節(jié)的狀況，提出前饋控制的思路：根據(jù)冷物料流量Q的大小，調(diào)節(jié)閥門開度。

2、前饋控制的原理與特點(diǎn)M蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水FTFB例針對(duì)換熱器入口流量干擾的前饋控制系統(tǒng)為了改變事后調(diào)節(jié)的狀況，提出前饋控制的思路：根據(jù)冷物料流量QGb(s)Gfs)Go(s)Gm(s)Gv(s)M蒸汽換熱器冷物料入口熱物料出口冷凝水FTFBF(s)Y(s)Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)用方框圖表示：Gb(s)Gfs)Go(s)Gm(s)Gv(s)M蒸汽換熱器補(bǔ)償原理如果補(bǔ)償量和干擾量以同樣的大小和速度作用于被控變量，且作用方向相反的話，被控變量不變。Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=0Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)補(bǔ)償原理Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s得：前饋補(bǔ)償規(guī)律的推導(dǎo)：Y(S)=F(S)Gf(s)+F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=0Gv(s)Gb(s)Gm(s)F(s)Gfs)Go(s)＋＋Y(s)得：前饋補(bǔ)償規(guī)律的推導(dǎo)：Y(S)=F(S)Gf(s)+前饋控制的特點(diǎn)：①前饋控制器是按是按照干擾的大小進(jìn)行控制的，稱為“擾動(dòng)補(bǔ)償”。如果補(bǔ)償精確，被調(diào)變量不會(huì)變化，能實(shí)現(xiàn)“不變性”控制。②前饋控制是開環(huán)控制，控制作用幾乎與干擾同步產(chǎn)生，是事先調(diào)節(jié)，速度快。③前饋控制器的控制規(guī)律不是PID控制，是由對(duì)象特性決定的。④前饋控制只對(duì)特定的干擾有控制作用，對(duì)其它干擾無效。前饋控制的特點(diǎn)：3．前饋控制的局限性①實(shí)際工業(yè)過程中的干擾很多，不可能對(duì)每個(gè)干擾設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)，況且有的干擾的在線檢測(cè)非常困難。②前饋控制器的補(bǔ)償控制規(guī)律很難精確