１.了解串級控制系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握其設(shè)計(jì)原則和參數(shù)整定方法。２.了解前饋控制系統(tǒng)。３.了解其他復(fù)雜控制系統(tǒng)。４.理解均勻控制系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)，掌握其控制規(guī)律選擇和參數(shù)整定原則和方法。５.能進(jìn)行比值控制系統(tǒng)比值系數(shù)的計(jì)算、方案設(shè)計(jì)和參數(shù)整定。學(xué)習(xí)目標(biāo)§５—１串級控制系統(tǒng)一、串級控制系統(tǒng)的引入二、串級控制系統(tǒng)的組成三、串級控制系統(tǒng)副回路的性質(zhì)四、串級控制系統(tǒng)的工作原理１.干擾作用于副對象２.干擾作用于主對象３.干擾同時作用于主、副對象(１)受干擾作用影響，主、副對象的變化方向相同(２)受干擾作用影響，主、副對象變化方向相反五、串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)１.主、副變量選擇的原則(１)副參數(shù)的選擇應(yīng)使副回路的時間常數(shù)小，調(diào)節(jié)通道短，反應(yīng)靈敏。(２)副回路應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾。２.主、副控制器控制規(guī)律的選擇(１)主控制器(２)副控制器３.主、副控制器正反作用的選擇控制器正反作用選擇的順序應(yīng)該是先副后主。當(dāng)主對象為正作用單元時，主控制器應(yīng)選反作用，反之亦然，主控制器的正反作用與控制閥的正反作用無關(guān)。六、串級控制系統(tǒng)的整定１.逐步逼近法逐步逼近法就是在主回路斷開的情況下，求取副控制器的整定參數(shù)，然后將副控制器的參數(shù)設(shè)置在求取的數(shù)值上，使串級控制系統(tǒng)主回路閉合求取主控制器的整定參數(shù)，再將控制器的參數(shù)設(shè)置在所求的數(shù)值上，進(jìn)行整定，求出第二次副控制器的整定參數(shù)值。２.兩步法兩步整定法是一種先整定副環(huán)，后整定主環(huán)的方法。３.一步法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將副控制器參數(shù)設(shè)定好，然后按照一般單回路系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)?！欤怠脖戎悼刂葡到y(tǒng)一、比值控制基本概念把兩種或兩種以上的物料量自動地保持一定比例的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。二、比值控制方案１.定比值控制系統(tǒng)(１)開環(huán)比值控制系統(tǒng)(２)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)(３)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)２.變比值控制系統(tǒng)三、比值系數(shù)的計(jì)算１.流量與測量信號之間呈線性關(guān)系２.流量與測量信號之間呈非線性關(guān)系四、比值控制方案的設(shè)計(jì)１.主、副物料流量的確定在設(shè)計(jì)比值控制系統(tǒng)時，需要先確定主、副物料流量。２.控制方案的選擇在具體選用時應(yīng)分析各種方案的特點(diǎn)，根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝情況、負(fù)荷變化、擾動性質(zhì)、控制要求等選擇合適的比值控制方案。３.控制器控制規(guī)律的確定由不同的控制方案和控制要求而定的。４.流量計(jì)、變送器及其量程的選擇各種流量計(jì)都是有一定的使用范圍的（一般正常流量選在滿量程的70%左右）。五、比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定整定的步驟:(１)進(jìn)行比值系數(shù)計(jì)算及現(xiàn)場整定。(２)積分時間置于最大，由大到小調(diào)整比例度，直到找到系統(tǒng)處于振蕩與不振蕩的臨界過程為止。(３)適當(dāng)放寬比例度，一般放寬20%左右，然后把積分時間慢慢減少，直到找到系統(tǒng)處于振蕩與不振蕩的臨界過程或微振蕩的過程為止。§５—３均勻控制系統(tǒng)一、均勻控制基本概念指其所具有的能使被控變量與操縱變量均勻緩慢地在一定范圍內(nèi)變化的特殊功能。二、均勻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式１.簡單均勻控制２.串級均勻控制３.雙沖量均勻控制三、均勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)１.結(jié)構(gòu)上無特殊性２.參數(shù)應(yīng)緩慢地變化３.參數(shù)應(yīng)限定在允許范圍內(nèi)變化四、均勻控制系統(tǒng)控制規(guī)律的選擇簡單均勻系統(tǒng)的控制器及串級均勻系統(tǒng)的主控制器一般采用純比例作用，有時也可采用比例積分控制。串級均勻的副控制器一般用純比例作用，如果為了照顧流量副參數(shù)，使其變化更穩(wěn)定，也可選用比例積分控制規(guī)律。雙沖量均勻控制器一般應(yīng)采用比例積分控制規(guī)律。五、均勻控制系統(tǒng)的參數(shù)整定１.整定原則(１)以保證液位不超過允許的波動范圍為前提，先設(shè)置好控制器參數(shù)。(２)修正控制器參數(shù)，使液位在最大允許的范圍內(nèi)波動，輸出流量盡量的平穩(wěn)。(３)根據(jù)工藝對流量和液位兩個參數(shù)的要求，適當(dāng)調(diào)整控制器的參數(shù)。２.方法步驟(１)純比例控制１)先將比例度放置在估計(jì)液位不會越限的數(shù)值。２)觀察記錄曲線，若液位的最大波動小于允許范圍，則可增加比例度，比例度的增加必將使液位質(zhì)量降低，而使流量過程曲線變好。３)如發(fā)現(xiàn)液位將超過允許的波動范圍，則應(yīng)減小比例度。４)反復(fù)調(diào)整比例度，直到液位、流量的曲線都滿足工藝提出的均勻要求為止。(２)比例積分控制１)按純比例控制進(jìn)行整定，得到合適的比例度。２)在適當(dāng)加大比例度值后，加入積分作用，逐步減小積分時間，直到流量曲線將要出現(xiàn)緩慢的周期性衰減振蕩過程為止，而液位又恢復(fù)到設(shè)定值的趨勢。３)根據(jù)工藝要求調(diào)整參數(shù)，直到液位、流量的曲線都符合要求為止?！欤怠捶殖炭刂葡到y(tǒng)一、分程控制基本概念二、分程控制實(shí)施中分程信號的確定在分程控制中，控制器輸出信號分段是由生產(chǎn)工藝要求決定的?？刂破鬏敵鲂盘栃枰殖蓭讉€區(qū)段，哪一區(qū)段信號控制哪一個控制閥工作，完全取決于工藝要求。三、分程控制實(shí)施中分程控制閥特性的選擇１.控制閥類型的選擇２.控制閥流量特性的選擇３.控制閥的泄漏量四、分程控制中控制回路分析§５—５前饋控制系統(tǒng)一、前饋控制基本概念所謂不變性原理就是指控制系統(tǒng)的被控變量和擾動量絕對無關(guān)或在一定準(zhǔn)確度下無關(guān)，也就是被控變量完全或基本獨(dú)立。(１)絕對不變性(２)誤差不變性(３)穩(wěn)態(tài)不變性(４)選擇不變性基于不變性原理實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，它具有以下特點(diǎn)：(１)前饋控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)(２)前饋控制系統(tǒng)按照擾動作用的大小進(jìn)行控制(３)前饋控制系統(tǒng)需要專用的控制器進(jìn)行控制(４)前饋控制系統(tǒng)理論上可以實(shí)現(xiàn)無差控制二、典型前饋控制系統(tǒng)三、靜態(tài)前饋控制所謂靜態(tài)前饋，就是不考慮干擾作用后被控變量的過渡過程，只保證在穩(wěn)態(tài)下的補(bǔ)償作用。四、動態(tài)前饋控制所謂動態(tài)前饋控制，是指通過選擇合適的前饋控制作用，使干擾經(jīng)過前饋控制器至被控變量通道的動態(tài)特性完全復(fù)制對象干擾通道的動態(tài)特性，并使它們的符號相反，便可達(dá)到控制的作用，完全補(bǔ)償干擾對被控變量的影響，從而使系統(tǒng)不僅保證了靜態(tài)偏差等于或接近于零，而且也保證了動態(tài)偏差等于或接近于零。五、前饋—反饋控制六、多沖量前饋控制１.雙沖量控制系統(tǒng)２.三沖量控制系統(tǒng)七、前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定１.Ｋｆ的整定(１)開環(huán)整定法開環(huán)整定是在前饋—反饋系統(tǒng)中將反饋回路斷開，使系統(tǒng)處于單純靜態(tài)前饋狀態(tài)下,施加干擾，Ｋｆ值由小逐漸增大，直到被控變量回到給定值。此時對應(yīng)的Ｋｆ值為最佳整定值。(２)閉環(huán)整定法１)前饋—反饋運(yùn)行狀態(tài)下的整定。２)反饋運(yùn)行狀態(tài)下的整定。２.Ｔ１、Ｔ２的整定前饋控制器動態(tài)的整定較靜態(tài)參數(shù)的整定要復(fù)雜得多，在事先未經(jīng)過動態(tài)測定求取這兩個時間常數(shù)時，至今尚無完整的工程整定法和定量計(jì)算公式，主要還是經(jīng)驗(yàn)的或定性的分析，通過在線運(yùn)行曲線來判斷與整定參數(shù)Ｔ１、Ｔ２。八、前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例１.汽包鍋爐中的水位控制２.銅苯塔進(jìn)料溫度控制３.銅液氨冷器出口溫度控制§５—６自動選擇性控制系統(tǒng)一、選擇性控制基本概念選擇性控制系統(tǒng)就是把生產(chǎn)過程中的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系疊加到正常的自動控制系統(tǒng)上去的一種組合控制方法，即在一個過程控制系統(tǒng)中，設(shè)有兩個控制器（或兩個以上的變送器），通過高、低值選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。二、常見選擇性控制系統(tǒng)(１)選擇器位于控制器的輸出端，對控制器輸出信號進(jìn)行選擇的系統(tǒng)。(２)選擇器位于控制器之前，對變送器輸出信號進(jìn)行選擇的系統(tǒng)。１.開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)２.連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)３.混合型選擇性控制系統(tǒng)三、抗積分飽和四、選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是：首先，根據(jù)生產(chǎn)安全要求，選擇控制閥的開、關(guān)形式；其次，根據(jù)對象的特性和控制的要求，選擇控制器的控制規(guī)律及正、反作用；最后，根據(jù)控制器的正、反作用和選擇性控制系統(tǒng)設(shè)置的目的，確定選擇器的類型。以下通過一個具體例子進(jìn)行說明。１.選擇性控制系統(tǒng)控制閥氣開、氣關(guān)形式的選擇２.選擇性控制系統(tǒng)控控制規(guī)律及其正、反作用方式制器的確定３.選擇性控制系統(tǒng)選擇器的選型五、選擇性控制系統(tǒng)控制參數(shù)的整定因?yàn)檫x擇性控制系統(tǒng)的兩個控制器是輪換工作的，所以控制器的參數(shù)整定完全可以按照單回路控制系統(tǒng)的整定方法進(jìn)行。六、選擇性控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例１.溫度與液位選擇性控制系統(tǒng)２.流量與溫度選擇性控制系統(tǒng)§５—７控制系統(tǒng)的投運(yùn)控制系統(tǒng)的投運(yùn)就是把控制系統(tǒng)由手動切換到自動工作狀態(tài)。這一過程一般是通過控制器上的手動—自動切換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。一、準(zhǔn)備工作二、手動操作三、自動運(yùn)行實(shí)驗(yàn)１雙容（串聯(lián)）水箱液位定值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解雙容(串聯(lián))水箱液位的特性。２.研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的改變對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。３.研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器對液位系統(tǒng)的控制作用。４.掌握雙容液位定值控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。５.能進(jìn)行雙容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)２雙容（并聯(lián)）水箱液位定值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解雙容（并聯(lián)）水箱液位定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。２.研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的改變對系統(tǒng)動、靜態(tài)性能的影響。３.研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器對液位系統(tǒng)的控制作用。４.綜合分析多種控制方案的實(shí)驗(yàn)效果。５.能進(jìn)行二階系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)３溫度定值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。２.研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對溫度系統(tǒng)的控制作用。３.了解PID參數(shù)自整定的方法及其參數(shù)整定在整