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第4章复杂控制系统.ppt

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文档介绍:第4章复杂控制系统

第一页,共148页。

4.1 串级控制系统
当对象的滞后较大,干扰比较剧烈、频繁时,采用简单控制系统往往控制质量较差,满足不了工艺上的要求,这时,可考虑采用串级控制系统.
4.1.1串级控制系统基本结构及工
x2(t)
θ2(t)
θ1(t)





*
第十一页,共148页。
(2)主副回路的干扰影响方向相反。如:
燃料压力f3(t)↑→炉膛温度↑ →出口温度↑
→副控制器开始调节
原油流量f1(t) ↑→出口温度↓→主控制器反向调节,使副控制器调节量减小。
主控制器
调节阀

x1
炉膛

原料油

f3、f4
f1、f2
管壁
温度变送器1
温度变送器2
副控制器


x2(t)
θ2(t)
θ1(t)





*
第十二页,共148页。
4.1.2串级控制系统特点及其分析
将串级控制系统等效成单回路控制系统讨论。

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)
将副环等效为:

*
第十三页,共148页。
4.1.2.1 改善被控过程的动态特性
控制通道等效副对象的传函:
设:
则:


T02′<< T02
K02 ′≈1/Km2

*
第十四页,共148页。
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)

G*c1(s)
Gv(s)

X1(s)
Θ1(s)

Go2(s)


F3(s)、F4(s)
Go1(s)
F1(s)、F2(s)
Gm1(s)

串级控制等效
真正的单回路控制
T02 ′<< T02 ,说明主环控制通道时间常数缩短,改善了系统的动态性能。

*
第十五页,共148页。
同理,通过对系统振荡频率的推导可知:
副回路的引入,提高了系统的工作频率,也改善了系统的动态性能。
从系统特征方程:1+Gc1(s)G’o2(s)Go1(s)Gm1(s)=0
可求出系统的工作频率ωc
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)


*
第十六页,共148页。
4.1.2.2 抗干扰能力增强
对于进入副回路的干扰,串级控制和单回路控制前向通道的区别:
真正的单回路控制
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)

G*c1(s)
Gv(s)

X1(s)
Θ1(s)

Go2(s)


F3(s)、F4(s)
Go1(s)
F1(s)、F2(s)
Gm1(s)

串级控制等效

*
第十七页,共148页。
干扰通道的传函:
设:
则:


T02*<< T02
K02 *<< K02

*
第十八页,共148页。
K02 *<< K02 说明干扰通道的影响力降低;
T02 *<< T02 说明干扰通道时间常数缩短,即副回路的控制速度快。
真正的单回路控制
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)

G*c1(s)
Gv(s)

X1(s)
Θ1(s)

Go2(s)


F3(s)、F4(s)
Go1(s)
F1(s)、F2(s)
Gm1(s)

串级控制等效

*
第十九页,共148页。
Gc1(s)

X1(s)
Θ1(s)

G*o2(s)


F3(s)、F4(s)
Go1(s)
G’o2(s)
Θ2(s)
F1(s)、F2(

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