控制系统设计举例 张建明 浙江大学控制科学与工程学院
多回路PID控制方案总结 为改善被控变量CV的动态性能 (1) 串级控制 (2) 前馈反馈控制 (3) 变比值控制 为满足工艺过程提出的特殊需要 (1) (液位与流量)均匀控制 (2) (两流量之间的)比值控制 (3) (两被控变量之间的)超驰控制或选择控制 (4) (两控制阀之间的)分程控制 (5) (主回路的)阀位控制
提问1 反作用控制器 如何避免两调节阀的频繁开闭以减少N2用量?
贮罐气封分程动作过程 如何避免两调节阀的频繁开闭以减少N2用量? 1、控制阀引入不灵敏区。 2、同时,控制器引入调节死区
提问2 对主参数的控制具有良好的动态品质。 通过设定Vsp可实现节能。 1、假设VA为气关阀, VB为气开阀,确定控制器的正反作用? 2、系统如何工作? 3、该方案与分程控制、串级控制有何不同? 两调节阀同时动作 1、温度控制器TC21和旁路阀VA构成的主回路; 2、将VA的阀位信号作为被控变量,由阀位控制器VPC21和VB 阀构成次控制回路。 对主参数的控制具有良好的动态品质。 通过设定Vsp可实现节能。
主要内容 反应器温度控制问题 锅炉燃烧控制问题
反应器温度控制问题 放热反应为 A+B→C。试改进现有的单回路控制方案。 具体的控制目标包括: (1) FB /FA = R (2) 冷却水温度波动较大时,如何改善TC17的控制性能? (3) 当冷却水系统的冷量不足时,如何控制TT17不超温
进料的比值控制方案1 进料A的控制回路如果切换到手动会怎样? 进料A的控制回路如果切换到手动会怎样?
进料的比值控制方案2
反应器温度控制问题 具体的控制目标包括: (1) FB /FA = R (2) 冷却水温度波动较大时,如何改善TC17的控制性能? (3) 当冷却水系统的冷量不足时,如何控制TT17不超温
反应器温度控制的改进
反应器温度 串级控制方案#2
反应器温度的前馈反馈控制
反应器温度串级控制#1
反应器温度串级控制#2
反应器温度控制问题 具体的控制目标包括: (1) FB /FA = R (2) 冷却水温度波动较大时,如何改善TC17的控制性能? (3) 当冷却水系统的冷量不足时,如何控制TT17不超温?
对于控制问题(3)的分析 若冷却系统未能提供足够的冷量,此时该如何控制反应温度 TT17 ? (1) 控制系统如何能发现现有的冷却系统未能提供足够的冷量? (2) 在这种异常工况下,如何能避免反应器温度的进一步上升?
反应器温度串级控制方案 控制系统如何能发现现有的冷却系统未能提供足够的冷量?
选择控制方案#1 FC15手动? 如果FC15手动会怎样?
选择控制方案 #2
锅炉燃烧控制问题 问题: 1、蒸汽压力控制 2、空气/燃料流量比值控制 3、空气/燃料比值稳态时基本不变,动态时空气富裕
锅炉空燃比控制方案 #1 方案特点: 并行位置控制,手动调节空燃比值 存在什么问题? 不能实现严格的比值,要求1不能实际满足
锅炉空燃比控制方案 #2 方案特点: 并行控制,手动调节空燃比值 存在什么问题? 要求3不能满足
锅炉空燃比控制方案 #3 方案特点: 外比值控制,手动调节空燃比值 要求3部分满足
锅炉空燃比控制方案 #4 方案特点: 内比值控制,手动调节空燃比值 要求3部分满足
空燃比控制方案对比 要求3部分满足 有什么区别?
锅炉空燃比控制方案 #5 双交叉控制 手动调节空燃比值 分析其工作原理 (1)KFA如何设定 (2)稳态条件 (3)蒸汽用量增加或减少时,控制系统的响应过程
锅炉空燃比控制方案 #6 带有O2调节的双交叉控制
控制系统设计与实施步骤 了解被控过程的工艺原理与操作目标 确定控制目标 寻找合适且经济的测量仪表与操作变量 设计基本的控制方案(从简单到复杂) 构造简单的仿真模型,并对设计的控制系统进行评价 测量仪表、控制仪表或装置的选购 控制系统的现场实施,包括系统联调、PID参数整定、系统评估与完善等