均匀控制系统

第二节均匀控制系统

均匀控制系统从系统结构上无法看出它与简单控制系统和串级控制系统的区别。其控制思想体现

在调节器的参数整定中。

一、均匀控制原理

在如图8-8所示的双塔系统中，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料亦需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。甲塔的液位控制系统，用来稳定甲塔的液位，其调节参数是甲塔的底部出料，显然，稳定了甲塔液位，甲塔底部出料必然要波动。但甲塔底部出料又是乙塔的进料，乙搭进料流量的控制系统，为了稳定进料流量，需要经常改变阀门的开度，使流量保持不变。因此，要使这两个控制系统正

常工作是不可能的。

图8-8 相互冲突的控制系统

图8-9 控制目标的调整

要彻底解决这个矛盾，只有在甲、乙两个塔之间增加一个中间储罐。但增加设备就增加了流程的复杂性，加大了投资。另外，有些生产过程连续性要求高，不宜增设中间储罐。在理想状态不能实现的情况下，只有冲突的双方各自降低要求，以求共存。均匀控制思想就是在这样的应用背景下提出来

的。

通过分析，可以看到这类系统的液位和流量都不是要求很高的被控变量，可以在一定范围内波动，这也是可以采用均匀控制的前提条件，即控制目标发生了变化。图8-9中（a）为冲突的无法实现的两

个控制目标，（b）为调整后体现均匀控制思想的可实现的控制目标。在图8-9（b）中，由于干扰使液位升高时，不是迅速有力地调整，使液位几乎不变，而是允许有一定幅度的上升。同时，流量也相应地增加一些，分担液位受到的干扰；同理，流量受到干扰而变化时，液位也分担流量受到的干扰。

如此“均匀”地互帮互助，相互共存。

二、均匀控制的实现方案

1、简单均匀控制系统图8-10是一个简单均匀控制系统，可以实现基本满足甲塔液位和乙搭进料流量的控制要求。从系统结构上看，它与简单液位控制系统一样。为了实现“均匀”控制，在整定调节器参数时，要按均匀控制思想进行。通常采用纯比例调节器，且比例度放在较大的数值上，实践中要同时观察两个被控变量的过渡过程来调整比例度，以达到满意地“均匀”。有时为了防止液位超限，也引入较弱的积分作用。微分作用与均匀思想矛盾，不能采用。

2．串级均匀控制系统

简单均匀控制系统，结构简单，实现方便。但对于压力干扰反应不及时，另外，当系统自衡能力较强时，控制效果也较差。为了克服这两个缺点或这两个方面的干扰，引入副环构成串级均匀控制系

统，如图8－11所示。

图8-11从结构上看，它与液位-流量串级控制系统完全一样。串级控制中副变量的控制要求不高，这一点与均匀控制的要求类似。在这里的串级均匀中，副环用来克服塔压变化；主环中，不对主变量提出严格的控制要求，采用纯比例，一般不用积分。整定调节器参数时，主副调节器都采用纯比例控制规律，比例度一般都较大。整定时不是要求主、副变量的过渡过程呈某

个衰减比的变化，而是要看主、副变量能否“均匀”地得到控制。