均匀控制系统.pptx
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均匀控制系统
1. 整定原则 ① 保证液位不超出允许的波动范围，先设置好调节器参数。 ② 修正调节器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最
大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③ 根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整调节器
的参数。
其他控制系统
均匀控制系统
2. 方法步骤
串级均匀控制系统的整定方法
（1）经验法
tV q
式中，q——正常工况下的介质流量； V——容器的有效容量。
其他控制系统
均匀控制系统
表 停留时间与调节器参数关系表
具体的整定步骤：
① 副调节器按简单均匀控制系统的方法整定。 ② 计算停留时间t，然后根据表确定液位调节器的整定参数。 若照顾流量，选用数值较大的一组参数；若要照顾液位，选用 数值较小的一组参数；如两者都需兼顾，则在两组参数范围内 细心调整。 ③ 根据工艺要求，适当调整主、副调节器的参数。直到液位 与流量曲线都满足生产要求为止。
调节器一般选用比例作用。 但有时为了防止连续出现 同向扰动时被调参数超出 工艺规定的上下限范围,可 适当引入积分作用。通常， 均匀控制系统的调节器整定 在较大的比例度和积分时间 上,通常比例度要大于100%， 以较弱的控制作用达到均匀 控制的目的。
其他控制系统
（2）串级均匀控制
甲塔
LT LC FT FC
其他控制系统
均匀控制系统
2.均匀控制规律的选择
（1） 简单均匀控制 一般采用P作用，有时也可采用PI控制规律。
（2）串级均匀控制 主调节器一般用P作用，有时也可采用PI控制规律。 副调节器一般用P作用，如果为了照顾流量副参数， 使其变化更稳定，也可选用PI控制规律。
（3）双冲量均匀控制 调节器一般应采用PI控制规律。
第6章 均匀控制系统
塔1
LC FC
塔2
串级均匀控制
3）串级均匀控制特点： 具有串级控制的一般特点。
能克服较大干扰，适用于系统前后压力波动较 大及储罐具有较强自衡能力的场合。 使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
控制器 控制阀 测量变送 加法器 测量变送 流量对象 F 液位对象 L
d. 注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整 定实现
6.2 均匀控制方案
主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制 串级均匀控制 双冲量均匀控制
6.2.1 简单均匀控制
1）控制系统构成 简单均匀控制的结构同单回路定值 控制。
塔1
LC
塔2
简单均匀控制
2）与单回路定值控制的区别： a. 控制目的 定值控制： 保证被控参数的稳定，使其在给 定值的一个很小的δ域内波动。 均匀控制： 协调前后两个被控参数，允许被 控参数在给定的允许范围内作缓慢 变化。
LC
FC
LC
FC
早期的连接方式
密集连接方式
控制要求：前塔塔釜液位与后塔进料流量均须相对平稳 右图中二控制回路具有强烈的关联作用，不能正常工作 均匀控制：提出利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参 数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳 定操作的控制策略。
控制策略图形描述：
塔1
② 通过修正控制器参数，使液位在最大的允许范围
内波动，充分利用容器的缓冲作用，使输出流量 尽量平稳。
③ 根据工艺要求调整控制器参数。
2）方法步骤：
① 纯比例控制 a.
将比例度置于不会引起液位超越允许范围的数值， 如100%
4.3.4均匀控制
重点与难点
掌握均匀控制的特点。 掌握均匀控制系统的工作原理，特别 是串级均匀控制系统，以及控制器和 调节阀作用型式的选用。
解：根据工艺要求在任何情况下不允许中断出 料量的条件，故而选用气关调节阀。 由于本控制系统的结构决定，在选用气关 调节阀后，无论主、副调节器的作用型式如何 配置，均不能实现串控、主控、副控均可投运 的要求。为此要求通过配置反作用阀门定位器 在副调节器的输出回路中串入反向器，使该气 关阀在调节过程中具有“气开”阀的动态特性， 此时主调节器选用正作用调节器，副调节器选 用反作用调节器，即可实现串控、主控、副控 的各种操作要求。在事故状况，如气源中断， 该调节阀仍是一个气关阀，出料不会突然中断。
均匀控制与串级控制的区别 串级均匀控制控制器参数整定要比较宽 松。 串级均匀控制，副控制器常采用比例积 分控制作用，加入积分的目的并不是为 了消除余差，而是为了增强控制作用。
应用场合
串级均匀控制系统适用于阀前后压力 波动较大、或液位对象具有明显自衡特性， 要求流量比较平稳，需要均匀控制的场合。
整定原则：调节器比例度和积分时间较大一些
整定方法：经验法 停留时间法
例题解析
1、有一个控制系统如图所示，请指出错误之 处，并给予改正。
解：按此控制方案液位控制与流量控制相互独立； 塔1的出料正好是塔2的进料，彼此互相干扰，无 法进行调节。 应改为串级均匀控制方案，如图所示：
2、某容器设置了液位-流量均匀控制系统，如图 所示。工艺要求本系统具有较大的操作灵活性， 即可投入主控、副控、串控及遥控运行。由于本 系统的出料量为下一工序进料量，工艺要求在任 何情况下不允许本系统出料量突然中断。请按以 上要求正确选用主、副调节器和调节阀的作用型 式及配置必要的辅助器件。并说明其理由。
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”。
均匀控制系统
串级均匀控制方案能克服较大的干扰，适用于系统前后压力波
动较大的场合。
3.双冲量均匀控制系统
I
LT
S
I
+
L
I
O
I
FC
F
双冲量均匀控制系统是串级均匀控制系统的变形，它用一个加法器 来代替串级控制系统中的主调节器，把液位与流量的两个测量信号 通过加法运算后作为调节器的测量值。以塔釜液位与输出流量信号 之差为被控参数，通过均匀控制使两者能均匀缓慢变化。
三.控制系统的参数整定
整定的主要规则是一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用看曲 线调参数的方法来进行。它的具体整定规则和方法如下：
（1）先保证液位不会超过允许波动范围设置控制器参数； （2）修正控制器参数，使液位最大波动接近允许范围，使流量尽量平稳（均匀控制系统一般 采用P或PI控制规律。） （3）根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器的参数
IS
G s G s C O2 G s
m2
F G s L O1
Gm1s
图 6.精馏塔液位与出料量的双冲量均匀控制系统方框图 可以清楚的看出，它具有串级的优点。其主调节器可看成是k=1的 纯比例调节器。副环是流量回路，对于直接进入流量回路的干扰 F （如控制阀前后的压力干扰等）通过副环的快速作用，可以得到很 快克服。因此控制器参数整定可按串级副控制器原则进行。很显 然，由于主调节器（即液位调节器）的放大倍数不能调整，所以要 求液位和流量变送范围选择合适。
3.概念
在有扰动时，两个变量都有变化，而且变化幅度均匀 协调，共同来克服扰动，只要对控制器的参数进行调
整，延缓控制速度和力度，这种控制系统统称为均匀
《均匀控制系统》课件
的稳定输出
其他领域的应用案例
工业生产：如钢铁、化工、食品等
医疗：如医疗设备、药物输送等
农业：如灌溉、施肥、病虫害防治等
环保：如污水处理、空气净化等
交通：如交通信号灯、交通流量控制等
智能家居：如智能照明、智能空调等
总结与展望
均匀控制系统的发展历程与现状
均匀控制系统 的起源：20世 纪初，为了解 决工业生产中 的温度、压力 等参数控制问 题，均匀控制 系统应运而生。
均匀控制系统未来的发展趋势
智能化：引入 人工智能技术， 实现系统的自 主学习和自适
应控制
网络化：通过 网络技术实现 系统的远程监 控和远程控制
集成化：将多 个控制系统集 成为一个整体， 提高系统的稳 定性和可靠性
绿色化：采用 环保技术和材 料，降低系统 的能耗和污染
排放
均匀控制系统的重要性和意义
系统测试：在实际环境中进行系统测试， 验证控制效果
优化改进：根据测试结果对系统进行优 化和改进，提高控制效果
均匀控制系统的设计实例
设计目标：实现系 统的稳定和均匀控 制
设计方法：采用 PID控制算法
设计步骤：确定系 统参数、设计控制 器、仿真验证
设计结果：系统稳 定，控制效果良好
均匀控制系统的实 现与优化
均匀控制系统概述
均匀控制系统的定义
均匀控制系统是一种自动控制系统，用于控制物理量或化学量的均匀性。
均匀控制系统的主要任务是保持被控对象的状态或输出在一定范围内，避 免过大的波动。
均匀控制系统广泛应用于化工、冶金、电力、石油等行业。
均匀控制系统的设计和实现需要考虑被控对象的特性、控制目标和控制策 略等因素。
均匀控制系统的应用领域
工业生产：如化工、制药、食品等 环境控制：如空调、通风、空气净化等 交通控制：如汽车、火车、飞机等 医疗设备：如呼吸机、心电图机、血液透析机等
其他领域的应用案例
工业生产：如钢铁、化工、食品等
医疗：如医疗设备、药物输送等
农业：如灌溉、施肥、病虫害防治等
环保：如污水处理、空气净化等
交通：如交通信号灯、交通流量控制等
智能家居：如智能照明、智能空调等
总结与展望
均匀控制系统的发展历程与现状
均匀控制系统 的起源：20世 纪初，为了解 决工业生产中 的温度、压力 等参数控制问 题，均匀控制 系统应运而生。
均匀控制系统未来的发展趋势
智能化：引入 人工智能技术， 实现系统的自 主学习和自适
应控制
网络化：通过 网络技术实现 系统的远程监 控和远程控制
集成化：将多 个控制系统集 成为一个整体， 提高系统的稳 定性和可靠性
绿色化：采用 环保技术和材 料，降低系统 的能耗和污染
排放
均匀控制系统的重要性和意义
系统测试：在实际环境中进行系统测试， 验证控制效果
优化改进：根据测试结果对系统进行优 化和改进，提高控制效果
均匀控制系统的设计实例
设计目标：实现系 统的稳定和均匀控 制
设计方法：采用 PID控制算法
设计步骤：确定系 统参数、设计控制 器、仿真验证
设计结果：系统稳 定，控制效果良好
均匀控制系统的实 现与优化
均匀控制系统概述
均匀控制系统的定义
均匀控制系统是一种自动控制系统，用于控制物理量或化学量的均匀性。
均匀控制系统的主要任务是保持被控对象的状态或输出在一定范围内，避 免过大的波动。
均匀控制系统广泛应用于化工、冶金、电力、石油等行业。
均匀控制系统的设计和实现需要考虑被控对象的特性、控制目标和控制策 略等因素。
均匀控制系统的应用领域
工业生产：如化工、制药、食品等 环境控制：如空调、通风、空气净化等 交通控制：如汽车、火车、飞机等 医疗设备：如呼吸机、心电图机、血液透析机等
均匀控制系统ppt课件
②比例积分控制
a.按纯比例控制进行整定，得到适合的比例度，
b.在适当加大比例度后加入积分作用，逐渐减小比例积分时间，直到流量曲线将要出现缓慢的周
期性衰减震荡过程为止，而液位有回复到给定值的趋势。
c.最终根据工艺要求，调整参数，直到液位，流量的曲线都符合要求为止。
10
四.其他需要解决的问题 1.气体压力与流量的均匀控制 2.实现均匀控制的其他方法（用非线性控制器，诸如带不灵敏 区或死区等）。
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
缓冲罐
在连续精馏过程中，甲塔的出料是乙塔的进料，精馏塔的塔釜液位与进料 量都应保持平稳。甲塔的液位保持稳定，乙塔的进料流量也要稳定，按此 要求分别设置液位控制系统和流量控制系统。 控制过程：当甲塔塔釜液位升高时，液位控制器要求阀门1开打，使乙塔进 料量增加，流量控制器要求减小阀门2的开度，阻止进料的增加，显然，这 是相互矛盾的，无法使两个控制系统保持稳定。
3
4.均匀控制的特点：
(1)结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级，均匀
指的是控制目的，而不是指结构。 （2）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要 有主次。 （3）参数变化要限定范围。
4
二.常用的均匀控制结构 1.简单均匀控制系统
甲塔
LT
LC
乙塔
E-3
E-4
V-4
阀门1
流量控制系统，只保留液位控制系统，该系统结 构就是简单控制系统。只要把控制参数变为大比 例度和大积分时间，这样可以构成一个简单均匀 控制系统。
双冲量均匀控制系统双冲量均匀控制系统是串级均匀控制系统的变形它用一个加法器来代替串级控制系统中的主调节器把液位与流量的两个测量信号通过加法运算后作为调节器的测量值
均匀控制系统课件
压力控制系统
总结词
压力控制系统是一种通过调节压力来保持压力稳定和均匀分 布的控制系统。
详细描述
压力控制系统通常由压力传感器、控制器和调压阀组成。传 感器检测压力，并将信号传输给控制器，控制器根据设定值 和实际值的差异，调整调压阀的开度，以保持压力的稳定和 均匀分布。
流量控制系统
总结词
流量控制系统是一种通过调节流量来保持流量稳定和均匀分布的控制系统。
04
自适应控制
用于处理未知参数或 模型误差的控制方法 。
03
均匀控制系统实例
Chapter
温度控制系统
总结词
温度控制系统是一种常见的均匀控制系统，用于保持温度的稳定和均匀分布。
详细描述
温度控制系统通常由温度传感器、控制器和加热器组成。传感器检测温度，并 将信号传输给控制器，控制器根据设定值和实际值的差异，调整加热器的功率 ，以保持温度的稳定和均匀分布。
控制系统中的可穿戴技术与虚拟现实技术
总结词
可穿戴技术和虚拟现实技术的发展为控 制系统带来了新的交互方式和体验，使 得控制系统的操作更加直观和便捷。
VS
详细描述
可穿戴技术可以通过智能手表、眼镜等设 备实现与控制系统的实时交互，而虚拟现 实技术则可以通过模拟真实场景，让用户 更加直观地了解和控制系统。这些技术的 应用将极大地改善控制系统的用户体验， 提高其易用性和可操作性。
物联网与控制系统的融合
总结词
物联网技术的快速发展为控制系统带来了新的变革，使得控制系统的范围和功能得到了极大的扩展和提升。
详细描述
通过物联网技术，可以实现远程监控、数据共享和控制，使得控制系统的应用场景更加广泛。同时，物联网技术 还可以与其他先进技术如人工智能、云计算等结合，形成更加智能化的控制系统。
过程控制 均匀控制系统xu优选PPT
可以避免由于长时间单方向干扰引起 由于积分的引入会使系统的稳定性变差。
复习: 均匀控制系统 比例度适当增加，加入积分作用，
1 均匀控制系统的基本概念 加上流量副回路：克服干扰，快速跟随主回路的均匀控制要求 单回路均匀控制系统中，存在流量的压力扰动，调节阀非线性特性影响。 控制器一般采用纯比例作用。 构成均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化 均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况下提出来的一种特殊的控制。 1) 常用几种结构形式 加上流量副回路：克服干扰，快速跟随主回路的均匀控制要求 比例度适当增加，加入积分作用，
• 功能：使得被控量和相关控制量在一定范围内 均匀缓慢变化。
塔1液位
塔2流量
LC
2 均匀控制方案
1) 常用几种结构形式 2) 控制规律的选择 3) 参数整定
1) 常用几种结构形式
• 简单均匀控制
结构形式与单回路控制系统完全一致。 优点：结构简单，成本低，投运方便。 缺点：抗干扰能力低，适用于控制要求不高的场合。
塔1
塔2
LC
FC
• 两个系统相互关联。如果为 保证一个系统控制质量可能 引起另一个的剧烈变化。
• 使两个量都在允许范围内均匀变化，形成均匀控 制系统
• 均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密
联系的情况下提出来的一种特殊的控制。
• 功能：具有使得被控量和控制量在一定范围内缓 慢变化。
构成均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化 应满足如下要求：
1 均匀控制系统基本概念 抗干扰能力：对连续工作两个相关参数，主要指控制参数抗干扰能力
容积越大，停留时间τ越大。 优点：能克服较大的干扰(会引起流量剧烈波动)，适用于系统前后压力波动等干扰较大的场合。 利用积分无差控制作用。
均匀控制系统PPT
我们何如解决这一矛盾？这节课来学习另一种复 杂控制系统——均匀控制系统的相关知识。
三、新授：
上海石化工业学校
SPA
任务一：认识均匀控制系统
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
图1
阀门2
2.如何解决矛盾？
资、占地；自聚、分解。
上海石化工业学校
（二）作业：
P314/12、13
上海石化工业学校
SPA
上海石化工业学校
SPA
的平均，可按照工艺分出主、次。
上海石化工业学校
SPA
任务二：制定均匀控制系统的控制方案 均匀控制系统有两种形式：
简单均匀控制系统
串级均匀控制系统
1.简单均匀控制系统
甲塔
LT LC FT FC
上海石化工业学校
SPA
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
阀门2
甲塔
LT LC
乙塔
E-3
V-4
E-4
阀门1
1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
上海石化工业学校
SPA
（1）看曲线整参数，由小到大地进行调整。
（2）串级均匀控制系统的主、副控制器一般
都采用纯比例P(或PI)控制规律的。只在要 求较高时，为了防止偏差过大而超过允许 范围，才引入适当的积分作用。
四、小结及作业
（一）小结： 1.均匀控制系统的概念 2.均匀控制系统特点 3.均匀控制系统方案 4.均匀控制系统参数整定
阀前后的压力波动及对象的自衡作用的影响。与普
通串级系统的区别也只是控制器参数的设置及控制
三、新授：
上海石化工业学校
SPA
任务一：认识均匀控制系统
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
图1
阀门2
2.如何解决矛盾？
资、占地；自聚、分解。
上海石化工业学校
（二）作业：
P314/12、13
上海石化工业学校
SPA
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的平均，可按照工艺分出主、次。
上海石化工业学校
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任务二：制定均匀控制系统的控制方案 均匀控制系统有两种形式：
简单均匀控制系统
串级均匀控制系统
1.简单均匀控制系统
甲塔
LT LC FT FC
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SPA
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
阀门2
甲塔
LT LC
乙塔
E-3
V-4
E-4
阀门1
1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
上海石化工业学校
SPA
（1）看曲线整参数，由小到大地进行调整。
（2）串级均匀控制系统的主、副控制器一般
都采用纯比例P(或PI)控制规律的。只在要 求较高时，为了防止偏差过大而超过允许 范围，才引入适当的积分作用。
四、小结及作业
（一）小结： 1.均匀控制系统的概念 2.均匀控制系统特点 3.均匀控制系统方案 4.均匀控制系统参数整定
阀前后的压力波动及对象的自衡作用的影响。与普
通串级系统的区别也只是控制器参数的设置及控制
第五章1 均匀控制系统
东北大学
5.1.1 均匀控制系统的提出
解决方案二： 解决方案二：均匀控制系统 首先工艺上要对前塔的液位和后塔的进料量控制精度适当放宽一些， 首先工艺上要对前塔的液位和后塔的进料量控制精度适当放宽一些，允许两者都 有一些缓慢变化。这对生产过程而言虽然是一种干扰，但由于干扰幅值不大，变化缓慢， 有一些缓慢变化。这对生产过程而言虽然是一种干扰，但由于干扰幅值不大，变化缓慢， 在工艺上是能接受的。 在工艺上是能接受的。 控制方案的设计着眼于物料的平衡控制，把矛盾限制在一定条件下渐变， 控制方案的设计着眼于物料的平衡控制，把矛盾限制在一定条件下渐变，从而满足 前后两塔的控制要求。 前后两塔的控制要求。 均匀控制系统： 均匀控制系统： 指两个工艺参数在规定范围内缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互 指两个工艺参数在规定范围内缓慢地、均匀地变化， 兼顾、均匀协调的系统。 兼顾、均匀协调的系统。 “均匀”： 均匀” 不是平均照顾，应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 不是平均照顾，应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 均匀控制的特点： 均匀控制的特点： 结构上无特殊性； 结构上无特殊性； 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的； 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的； 前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。 前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。
东北大学
5.1.2 均匀控制系统的方案
东北大学
5.1.3 均匀控制系统控制规律选择
1.简单均匀控系统 简单均匀控系统 控制器一般采用纯比例作用，有时也可采用比例积分控制规律。（不能加 控制器一般采用纯比例作用，有时也可采用比例积分控制规律。（不能加 纯比例作用 比例积分控制规律。（ 微分）比例度和积分时间加长。 微分）比例度和积分时间加长。 2.串级均匀控制系统： 串级均匀控制系统： 串级均匀控制系统 主控制器：一般采用纯比例作用， 比例积分控制规律 控制规律。 主控制器：一般采用纯比例作用，也可采用 比例积分控制规律。主控制器 纯比例作用 与简单均匀控制系统一样，比例度大，积分时间大； 与简单均匀控制系统一样，比例度大，积分时间大； 副控制器：一般采用纯比例作用。副控制器参数可以按照一般流量系统的 副控制器：一般采用纯比例作用。 纯比例作用 要求，利用串级控制系统副回路控制及时的优点， 要求，利用串级控制系统副回路控制及时的优点，消除前后设备压力变化对流 量的影响，使液位和流量都能在允许范围内均匀变化。 量的影响，使液位和流量都能在允许范围内均匀变化。 3.双冲量均匀控制系统： 双冲量均匀控制系统： 双冲量均匀控制系统 双冲量均匀控制器一般采用比例积分作用控制规律。 双冲量均匀控制器一般采用比例积分作用控制规律。 比例积分作用控制规律 所有的均匀控制系统中控制器都不需要也不应加微分作用。 所有的均匀控制系统中控制器都不需要也不应加微分作用。 东北大学
第6章 均匀控制系统
将二被控参数置于一个控制系统中，通过调整 控制器参数，使前后设备在物料供求上相互均 匀、协调、统筹兼顾。
b. 实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。
比 例 度：>100% 积分时间：较长 微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，
一般不采用微分作用）
c. 特点 结构上无特殊性
结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定 可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。
使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
塔1
IS FC
I0 IL
I0=IL-IF+IS
IS
控制器
控制阀
F
L
流量对象 液位对象
加法器
测量变送 测量变送
双冲量均匀控制原理图
双冲量均匀控制方框图
2）控制方案性质： 液位、流量二信号代数和为被控变量的单回路均匀 控制
b. 控制规律
➢ 定值控制：PID控制 ➢ 均匀控制：比例控制。
必要时加入积分控制作用。 加入积分作用的目的是增强控制作用。特别是在 出现连续的同向干扰时，可以防止被控参数越界。
c. 参数整定
➢ 定值控制：按照4 : 1～10 : 1衰减比整定参数。 ➢ 均匀控制：
比例度：一般大于100% (100%~200%) （注意不能过大，保证在最大干扰时的最大偏差不
6. 均匀控制系统
6.1 问题的提出及特点 1) 问题的提出 在连续生产过程中，有时前一个装置或设备的
出料量就是后一装置或设备的进料量，而后一 个装置或设备的出料量又作为下一个装置或设 备的进料量。
下图中甲塔出料量即为乙塔进料量。甲塔需保 持塔釜液位的稳定，设计了液面控制系统；乙 塔希望进料量保持不变，设计了流量控制系统。
b. 实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。
比 例 度：>100% 积分时间：较长 微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，
一般不采用微分作用）
c. 特点 结构上无特殊性
结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定 可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。
使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
塔1
IS FC
I0 IL
I0=IL-IF+IS
IS
控制器
控制阀
F
L
流量对象 液位对象
加法器
测量变送 测量变送
双冲量均匀控制原理图
双冲量均匀控制方框图
2）控制方案性质： 液位、流量二信号代数和为被控变量的单回路均匀 控制
b. 控制规律
➢ 定值控制：PID控制 ➢ 均匀控制：比例控制。
必要时加入积分控制作用。 加入积分作用的目的是增强控制作用。特别是在 出现连续的同向干扰时，可以防止被控参数越界。
c. 参数整定
➢ 定值控制：按照4 : 1～10 : 1衰减比整定参数。 ➢ 均匀控制：
比例度：一般大于100% (100%~200%) （注意不能过大，保证在最大干扰时的最大偏差不
6. 均匀控制系统
6.1 问题的提出及特点 1) 问题的提出 在连续生产过程中，有时前一个装置或设备的
出料量就是后一装置或设备的进料量，而后一 个装置或设备的出料量又作为下一个装置或设 备的进料量。
下图中甲塔出料量即为乙塔进料量。甲塔需保 持塔釜液位的稳定，设计了液面控制系统；乙 塔希望进料量保持不变，设计了流量控制系统。
第二章(4)均匀控制
⒊ 主、副流量的逻辑提降问题 在比值控制系统中，有时两个流量的提降先后需满足 某种逻辑关系。如锅炉燃烧控制系统中，燃料量和空气量 的比值控制系统，为使燃料完全燃烧，在提负荷时先提空 气量，后提燃料量；在降负荷时先降燃料量，后降空气量。
反作用
2019/3/31
1
蒸 汽
PC
LS
HS
FC
燃料
空气 K FC
2019/3/31 9来自HFCFT
pQ
po
pH
测量变送 测量变送
p s偏置信号
稳态时加法器的输出为:
P0 PH PQ Ps
控制器的测量值
当液位扰动增加时，控制器输出开大阀门，流量增加，液位开始下降， 当两个测量信号之差逐渐接近某一值时，加法器输出重新恢复到控制器的 设定值。控制阀停留在新的开度上，液位的平衡数值比原来有所升高，流 量的平衡数值也比原来的有所增加，达到均匀控制的目的。
2019/3/31 8
2.4.3 均匀控制参数整定 副回路为流量控制，副控制器参数整定方法与一般的流量器相同 选用大的比例度，小的积分时间 均匀控制的液位控制器整定原则： ① 控制器参数设置要保证液位不超过允许的波动范围； ② 调整控制器参数，使液位最大波动接近允许范围， 目的是充分利用液位允许范围内的缓冲作用，使流量平稳。 1、比例控制 ①先将比例度放置在估计不会引起液位超限的数值，如100%左右； ②观察记录曲线，若液位的最大波动小于允许范围，则可增加比例度 值，使液位“质量”降低，使流量更平稳； ③当液位超限时，减小比例度； ④重复调整，直到液位最大波动在允许范围内为止。 2、PI控制 ①按纯比例整定，得到液位最大波动接近允许范围时的比例度值； ②适当增加比例度，加入积分作用，逐渐减小积分时间，使流量记录 曲线将要出现缓慢的周期性衰减振荡为止。
反作用
2019/3/31
1
蒸 汽
PC
LS
HS
FC
燃料
空气 K FC
2019/3/31 9来自HFCFT
pQ
po
pH
测量变送 测量变送
p s偏置信号
稳态时加法器的输出为:
P0 PH PQ Ps
控制器的测量值
当液位扰动增加时，控制器输出开大阀门，流量增加，液位开始下降， 当两个测量信号之差逐渐接近某一值时，加法器输出重新恢复到控制器的 设定值。控制阀停留在新的开度上，液位的平衡数值比原来有所升高，流 量的平衡数值也比原来的有所增加，达到均匀控制的目的。
2019/3/31 8
2.4.3 均匀控制参数整定 副回路为流量控制，副控制器参数整定方法与一般的流量器相同 选用大的比例度，小的积分时间 均匀控制的液位控制器整定原则： ① 控制器参数设置要保证液位不超过允许的波动范围； ② 调整控制器参数，使液位最大波动接近允许范围， 目的是充分利用液位允许范围内的缓冲作用，使流量平稳。 1、比例控制 ①先将比例度放置在估计不会引起液位超限的数值，如100%左右； ②观察记录曲线，若液位的最大波动小于允许范围，则可增加比例度 值，使液位“质量”降低，使流量更平稳； ③当液位超限时，减小比例度； ④重复调整，直到液位最大波动在允许范围内为止。 2、PI控制 ①按纯比例整定，得到液位最大波动接近允许范围时的比例度值； ②适当增加比例度，加入积分作用，逐渐减小积分时间，使流量记录 曲线将要出现缓慢的周期性衰减振荡为止。
第八章均匀选择学生课件
蒸汽 P1T
P1C
3试确定调节器正反作
用。
炉膛 燃气
4如有其他需要设计部 锅炉给水 分，请给出。
1.采用选择性控制系统。
正常工况：用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。 为防止产生脱火现象，增加一个燃气高压保护取代控制回路。 2.控制系统方框图略 3.确定调节器正反作用。两个回路都按照一般单回路控制系统方法设计 4.需确定选择器性质。
干扰 给定
＋
被控量1
被控量2
控制器
－
执行器 变送器1
对象
正常控制 选择器 变送器2
例3 固定床反应器中热点温度的控制
反
入料
T1T
TC 冷却液
气 关
HS
T2T T3T
反应器
产品
给定
＋
被控量1
控制器
－
执行器
变送器1
对象3段
对象2段
对象1段
选择器
变送器2 变送器1
§８－3分程控制系统
一台控制器去控制几个执行器，并且是按输出信号的不同区间 去控制不同调节阀动作．
§8-2 选择性控制系统
被冷物料
气氨
TC
选择器
LC
液氨
变送器1
给定1
＋ ＋
－
(b)温度与液位选择性控 制—防超限控制
干扰 被控量1 被控量2 执行器
控制器1
正常控制
控制器2
－
选择器
对象
给定2
取代控制 变送器2
液氨蒸发器选择性控制系统方框图
(2)选择器的性质－－低值选择器还是高值选择器 本例选低选器． 首先确定调节阀的型式。 确定取代回路对象的特性。 确定取代调节器的正反作用方式。 由工作原理确定选择器的性质。
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甲塔
LT
FC
FT
乙塔
LC
前后精馏塔间不协调的控制方案
两个控制系统工作起来互相 矛盾，以致无法工作。
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点
为了解决前后两塔供求之间的矛盾，可设置 均匀控制系统。
均匀控制系统把液位、流量统一在一个控制 系统中，从系统内部解决工艺参数间的矛盾。具 体来说，就是让甲塔的液位在允许的限度内波动， 与此同时让流量作平稳缓慢的变化。
的，主要在于调节器的参数整定如何。可以说，均匀控制是 通过降低控制回路灵敏度来获得的,而不是靠结构变化得到的。 (2) 参数应变化，而且应缓慢地变化
(3) 参数应限定在允许范围内变化 在均匀控制系统中被调参数是非单一、定值的，允许它
在给定值附近一个范围内变化。即根据供求矛盾，两个参数 的给定值不是定点而是定范围。
第7章 均匀控制系统
672 均匀控制方案
（3）双冲量均匀控制 以液位和流量两个测量信号之差作为被控参数的系统。
C
LT +
+
加法器
FC
FT
+
调节器
调节阀 流量 F 液位 L
对象
对象
加法器
测量变送 测量变送
（a ）原理图
双冲量均匀控制系统
（b ）方块图
从结构上看，它相当于以两个信号之差作为被控参数的单回路控制系统， 参数整定可按简单均匀来考虑。因此，双冲量均匀控制即具有简单均匀控制 的参数整定方便的特点，同时由于加法器综合考虑液位和流量信号变化的情 况，故又有串级均匀的优点。
第7章 均匀控制系统
7.2 均匀控制方案
1.几种常用的均匀控制方案 （1） 简单均匀控制
Байду номын сангаас
甲塔
乙塔
LT LC
简单均匀控制系统
优点:结构简单，投运方便，成本低。 缺点:控制效果较差，只适用于干扰
不大，要求不高的场合。
7.2 均匀控制方案
调节器一般选用比例作用。 但有时为了防止连续出现 同向扰动时被调参数超出 工艺规定的上下限范围,可 适当引入积分作用。通常， 均匀控制系统的调节器整定 在较大的比例度和积分时间 上,通常比例度要大于100%， 以较弱的控制作用达到均匀 控制的目的。
第7章 均匀控制系统
7.2 均匀控制方案
2.控制规律的选择
（1） 简单均匀控制 一般采用P作用，有时也可采用PI控制规律。
（2）串级均匀控制 主调节器一般用P作用，有时也可采用PI控制规律。 副调节器一般用P作用，如果为了照顾流量副参数， 使其变化更稳定，也可选用PI控制规律。
（3）双冲量均匀控制 调节器一般应采用PI控制规律。
化工生产中,总是几个塔串联运行。为了保证相互串联的 塔能正常地连续生产，每一个塔都要求进入塔的流量保持在 一定的范围内，同时也要求塔底液位不能过高或过低。
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点
两个串联的精馏塔孤立 设置控制系统。精馏塔 甲的出料直接作为乙塔 的进料，为了保证甲塔 液位稳定在一定范围内， 故而设有液位控制系统； 根据乙塔入料稳定的要 求，又设置了流量控制 系统。
（1） 整定原则 ① 保证液位不超出允许的波动范围，先设置好调节器参数。 ② 修正调节器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最
大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③ 根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整调节器
的参数。
第7章 均匀控制系统
3. 气体压力与流量的均匀控制
对于气相物料，前后设备间 物料的均匀控制不是液位和 流量之间的均匀。例如，脱 乙烷塔塔顶分离器内压力是 用来稳定精馏塔塔顶压力的， 而从分离器出来的气体是加 氢反应器的进料，因此也需 尽量平稳，为此设计图示的 压力与流量的串级均匀控制。
第7章 均匀控制系统
（2）串级均匀控制
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
串级均匀控制系统
7.2 均匀控制方案
采用串级形式并不是为了提 高主参数液位的控制质量， 流量副回路的引入主要是为 了克服调节阀压力波动及自 衡作用对流量的影响，使采 出流量变化平缓。
串级均匀控制系统适用于系统前后压力波动较大的场合。 它能克服较大的干扰，使主、副参数变化均匀缓慢平稳，提高 控制质量，因而在生产过程自动化中得到较多的应用。
液位控制系统
L,F L
F
t
（c ）Kc → 0
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点
均匀控制系统的名称来自系统所能完成的特殊控制任务， 它使前后设备在物料供求上相互均匀、协调，统筹兼顾。均 匀控制系统归纳起来有如下三个特点：
(1) 结构上无特殊性 一个普通结构形式的控制系统，能否实现均匀控制的目
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点
假如只设置一个液位控制系
统，此时可有三种情况出现：
甲塔
乙塔
LT
（a）液位控制系统具有较强的控制作用
（b）液位控制系统的控制作用减弱
（c）液位调节器作用基本上消除
LC
均匀控制—液位、 流量缓慢变化
L,F
L,F
F
L
L
F
t
（a ）Kc 较大
t
（b ）Kc 较小
7.2 均匀控制方案
分离器压力与出口气体 流量串级均匀控制系统
本章结束，谢谢！
第7章 均匀控制系统
本章要求
了解均匀控制系统的基本概念、基本 类型、控制方案特点和使用场合。
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点 7.2 均匀控制方案
第7章 均匀控制系统
7.1 均匀控制问题的提出及特点
7.1 均匀控制问题的提出及特点
在连续生产过程中,前一设备的出料往往是后一设备的 进料,而且随着生产的进一步强化,前后生产过程的联系更加 紧密，此时设计自动控制系统应该从全局来考虑。
第7章 均匀控制系统
7.2 均匀控制方案
3. 均匀控制系统的参数整定 串级均匀控制中的流量副调节器参数整定与普通流量调
节器整定差不多，而均匀控制系统的其他几种形式的调节器 都需按均匀控制的要求来进行参数整定。整定的主要原则是 一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用 凭经验整定，看曲线调参数的方法来进行。它的具体整定原 则和方法如下。