第4章 均匀控制系统

第四章 均匀控制系统 4.1 均匀问题的提出及特点

均匀问题的提出的背景： 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，自动控制系统的设计应从全局考虑。

上述控制方案存在问题:均匀目的：使液位保持在一个允许的变化范围内，而流量保持平稳。完成这一控制任务的控制系统称为均匀控制系统。 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存在的问题。

根据工艺要求，让甲塔的液位在允许的限度内波动，同时让流量作平稳缓慢的变化。

控制系统设计：流量控制系统删去，只设置液位控制系统。

均匀控制系统的特点： 1.结构上无特殊性。

2.表征前后供求矛盾的两个变量都应该是变化的，且变化是缓慢的。

3.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。

4.2 均匀控制方案 4.2.1 常用的几种结构形式 简单均匀控制

优点：结构简单，投运方便，成本低廉。 缺点：抗干扰能力低，适用于控制要求不高的合

结构上与单回路控制系统一致 结构上与串级控制系统一致

串级均匀控制

目的：流量副回路的引入主要是克服控制阀压力波动及自衡作用对流量的影响。

优点：能克服较大的干扰，适用于系统前后压力波动较大的场合。

双冲量均匀控制

冲量：连续的信号和参数。

定义：用一控制器，以两个测量信号之差为被控变量的系统。

优点：既有简单控制系统参数整定方便的特点，又有串级均匀的优点。

4.2.2 控制规律的选择1.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。

2.串级均匀控制系统：

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。副控制器一般采用纯比例作用。

3.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。

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。

均匀控制系统中引入积分作用存在的问题：

有利方面：

1.可以避免由于长时间单方向干扰引起的液位越限。

2.由于加入积分作用，比例度适当增加有利于液位存在高频噪声场合。

不利方面：

1.一旦液位偏离给定值的时间长而幅值又大时，则积分作用会使控制阀全开或全关，造成流量较大的波动。

2.由于积分的引入会使系统的稳定性变差

3.积分作用的加入，由于积分饱和，会产生洪峰现象。

4.2.3 参数整定

整定原则：

1、保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。

2、修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最大允许范围内波动，输出流量尽量平稳。

3、根椐工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器参数。

方法步骤：

1、纯比例控制

a.先将比例度放在估计液位不会越限的范围，如δ=100%。

b.观察记录曲线，若液位最大波动小于允许范围，则可增加比例度，从而使液位“质量”降低而流量过程曲线变好。

c.如果发现液位将超出允许的波动范围，则应减小比例度。

d.如上反复调整直到满足均匀控制的要求为止。 2、比例积分控制

a.按纯比例进行整定，得到合适的比例度。

b.适当加大比例度后（放大20%），引入积分作用，逐渐减小积分时间，直至流量出现缓慢的周期性衰减振荡过程为止,而液位有回复到给定值的趋势。

c.根椐工艺，调整参数，直到液位、流量符合要求为止。 4.4 其它需说明的问题 4.4.1 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，而是气体压力与流量的均匀控制。它和液体的液位和流量之间的均匀控制相似，但需注意的是压力对象比液位对象的自衡作用要强得多，故采用简单均匀控制方案不易满足要求，而往往采用串级均匀控制方案。

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，而是压力与流量的均匀控制。它和液位和流量之间的均匀控制相似，但需注意的上压力对象比液位对象的自衡作用要强的多，故采用简单均匀控制方案不易满足要求，而往往采用串级均匀控制方案。4.4.2 实现均匀控制的其它方法

解决物料供求矛盾的均匀控制，除了采用单回路、串级、双冲量等结构形式，在参数整定上采取必要的措施外，也可应用非线性控制器来实现。这类非线性控制器具有多种输入输出的特性，诸如带不灵敏区或死区等等

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