第六章 控制方法分析

均匀控制的要求
图6-46 前一设备的液位和后一设备的进料量之关系
二、均匀控制方案的实施
1.简单均匀控制
图6-47 简单均匀控制
均匀控制系统与单回路控制系统
图6-49 均匀控制系统与单回路控制系统比较
2.串级均匀控制
图6-48 串级均匀控制
图6-50 丙烯冷却器的两种控制方案
图6-51 开关型选择性控制系统方框图
Ff FIC M
热
炉
空气
图6-35 加热炉比值控制系统
二、几种常见的比值控制方案
1.开环比值控制系统
图6-36 开环比值控制
图6-37 开环比值控制方框图
2.单闭环比值控制系统
图6-38 单闭环比值控制
图6-39 单闭环比值控制系统方框图
3.双闭环比值控制系统
图6-40 双闭环比值控制
图6-41 双闭环比值控制系统方框图
图6-28 换热器的前馈-反馈控制 图6-29 前馈-反馈控制系统方框图
6.4 大纯滞后过程的控制
图6-30 pH值控制系统示意图
PID控制 前馈反馈控制
预估补偿
6.5 具有反向响应过程特性的控制
典型特例：锅炉汽包
图6-31 自然循环式固态排渣煤粉锅炉原理 图
2、单冲量控制系统
过热蒸汽
LT
M
LC
1.干扰进入副回路 2.干扰作用于主对象 3.干扰同时作用于副回
路和主对象
应用范围
1.容量滞后较大的过程 2.纯延时较大的过程
3.干扰变化激烈且幅度 较大的过程
4.参数相关联的过程 5.非线性过程
6.3 前馈控制
6.3.1、基本概念
反馈与前馈
图6-22 换热器的反馈控制
图6-23 换热器的前馈控制
6.10 电-气阀门定位器
举例 加热炉出口温度控制系统。
图6-11 加热炉出口温度控制系统
液位控制系统
图6-12 液位控制
图6-13 控制器正、反作用开关示意图
6.1.7 一些常见的控制系统分析
放大系数1 滞后小，调节快 选用比例积分， 一般不用微分
保持在规定范围 保持物料平衡 缓冲前后物料
流量控制系统
图6-24 反馈控制与前馈控制方框图
1.前馈控制是基于不变性原 理工作的，比反馈控制及 时、有效
图6-25 前馈控制系统的补偿过程
6.3.2、前馈控制模型
（1）静态前馈控制系统
举例
蒸汽加热的换热器
图6-26 静态前馈控制实施方案
（2）动态前馈控制系统
图6-27 动态前馈控制实施方案
6.3.3.前馈-反馈控制
图6-52 开关型选择性控制系统
2.其他选择性控制系统
图6-53 连续型选择性控制系统方框图
举例 大型合成氨工厂的蒸汽锅炉
图6-54 辅助锅炉压力取代控制系统
图6-55 蒸汽压力与燃料气压力选择性控 制系统方框图
混合型选择性控制系统
图6-56 混合型选择性控制方案
图6-7 苯-甲苯溶液的p-x图
举例
图6-8 精馏塔流程图
通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操 纵变量。
2.对象特性对选择操纵变量的影响
图6-9 干扰通道与控制通道的关系
6.1.4 调节阀流量特性的选择
不同流量特性的阀芯形状
1—快开； 2—直线； 3—抛物线； 4—等百分比
6.1.5 阀门定位器的选用
图6.17 串级控制系统典型方框图
举例
图6-18 精馏塔塔釜温度串级控制系统
1—精馏塔；2—再沸器
图6-19 加热炉出口温度与燃料油压力串级控制系统
图6-20 化纤厂胶液压力与压力串级控制系统
1—计量泵；2—板式热交换器； 3—过滤器
图6-21 冷却器温度串级控制系统
二、串级控制系统的工作过程
气体压力 液体压力 蒸汽压力
液位控制系统
多容对象、不均 匀
时间常数小，
位置滞后小，
比例积分微分。
压力控制系统
温度控制系统
6.2 串级控制系统
6.2.1、基本概念及工作过程
管式加热炉出口温度单回路控制系统
图6-14 管式加热炉温度控制系统
图6.15 管式加热炉出口温度串级控制系统 图6.16 管式加热炉出口温度串级控制系统的方框图
给水
负荷变化小、假水位 现象不显著的系统适 用！
wk.baidu.com
图6-32 单冲量控制系统
双冲量控制系统
过热蒸汽
LT
LC
FT1
∑
给水
M
图6-33 双冲量控制系统
三冲量前馈—串级控制系统
过热蒸汽
给水
LT
LC
FT1
∑
FT2
FC
M
图6-34 三冲量控制系统
6.6 比值控制
一、比值控制的目的
煤气
FT
M TIC TT
加
第六章 控制方法
第一节 单回路控制
单回路（简单）控制系统通常是指由一个测量元件、变送 器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控 制系统。
图6-1 液位控制系统
图6-2 温度控制系统
图6-3 简单控制系统的方块图
图6-4 对象响应过程
举例
图6-6 苯-甲苯溶液的T-x图
图6-5 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
4.串级比值控制系统
图 6-42 串 级 比 值 控 制 系 统
图6-43 串级比值控制系统方块图
三、比值控制系统注意事项
1.主、从被控变量确定
安全
2.开方器的选用
3.比值器的位置
图6-44 比值器安装位置比较
4.气体流量的温度、压力校正
6.7 均匀控制
一、均匀控制的目的
图6-45 前后精馏塔的供求关系