第7章复杂控制系统(续)§7-2比值控制系统一、概述用来实现两个或两个以上物料之间保持一定比值关系的控制系统，称为比值控制系统。主流量和副流量确定原则：常将主要物料定为主流量，次要流量定为副流量；将不可控流量定为主流量，将可控流量定为副流量。二、比值控制的类型1．开环比值控制比值控制系统中最简单的控制方案，组成原理及方块图如图所示。优点：实施方便，只需一台比例控制器即可，且比值调整容易。3．双闭环比值控制要求两种物料之间保持精确的比例关系，且还要求两种物料的流量也保持相对的稳定.双闭环是在单闭环比值控制基础上，增设了主流量控制回路构成。双闭环比值控制系统方块图：双闭环比值控制优缺点4．变比值控制变比值控制：生产过程要求两种物料的配比根据第三参数的需要而自动调整。分析：要求氨气和空气混合后进入炉内，在铂触媒的作用下，进行氧化反应生成硝酸气体，这一过程是放热反应。炉温作为间接表征氧化生产的质量指标。影响氧化炉温度的干扰因素很多，其中氨气和空气的比值对反应温度影响很大。方块图：§7-3前馈控制系统一、概述在反馈控制中，控制器是按照偏差进行控制作用的。为了弥补反馈控制的上述缺陷，即便有干扰存在，只要能预先加以补偿，控制系统能避免偏差出现。控制系统在干扰还没有影响到被控变量之前就产生控制作用，该系统称为前馈控制。例：换热器前馈控制的工作原理前馈控制过程：图7-15是进料量F1增加时，采用前馈控制的补偿过程。前馈控制系统的特点：前馈控制系统是基于扰动来消除干扰因素对被控变量的影响；反馈控制基于偏差大小来消除干扰。在扰动发生后，前馈控制作用比反馈控制作用更为及时和有效。前馈控制系统是一种开环控制系统。反馈控制是一种闭环控制系统。前馈控制系统只对它所测量的扰动量有校正作用，而对系统中的其他未测干扰则无能为力，反馈控制对进入闭环的所有扰动均有校正作用。前馈控制器的控制规律是根据对象特性确定的。由于大多数对象的特性是不同的，所以在前馈控制中，需要采用各种形式的专用前馈控制器，而不是采用通用的PID控制器。反馈控制采用通用PID控制器。蒸汽加热的换热器根据热平衡原理：放热量=吸热量前馈-反馈复合控制§7-4均匀控制系统一、背景例：多塔分离过程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。当甲塔塔釜液位在干扰作用下上升时，液位控制发出信号使阀1开大，从而使乙塔进料流量增加。于是乙塔流量控制产生控制作用又使阀2关小，其结果会使甲塔液位升高，如此下去，这两个控制系统始终在相互矛盾状态下工作。二、均匀控制的特点只有流量控制：当把流量参数控制平稳时，前一个设备的液位也将出现大范围变化。三、均匀控制的结构形式§7-5分程控制系统一、基本概念分程控制系统：由一个控制器的输出去控制两个或两个以上执行器的系统。分程控制是通过阀门定位器来实现的。例：执行器A在0.02～0.06MPa的范围内动作；执行器B在0.06～0.1MPa的范围内动作；分程控制的分类：执行器同向动作的分程控制二、分程控制系统的应用§7-6选择性控制系统一、基本概念在现代化的大型生产过程中，对自动控制的期望越来越高。不仅要求控制系统能在正常工况下克服外界干扰，而且还要求控制系统具有良好的应变能力。当生产操作达到极限时，能采取一些相应的保护措施，以防止事故的发生。属于保护措施的自动控制系统主要有两类：一类是硬保护控制，另一类是软保护控制。硬保护控制，ESD（EmergencyShutdownDevice，紧急停车系统）。软保护控制，就是当生产操作出现异常情况时，不使设备停车，而用另一套符合工艺安全逻辑关系的控制方案实现对生产的安全保护。选择性控制系统就可以用于达到上述目的。选择控制，又被称作取代控制，超驰控制。工作过程：在正常工况下，选择性控制系统基于克服扰动的控制方案工作，而当生产操作条件趋向于安全极限时，系统立即切换到一个用于控制不安全情况的控制方案。待影响生产的不利因素被克服，生产操作重新回到安全范围时，正常工况下的控制方案又恢复对生产的控制。二、选择性控制系统的实例分析例：液氨蒸发器温度与液位选择控制正常生产中，以被冷却物料的出口温度作为被控变量，液氨流量作为操纵变量构成单回路温度控制系统。安全性：液氨液位上升较高，可能将液氨夹带到压缩机中。选择控制系统中选择形式的确定阀门开闭形式选择：气开阀，+LT，+对象，液氮流量增加，液位升高，+所以，LC为反作用。-选择性控制方块图构成该系统应具备两方面:生产操作上有一定的选择性规律；组成控制系统的各个环节中，必须包含具有选择性功能的选择单元。§7.7多冲量控制系统