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  1. §2 均匀控制系统

  2. 均匀控制系统:以控制方案所起作用而言,因为从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。均匀控制系统:以控制方案所起作用而言,因为从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。 均匀控制系统应具有如下特点: (1)允许表征前后供求矛盾的两个变量在一定范围内变化。 (2)又要保证它们的变化不过于剧烈。 均匀控制系统是通过控制器的参数整定来实现。

  3. 一、均匀控制原理 以图9-8所示的双塔系统为例,甲塔的液位需要稳定,乙塔的进料也需要稳定,这两个要求是相互矛盾的。为了实现甲塔的液位稳定,设计了液位控制系统,其操纵变量是该塔的出料流量,因此,该变量必然要变化,而该变量又是乙塔进料,因此,乙塔进料必然要变化,若增设进料流量控制系统,又要影响到甲塔的液位控制。

  4. 图9-8 相互冲突的控制系统

  5. 一、均匀控制原理 以图9-8所示的双塔系统为例,甲塔的液位需要稳定,乙塔的进料也需要稳定,这两个要求是相互矛盾的。为了实现甲塔的液位稳定,设计了液位控制系统,其操纵变量是该塔的出料流量,因此,该变量必然要变化,而该变量又是乙塔进料,因此,乙塔进料必然要变化,若增设进料流量控制系统,又要影响到甲塔的液位控制。

  6. 解决方案: (1)在甲、乙两塔间增加中间储罐,但这样导致流程复杂,投资增加等,而且有些工艺由于连续性要求,不允许增设中间储罐。 (2)冲突双方各自降低要求,以求共存。均匀控制体现了这种思想。 由于冲突双方降低了要求,如允许液位和流量在一定范围内波动,就可以采用均匀控制。

  7. (a)为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以实现的控制目标。 图9-9 控制目标的调整

  8. 采用均匀控制后,若有扰动使液位升高,不是立刻充分地进行调节使得液位几乎不变,而是允许液位有一定幅度的上升,同时,在液位控制系统作用下,流量也将会适当地增加,来分担液位受到的扰动;而当流量受到扰动后,液位也分担流量受到的扰动,即“均匀”地互相帮助。采用均匀控制后,若有扰动使液位升高,不是立刻充分地进行调节使得液位几乎不变,而是允许液位有一定幅度的上升,同时,在液位控制系统作用下,流量也将会适当地增加,来分担液位受到的扰动;而当流量受到扰动后,液位也分担流量受到的扰动,即“均匀”地互相帮助。

  9. 二、均匀控制的实现方案 1、简单均匀控制系统 如图9-10所示。从结构上看,该控制系统与简单控制一样。“均匀”主要体现在控制器参数整定时,要按照均匀控制思想进行。通常采用纯比例控制器,且比例度放在较大的数值上,同时观察两个被控变量的过渡过程来调整比例度。为了防止液位超限,可以引入弱积分作用,但微分作用与均匀控制思想矛盾,不能采用。

  10. 图9-10 简单均匀控制系统

  11. 2、串级均匀控制系统 上述简单均匀控制虽然结构简单,实现方便,但存在问题: • 对于压力扰动反应不及时。 • 当系统自衡能力较强时,控制效果较差。 解决方法:串级均匀控制。如图9-11所示。

  12. 图9-11 串级均匀控制系统

  13. 从结构上看,串级均匀控制与液位-流量串级控制系统完全一样。副控制器中副变量的控制要求不高,而这与均匀控制的要求相似。该系统中,副环用来克服塔压变化,主环中,不对主变量提出严格的要求,采用纯比例,一般不用积分。整定控制器参数时,主副控制器都采用比例控制,比例度都较大,整定时主要看主、副变量能否“均匀”地得到控制,而不是要求它们的过渡过程呈某衰减比。从结构上看,串级均匀控制与液位-流量串级控制系统完全一样。副控制器中副变量的控制要求不高,而这与均匀控制的要求相似。该系统中,副环用来克服塔压变化,主环中,不对主变量提出严格的要求,采用纯比例,一般不用积分。整定控制器参数时,主副控制器都采用比例控制,比例度都较大,整定时主要看主、副变量能否“均匀”地得到控制,而不是要求它们的过渡过程呈某衰减比。