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第五章前馈控制系统.ppt

第五章前馈控制系统

艾尔小茜茜
2018-09-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第五章前馈控制系统ppt》,可适用于工程科技领域

过程控制系统及工程第章前馈控制系统前馈控制系统前馈控制系统的特点前馈控制系统的几种主要结构形式前馈控制规律的实施前馈控制系统的应用前馈控制系统的参数整定多变量前馈控制第章前馈控制系统的特点用加热载体的流量控制被加热流体的温度〉滞后控制前馈控制按干扰进行控制的开环控制方式(a)反馈控制方案FBC按干扰量的变化来提前补偿其对被控变量的影响〉超前控制换热器进料量为出口温度的主要干扰量可通过流量测量通过前馈装置控制阀门即用蒸汽变化补偿由于进料流量变化对出口温度的影响。(b)前馈控制方案FFC前馈控制系统的特点前馈控制系统的特点前馈控制系统的补偿过程前馈控制系统的特点前馈控制系统的特点被控变量的偏差干扰量的大小被控变量干扰量偏差出现后偏差出现前前馈控制系统的特点开环控制控制效果不能通过反馈验证因此对控制器设计的要求比较严格对象不象反馈控制通用PID算法前馈控制算法依对象不同而不同。前馈控制器设计依据“扰动补偿理论”前馈控制系统的特点前馈控制系统的特点缺点前馈控制系统前馈控制系统的特点前馈控制系统的几种主要结构形式前馈控制规律的实施前馈控制系统的应用前馈控制系统的参数整定多变量前馈控制第章前馈控制系统的几种主要结构形式●动态前馈控制力求在任何时刻实现对干扰的补偿●静态前馈控制实现稳定工况下的干扰补偿(要求没有动态那么高)前馈控制器的输出只与输入量有关与时间无关单纯的前馈控制系统图锅炉汽包三冲量控制蒸汽量D液位L流量F静态前馈控制系统例子:给水蒸汽单纯的前馈控制系统对于较为简单的对象可以写出静态方程式例子:Cp比热hs蒸汽的汽化潜热单纯的前馈控制系统开环不稳定对象要在控制器设计时注意。单纯的前馈控制系统有时为了提高动态品质可在静态前馈基础上适当加入动态环节单纯前馈控制要注意系统稳定性问题:开环通道稳定FFC稳定前馈反馈控制系统单纯前馈控制的局限性:()不能根据偏差进行控制效果检验(不能反馈)而不断纠正偏差()受模型精度影响GPD(s)、GPC(s)()一个前馈控制只能处理一个扰动前馈反馈控制系统FFC按负荷F的变化校正蒸汽量FsFBC根据温度偏差对蒸汽量Fs进行进一步校正。FFC与FBC作用叠加又称复合控制系统。前馈反馈控制系统前馈反馈控制系统GPD(s)十Gff(s)GPC(s)=应用不变性原理:F(s)≠Θ(s)≡代入上式中即可推导出前馈控制器的传递函数:FFCFBC系统实现完全补偿的条件是相同的()有模型变化的适应能力前馈反馈控制系统FFCFBC优点:()FFC只需对主要干扰进行前馈补偿其余干扰由FBC完成()由于FBC的偏差校正对FFC的模型精度要求降低前馈串级控制系统同样对于上述换热器FFCFBC系统如果蒸汽流量不稳定无论FFC或FBC的效果都不能正常发挥解决办法:串级控制图换热器的前馈串级控制系统前馈串级控制系统前馈控制系统前馈控制系统的特点前馈控制系统的几种主要结构形式前馈控制规律的实施前馈控制系统的应用前馈控制系统的参数整定多变量前馈控制第章前馈控制系统的实施工业应用希望控制规律能具有一定的通用性便于控制实施(特别是仪表)前馈控制规律取决于对象干扰通道和控制通道的传递函数工业对象特性复杂导致前馈控制规律种类繁多不利于实施前馈控制系统的实施一般的工业对象可以用一阶容量滞后加纯滞后环节近似,如:前馈控制系统的实施图(Ts)(Ts)实施框图α=TTT>T超前特性T<T滞后特性T=T比例特性扰动变量的选择:前馈控制是按扰动控制的因此扰动必须可测如果扰动易控可直接采用反馈控制系统来控制前馈控制针对单一扰动控制因此扰动应是主要扰动。为克服其他扰动通常采用前馈反馈控制系统。主要扰动无法落在串级控制的副环时用前馈反馈可得到更好的控制效果。前馈控制系统前馈控制系统的特点前馈控制系统的几种主要结构形式前馈控制规律的实施前馈控制系统的应用前馈控制系统的参数整定多变量前馈控制实验:前馈控制系统实验第章前馈控制系统的应用什么情况下采用前馈控制:TCTCGffTC燃油燃油原料油原料油(a)串级控制系统(b)前馈反馈控制系统图加热炉的两种控制系统前馈反馈与串级控制系统的区别:前馈控制系统的应用图l设计错误的串级控制系统TCFCF前馈控制系统前馈控制系统的特点前馈控制系统的几种主要结构形式前馈控制规律的实施前馈控制系统的应用前馈控制系统的投运和参数整定多变量前馈控制实验:前馈控制系统实验第章前馈控制系统的投运和参数整定KfTT的整定XYKf的整定前馈控制系统的参数整定方法:闭环整定法:开闭方法:开环整定法:断开反馈通道单纯前馈控制施加干扰改变Kf直到控制变量回到给定值条件:反馈控制器必须有积分作用开关、都闭合做两次实验Kf的整定方法:前馈反馈系统下()在反馈整定好的基础上施加相同的干扰量由小到大改变Kf直到满意。()先开纯反馈。欠补偿补偿合适过补偿T、T的整定TT属于动态参数的整定比静态参数的整定复杂无完整的工程整定方法和计算公式。看曲线调参数反复试凑T、T的整定T过小或T过大欠补偿未能有效发挥前馈的补偿功能图(B)。T过大或T过小过补偿控制品质差图(D)T和T接近对象控制通道和干扰通道时间常数时控制品质最佳图(C)。欠补偿比过补偿好些安全整定时从欠补偿开始调整CDBA定性分析:另外一种方法:()确定T和T哪个大在静态整定后使系统分别在反馈状态和前馈反馈状态下运行施加前馈扰动通过控制过程曲线判断T、T的整定A反馈曲线B干扰通道T<控制通道TC干扰通道T>控制通道TT、T的整定()若T>T取T在T附近若T<T取T在T附近作为初值()单纯前馈作用施加阶跃干扰观察曲线 图前馈控制器动态参数的整定曲线多输入单输出、多输入多输出当被控过程的扰动不止一个而它们变化幅度较大且频繁时可采用多输入单输出的多变量前馈控制系统。机理建立前馈控制模型适用于简单的工艺对象换热器P图线性叠加方法MIMO系统多变量前馈控制系统

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