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第7章 前馈控制系统(完整).ppt

第7章 前馈控制系统(完整)

中小学精品课件
2019-02-28 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第7章 前馈控制系统(完整)ppt》,可适用于财会税务领域

前馈控制系统前馈控制系统基本内容:)前馈控制的基本控制原理及特点)前馈控制的组合应用前馈控制原理及特点)前馈控制基本思想反馈控制依据及不足依据:偏差信号弱点:干扰影响到被控变量后才能实施控制具有一定的滞后性。前馈控制是依据进入系统的干扰量产生合适的控制作用使被控变量维持在设定值的一种控制方法。理论上讲前馈控制具有被控变量不变性功能。例:反馈控制与前馈控制反馈控制(闭环控制)前馈控制(开环控制)主要干扰TTTCT蒸汽GC(s)GV(s)GP(s)Gm(s)GPD(s)Gff(s)GPC(s)GV(s)GffFT)前馈控制基本特性反馈控制:前馈控制:②控制及时性依据干扰实施控制①开环控制干扰干扰通道控制通道控制信号被控变量偏差被控变量测量变送控制器控制器被控变量控制通道干扰通道干扰控制信号GC(s)GV(s)GPC(s)Gm(s)fGPD(s)euYGPD(s)Gff(s)GPC(s)Gv(s)fY③前馈控制传递函数④前馈控制理想控制曲线满足被控变量不变性原理GPD(s)Gff(s)GPC(s)Gv(s)FY⑤前馈控制器注意:前馈控制器不同于反馈控制应用的一般控制器而是一种针对具体对象的专用控制器前馈控制传递函数理想状态(不变性原理)控制规律:决定于干扰通道与控制通道特性函数之比a反馈控制基本特征闭环控制:对所有影响被控变量的干扰均具有一定的克服能力具有检测控制效果的能力。控制依据:被控变量偏差检测信号:被控变量不及时性:存在控制的不及时性不能完全消除偏差控制器:可以采用普通的、普遍应用的一般控制器b前馈控制基本特性开环控制:仅对选定干扰具有克服能力不具有检测控制效果的能力。控制依据:干扰量大小检测信号:扰动量及时性:控制及时。理论上具有不变性控制器:由被控对象特性确定的专用控制器)前馈控制系统特点反馈控制与前馈控制特性比较)前馈控制主要形式静态前馈补偿控制a特征:稳态不变性原理不保证控制过程中动态偏差为控制器输出仅是干扰量的函数与时间无关b静态前馈补偿函数:C静态前馈补偿函数获得:利用衡算式(物料衡算、能量衡算、动量衡算)静态前馈补偿控制动态前馈补偿控制例:换热器温度前馈补偿控制热量衡算(忽略过程的热量损失)静态前馈补偿控制式:控制器特性GffFTT蒸汽FFs静态前馈补偿控制式:静态前馈补偿控制方案××∑冷凝水FCTSFsTCphsT,F前馈控制的组合应用前馈控制的应用限制不能检验控制效果无对控制偏差作进一步调整的能力系统存在多个干扰无法对每个干扰配置一个前馈控制由于补偿模型的准确性问题实际的前馈控制无法做到全补偿。结论:实际工业控制中前馈控制不能单独使用需要与其他控制方案结合应用。其在组合方案中起到前馈补偿功能。)前馈反馈控制a前馈、反馈控制特性比较结论:前馈与反馈控制特性能够在一定程度上互补项目前馈控制反馈控制检测信号控制依据控制滞后控制质量克服干扰回路类型干扰信号干扰大小及时变量不变性仅对一种干扰开环(无效果检测)被控变量偏差大小有滞后有波动所有相关干扰闭环(可检测控制效果)b控制原理数学描述GffTCFSFT前馈反馈控制原理GC(s)GPC(s)Gff(s)GPD(s)Tf前馈反馈控制方框图前馈补偿功能:全补偿条件(前馈控制器控制规律):与单纯前馈控制具有相同的补偿能力数学描述式:c前馈反馈控制优点具有前馈控制与反馈控制的双重优点由于加入了反馈控制降低了对前馈控制模型的要求且具有克服其他扰动的干扰的能力由于前馈控制对主要干扰作了及时控制大大减轻了反馈控制的负担)前馈串级控制系统前馈控制与串级控制结合构成的一种控制方案。构成例:注意前馈量加入点:前馈控制信号与主控制器信号叠加后作为串级副控制器的给定信号。GffTCFSFTa前馈串级控制原理FCGCT(s)GP(s)Gff(s)GPD(s)Tfb前馈串级控制方框图GP(s)GCF(s)前馈控制器控制规律传递函数:其中G’P是等效副环传递函数GCT(s)GP(s)Gff(s)GPD(s)Tfb前馈串级控制方框图GP(s)GCF(s)由传递函数根据不变性原理得控制律)前馈控制规律实现由于工程对象的准确的传递函数不易获得工程上一般用一阶或者二阶滞后环节来近似实际对象的传递函数。并由此获得前馈补偿器的数学模型。例如:设定干扰通道与控制通道特性:则有控制规律:前馈控制系统应用)应用场合①系统滞后或容量滞后较大反馈控制系统难以满足工艺控制要求场合②系统中存在可测而不可控的强烈干扰影响的场合③干扰对被控变量存在显著影响反馈控制难以克服的场合④工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合)注意:前馈控制主要应用于对主要干扰的补偿控制应用例:精馏塔塔釜温度控制(滞后较大)引入前馈控制理由:精馏塔进料流量及温度对塔釜温度的影响具有较大的时间滞后反馈控制难以满足工艺控制指标要求�FCTCFQGff应用例:锅炉水位控制(可测不可控参数)应用前馈控制理由:锅炉蒸汽流量由后续工段用量决定不允许在锅炉出口处实施控制。干扰直接进入主环克服能力有限。需增加前馈控制。注意:此处蒸气流量为前馈变量是根据工艺过程而确定的LTLCFCFT蒸汽输出给水FT∑应用例:加热炉出口温度控制(干扰影响大)应用前馈控制理由:进入加热炉的原油流量波动较大且直接对出口原油温度产生较大影响。施加前馈控制之前对原油流量干扰的控制相当于单回路反馈控制燃料原料原料出口TCFC+Gff课堂练习比值控制系统均匀控制系统前馈控制系统例:氨气与水的比值控制工艺条件主动物流:氨气mh从动物流:水mh氨气流量表:mh水表:mh请计算比值器比值设定系数Q:氨气Q:水QFCKQFTFTIkII氨气水例:如图用DDZⅢ型乘法器构成的比值控制系统已知Qmax=kghQmax=kgh。工艺要求QQ=计算此比值系统的比值系数K。图示控制方案是否可行?为什么?解根据控制图知道二物流中主动物流是QQ为从动物流有:k=QQ=K=由于K>不符合利用乘法器实现比值设计的比值系数设定范围要求给出的比值控制方案不可行。()FT×FCFTIsQQ例:图示控制系统可能属于何种控制?说明在所属控制系统中引入流量控制的目的。(页)请说明在所属控制系统各控制器参数整定的基本原则。(页)FSLSLCFC例:某前馈串级系统如图所示经实验测定各环节特性如下:计算前馈控制器的数学模型:(页)课堂练习四:图示由DDZⅢ型乘法器构成的比值控制系统已知Qmax=kghQmax=kgh。工艺要求Q∶Q=∶求:计算此比值系统的比值系数K。计算乘法器的设定值Is。()解:K=k(QmaxQmax)=×()=×()=×=Is=K=×=FT×FCFTIsQQII:图示比值控制系统比值器是用DDZⅢ乘法器实现。已知Qmax=kghQmax=kgh且乘法器设定信号I=mA请计算本系统二流量的比值k及乘法器的比值系数K。解:K=k×(QmaxQmax)由:Is=KK=(Is)=则:k=K×(QmaxQmax)=()×()=QFC×QKIII:图示两精馏塔的物料传递关系工艺要求在操作中保证前塔液位及后塔输入物流的相对稳定请为此过程设计一适用的控制系统并请说明所设计的控制系统特性。�:如图反应器控制系统通过实际测试已知由于反应物料温度和冷却水温度波动较大图示系统无法满足控制要求①请修改控制方案使之满足控制要求画出控制系统流程图说明控制系统名称②结合反应器的控制操作说明你设计系统的控制原理。(页)反应物料冷却水TC

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