n单闭环比值控制系统
F1
F1C
F2C
F2
比值器
F2
控制器F2C
执行器
对象
副测量变送
F1 主测量变送
特点------两种物料流量之比较为精确，系统结构简单，实施方便。 不足------两种物料的总量（F1＋F２）不固定。
比值控制系统的类型
n单闭环比值控制系统与串级控制系统比较
设定值
比值器
F2
控制器F2C
图）
7.1 串级控制系统
基本原理及结构 在多回路控制系统中，有两个被控对象、两套测量变送装
置、两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。
f2
f1
主控制器
副控制器 控制阀
r1
u1
u2
Q
c2
c1
Gc1
Gc 2
Gv
G p2
G p1
-
- 副回路
主回路
副变送器
y2
Hm2
副对象 主对象
主变送器
y1
H m1
测量变送1
串级控制系统的特点
n在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路； 有两个控制器：主控制器和副控制器；有两个测量变送器。
设定值
温度 控制器
干扰
干扰
流量 控制器
控制阀
流量对象
温度对象
釜温
定值控制 系统
随动控制 系统
测量变送 测量变送
串级控制系统的特点
n串级控制系统由于增加了副回路，具有有一定的自适应能力。
执行器
对象
副测量变送
F1 主测量变送
设定值
副控 制器
主控 制器
控制阀
干扰
干扰
副对象
主对象
主变量
测量变送 测量变送
比值控制系统的类型
n双闭环比值控制系统
F1
F1C K
F2C F2
给定
主流量控制器
K 副流量控制器
执行器
F1 主流量对象
主测量、变送
执行器
F2 副流量对象
副测量、变送
特点------两种物料流量之比精确，其总量（F1＋F２）基本保持不变。 不足------系统结构比较复杂，使用的仪表较多，投资较大，系统调整比较复杂。 使用场合----主流量干扰频繁，工艺不允许有较大波动或工艺上经常需要提升负
设定值
主控 制器
干扰
干扰
副控 制器
控制阀
副对象
主对象
主变量
副测量变送 主测量变送
串级控制系统的设计
n串级控制系统副参数的选择及副回路的设计
•主副变量间应有一定的内在联系 •系统的主要干扰应包围在副回路中 •在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰 •副变量的选择应考虑主副对象时间常数的匹配，防止共振的发生 •当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环 尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后
示例三
示例四
示例五
串级控制系统适应场合
n被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标 n对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标 n控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰 n被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大
7.2 前馈控制系统
n前馈控制系统与反馈控制比较
串级控制系统的设计
n主副控制器正反作用的选择实例
蒸汽
进料
精
馏
FC TC
塔
设定值
反
温度 控制器
流量 控制器
控制阀
流量对象
温度对象
釜温
测量变送 测量变送
当主、副变量在增加（或减小）时，为使主、副变量减小（或增加），要求控制阀 的作用方向是一致的时候，主控制器应选择反作用；反之选正作用。
示例一
示例二
设定
反馈控制器
干扰
执行器 测量变送
对象
被控变量
前馈控制器 执行器
测量变送
干扰 被控变量
对象
• 前馈控制比反馈控制及时有效 • 前馈控制属于开环控制系统，反馈控制是闭环控制系统 • 前馈控制使用的实施对象特性而定的专用控制器，反馈控制采用通用
PID控制器 • 一种前馈作用之能克服一种干扰，反馈控制只用一个控制器就可克服多
串级控制系统方块图
串级控制系统的特点
n在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象特 征，使控制过程加快，具有超前控制的作用。
X
单单回回路路控控制制系系统统
控制阀
F2
控制阀
对象2 a
测量变送
F1
Y 对象1
b
c
X 主控制器
副控制器
控制阀
F2
对象2 a
F1
对象1 b
Y c
测量变送2
串串级级控控制制系系统统
塔1
塔2
LC
2
FC
1
均匀控制是在连续生产过程中各种设备前后紧密联系的情况下 提出来的一种特殊的液位（或气压）—流量控制。其目的在于 使液位保持在一个允许的变化范围，而流量保持平稳。
均匀控制系统
构成均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化应满足如下要求： 1. 两个参数在控制过程中都应该是变化的，且变化是缓慢的。 2. 两个参数必须在允许的范围内变化，均匀控制要求在最大干扰作用 下，液位在塔釜的上下限内波动，而流量应在一定的范围内平稳渐变， 避免对后段工序产生较大的干扰。
比值控制系统-----实现两个或两个机上参数符合 一定比例 关系的控制系统
主物料-------处于主导地位的物料 表征该物料的参数为主动量F1（主流量）
从物料--------随主物料的变化呈比例的变化的另一种物
K ¢ = F2 F1
副流量 主流量
比值控制系统的类型
荷的场合。
比值控制系统的类型
n变比值比值控制系统
F1
FT 1
T
÷
FC
TC
TT
FT 2 F2
主控制器
干扰
比值控制器
控制阀
流量对象 F2 主对象 Y
测量变送器
除法器
测量变送器
F1
测量变送器
特点------两种物料流量的比值能灵活地随第三变量的需要而变化。
设计
7.4 均匀控制系统
n均匀控制系统的基本概念
第七章
本章主要内容
7.1 串级控制系统（基本概念、 特点、系统的设计、应用场合 及应 用中的问题）
7.2 前馈控制系统（基本概念、系统的几种结构形式及其应用场合） 7.3 比值控制系统（基本概念、常用的比值控制方案及系统的设计） 7.4 均匀控制系统（系统的概念、控制方案） 7.5 分程控制系统（系统的基本概念、系统的应用中的几个问题） 7.6 选择性控制系统（基本概念、系统的应用、积分饱和及其防止） 7.7 新型控制系统简介（基本概念） 7.8 控制流程图识图（常规控制流程图识图、计算机控制流程图识
个干扰
前馈控制框图
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前馈控制系统的应用场合
n 系统中存在着可测但不可控的变化幅度大，且频繁的 干扰，这些干扰对被控参数影响显著，反馈控制达不 到质量要求时。
n 当控制系统的控制通道滞后时间较长，由于反馈控制 不及时影响控制质量时，可采用前馈或前馈－反馈控 制系统 。
7.3 比值控制系统