♦ 根据处理方法不同，选择性控制系统可以分为
三类；
– 开关型选择性控制系统：由限位信号切断控制器输 出； – 连续型选择性控制系统：由限位信号切换为另一个 控制器输出给执行器； – 混合型选择性控制系统：采用两个限制信号，同时 进行上述两种控制。
1 开关型选择性控制系统
2 连续型选择性控制
连续型选择性控制在结构上的最大特点是有一个选择 通常是两个输入信号，一个输出信号, 如图所示： 器，通常是两个输入信号，一个输出信号, 如图所示： 对于高选器，输出信号Y等于Xl X2中数值较大的一个 Xl和 中数值较大的一个， 对于高选器，输出信号Y等于Xl和X2中数值较大的一个， X1=5mA,，X2=4mA， Y=5mA。对于低选器，输出信号Y 如X1=5mA,，X2=4mA，则Y=5mA。对于低选器，输出信号Y 等于Xl X2中数值较小的一个 高选器时， Xl和 中数值较小的一个。 等于Xl和X2中数值较小的一个。高选器时，正常工艺情 况下参与控制的信号应该比较强，如设为XI XI， X1应明 况下参与控制的信号应该比较强，如设为XI，则X1应明 显大于X2 出现不正常工况时，X2变得大于X1， X2。 变得大于X1 显大于X2。出现不正常工况时，X2变得大于X1，高选器 输出Y转而等于X2 待工艺恢复正常后，X2又下降到小于 X2。 输出Y转而等于X2。待工艺恢复正常后，X2又下降到小于 X1， 又恢复为选择X1 X1。 X1，Y又恢复为选择X1。
2 用于控制满足工艺上操作的特殊要求
间歇式反应器的温度分程控制
100 TC
反
(%) 冷水 阀 开 度
气 关 阀 开
气
“A”气关阀
“A” 蒸汽 0 0.02
阀 “B”
气关
“B”气开阀
气开
0.06 MPa
0.1
3 用于生产工艺上操作的防护措施
排空 PC 气关阀 “B” “A” 气开阀 0 N2 0.02 0.06 MPa 0.1 N2 100 (%) 阀 开 度 气 关 “B” 阀 阀 开 “A” 气
高选器和低选器
气氨
气氨
液氨蒸发器 （利用液氨 的汽化需要 吸收大量热 量来冷却流 管内物料） 管内物料）
HC
TC TC 气开阀 气开阀
TC 液氨
LS
气开阀
R
液氨 液氨
图12-27 12-
液氨蒸发器温度控制系统方块图
3 混合型选择性控制系统
积分饱和及其防止
一个具有积分作用的控制器，当其处于开环工作状态时，如果偏 差输入信号一直存在，那么由于积分作用的结果，将使控制器的输出 不断增加或不断减小，一直达到输出的极限值并保持在此极限值上， 而控制器暂时丧失了控制功能的现象，称为“积分饱和”现象。
燃料量 原料 原料量变化
通过燃料量 调节炉温
串级控制系统工作过程 二、串级控制系统工作过程
♦ 1、干扰进入副回路 、 ♦ 2、干扰作用于主对象 、 ♦ 3、干扰同时作用于副回路和主对象 、
三
串级控制系统的特点
♦ 两个回路：主回路、副回路 ♦ 两个变量：主变量、副变量 ♦ 改善了对象的特性，有效地克服了滞后 ♦ 具有一定的自适应能力。可应用于负荷
– 主控制系统：系统目标参数控制系统； 主控制系统：系统目标参数控制系统； – 副控制系统：为实现目标参数控制而设置的 副控制系统： 辅助参数控制系统。 辅助参数控制系统。
例： 管式加热炉的控制
出口温度 炉温
♦ 主参数（目标参数）：
出口温度 ♦ 操纵变量：燃料量 ♦ 副变量：炉温
通过出口温度 调节炉温设定值 炉温变化 出口温度变化
控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案， 控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生 产操作重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。 产操作重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。 选择性控制系统设有两个控制器（或多个变送器） 选择性控制系统设有两个控制器（或多个变送器）由选择器选择 出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。 出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。
产生积分饱和的原因
1、控制系统中控制器具有积分控制规律； 2、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。
3、控制器处于开环工作状态。
1、限幅法 通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制（电动Ⅱ 型仪表、电动Ⅲ 型仪表中有专门设计的限幅控制器 2、外反馈法 在控制器处于开环状态时，借用其它相应信号对控制器 进行积分外反馈来限制积分的作用 3、积分切除法 在控制器处于开环工作状态时，就将控制器的积分作用 切除掉
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
第一节
串级控制系统
一 概述 ♦ 串级控制系统是指：在对象滞后较大、 串级控制系统是指：在对象滞后较大、 干扰作用强烈而且频繁的主控制系统中， 干扰作用强烈而且频繁的主控制系统中， 对局部参数（副参数） 对局部参数（副参数）进行预先控制以 提高系统总体控制水平的复合控制系统。 提高系统总体控制水平的复合控制系统。 ♦ 串级控制系统通常包括： 串级控制系统通常包括：
和操作条件变化较大的场合。 自适应：自动调整设定值，以保证系统 整体具有较好的控制质量。
四、串级控制系统中副回路的确定 1、主、副变量间 应有一定的内在联系 2、使系统的主要干扰包在副回路内 3、使副环保括更多的次要干扰 4、防止“共振” 防止“共振” 5、使副回路少包含纯滞后 五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 副控制器控制规律及正、 1、控制规律 2、正、反作用的选择
均匀控制方案
♦ 简单均匀控制 – 采用简单控制系统，选择适宜的控制参数， 降低单个参数的控制精度。
• 减小放大倍数，延长积分时间，不用微分控制。
♦ 串级均匀控制 – 通过两个参数的控制制约调和两个参数的矛 盾。 – 串级均匀控制的主、副回路一般都采用低精 度快反应的纯比例控制。要求高精度时可适当加入 积分作用。
第六节 分程控制系统
给定 控制器 控制阀B 控制阀B 测量变送 控制阀A 控制阀 对象 被控变量
由一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或 两个以上控制阀动作的系统称为分程控制系统
控制阀分程动作（同向）
控制阀分程动作（异向）
分程控制系统的应用
用于扩大控制阀的可调范围
高压蒸汽
气包
B
A PC 中压蒸汽 供水
§8.3 比值控制系统
♦ 比值控制系统：实现两个或两个以上参数符合
一定比例关系的控制系统。 ♦ 比值控制方案
– 开环比值控制系统：以一个参数的测定值控制另一 个参数； – 单闭环比值控制系统：以一个参数的测定值计算出 另一个参数闭环控制的设定值； – 双闭环比值控制系统：以一个单闭环参数的测定值 计算另一个参数闭环控制的设定值； – 变比值控制系统：以第三个参数的大小决定上述控 制系统的比值。
六、控制器参数的工程整定 1、两步整定法 2、一步整定法
第二节 均匀控制系统
♦ 当系统中具有两个相互关联的参数，其
中任意一个参数的稳定必然导致另一个 参数的大幅度变化，而工艺上需要两者 兼顾时，可采用均匀控制。 ♦ 均匀控制的目标：
– 两个参数都是变化的，且变化缓慢； – 两个参数的变化范围都要尽可能小。
第八章
♦
复杂控制系统
复杂控制系统是由两个及两个以上简单 控制系统组合起来的控制一个或同时控制多 个参数的控制系统。 个参数的控制系统。
串级控制系统 均匀控制系统 比值控制系统 分程控制系统 前馈控制系统 选择性控制系统 多冲量控制系统
♦ 常见复杂控制系统主要有以下几种： 常见复杂控制系统主要有以下几种：
Q1
FC Q2 给定 控制器 Q1 执行器
对象
Q2Байду номын сангаас
测量变送
Q1
F1C
F2C Q2
给定 -
控制器F 控制器 1C -
控制器F 控制器 2C 副测量变送
执行器
对象
Q2
主测量变送
Q1
Q1
F1 C k F2 C
Q2 给定 主测量变送
k
Q1 主流量控制器F 主流量控制器 1C 执行器 主流量对象
Q2 副流量控制器F 副流量控制器 1C 副测量变送 执行器 副流量对象
第四节 前馈控制系统
♦ 前馈控制系统及其特点 ♦ 前馈控制的主要形式
蒸汽 TC
进料
T
蒸汽 FC
进料 T
干扰 给定 反馈控制器 执行器 对象 测量变送 被控变量
前馈控制器 执行器
干扰 测量变送 被控变量 对象
第五节
选择性控制系统
两种系统保护措施： 两种系统保护措施： • 硬保护： 硬保护： 极限情况下，声光报警， 极限情况下，声光报警，转入人工控制或停 车； • 软保护： 软保护： 极限情况下，转入另一种控制模式， 极限情况下，转入另一种控制模式，进行自 ——选择性控制系统 选择性控制系统。 动处 理——选择性控制系统。 选择性控制系统-------当生产操作趋向限制条件时， -------当生产操作趋向限制条件时 选择性控制系统-------当生产操作趋向限制条件时，一个用于
分程控制应用中的几个问题
• 控制阀的泄漏量问题 • 控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程点处控制 阀的放大系数可能出现突变
• 分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单控制系统处理
§8.7 多冲量控制系统
♦ 多冲量控制系统：
——以多个变量经过一定 的运算后，共同控制同一 个执行器，以实现较高质 量的控制系统。
多冲量控制系统示例
——锅炉液位控制系统
FT LT LC LT LC FT LT LC
LA
LA 双冲量 e=(a-b)-s
LA FT 三冲量 e=(a-b+c)-s