串级控制系统与复杂化工自动化

"化工仪表及自动化第8章.ppt" 本章主要讲解了四种常见的复杂控制系统：串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统和分程控制系统。这些控制系统在化工生产中有着重要的应用，能有效提高工艺过程的稳定性和效率。 **串级控制系统** 串级控制系统是一种由主控制器和副控制器组成的复合控制系统，适用于对象具有大滞后和强烈干扰的情况。例如，管式加热炉出口温度控制系统，通过主控制器控制燃料阀门开度，副控制器调节原料油出口温度。当燃料压力或热值变化时，先影响炉膛温度，再影响原料油温度，形成大的容量滞后。串级控制通过快速调整副回路，减轻主回路的控制负担，提高系统的响应速度和稳定性。 **均匀控制系统** 均匀控制系统设计的目标是保持系统中多个变量的相对比例，如保持两个塔的液位差或压力差在一定范围内。当一个或多个输入变量变化时，均匀控制可以确保过程的连续性和产品质量。常见的控制方案包括串联、并联和反馈均匀控制。 **比值控制系统** 比值控制系统用于控制两个相互关联的变量之间的比率，如流量比。它可以分为定比、变比和反比三种类型，适用于需要精确控制两种物料混合比例的场景。例如，在化学反应中，保持反应物的精确配比以确保反应的效率和安全性。 **前馈控制系统** 前馈控制是一种补偿性控制，它根据预测到的干扰（非受控变量）来调整控制量，以抵消预期的系统响应。前馈控制有多种形式，如开环前馈、闭环前馈等，适用于干扰大且无法避免的情况，如原料性质的波动。 **分程控制系统** 分程控制应用于一个控制阀无法满足宽范围控制需求的情况。它将控制信号分成几个区间，每个区间由不同的控制阀或控制器负责。这样可以更灵活地适应负荷变化，防止阀门过度动作。 **多冲量控制系统** 多冲量控制系统结合了多个输入变量的信息，以提高控制的准确性和鲁棒性。在处理多个输入变量对单一输出变量影响的复杂过程时，这种系统尤为有用。 这些复杂控制系统在化工仪表及自动化领域起着关键作用，能够应对各种工况下的挑战，确保生产过程的安全、高效和稳定。通过合理选择和设计，可以显著提升化工生产过程的自动化水平和经济效益。