§2 均匀控制系统

1. §2 均匀控制系统

2. 均匀控制系统：以控制方案所起作用而言，因为从结构上无法看出它与简单控制系统和串级控制系统的区别。均匀控制系统：以控制方案所起作用而言，因为从结构上无法看出它与简单控制系统和串级控制系统的区别。 均匀控制系统应具有如下特点： （1）允许表征前后供求矛盾的两个变量在一定范围内变化。 （2）又要保证它们的变化不过于剧烈。 均匀控制系统是通过控制器的参数整定来实现。

3. 一、均匀控制原理 以图9－8所示的双塔系统为例，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料也需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。为了实现甲塔的液位稳定，设计了液位控制系统，其操纵变量是该塔的出料流量，因此，该变量必然要变化，而该变量又是乙塔进料，因此，乙塔进料必然要变化，若增设进料流量控制系统，又要影响到甲塔的液位控制。

4. 图9－8 相互冲突的控制系统

5. 一、均匀控制原理 以图9－8所示的双塔系统为例，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料也需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。为了实现甲塔的液位稳定，设计了液位控制系统，其操纵变量是该塔的出料流量，因此，该变量必然要变化，而该变量又是乙塔进料，因此，乙塔进料必然要变化，若增设进料流量控制系统，又要影响到甲塔的液位控制。

6. 解决方案： （1）在甲、乙两塔间增加中间储罐，但这样导致流程复杂，投资增加等，而且有些工艺由于连续性要求，不允许增设中间储罐。 （2）冲突双方各自降低要求，以求共存。均匀控制体现了这种思想。 由于冲突双方降低了要求，如允许液位和流量在一定范围内波动，就可以采用均匀控制。

7. （a）为无法实现的两个控制目标 （b）为调整后体现均匀控制思想的可以实现的控制目标。 图9－9 控制目标的调整

8. 采用均匀控制后，若有扰动使液位升高，不是立刻充分地进行调节使得液位几乎不变，而是允许液位有一定幅度的上升，同时，在液位控制系统作用下，流量也将会适当地增加，来分担液位受到的扰动；而当流量受到扰动后，液位也分担流量受到的扰动，即“均匀”地互相帮助。采用均匀控制后，若有扰动使液位升高，不是立刻充分地进行调节使得液位几乎不变，而是允许液位有一定幅度的上升，同时，在液位控制系统作用下，流量也将会适当地增加，来分担液位受到的扰动；而当流量受到扰动后，液位也分担流量受到的扰动，即“均匀”地互相帮助。

9. 二、均匀控制的实现方案 1、简单均匀控制系统 如图9－10所示。从结构上看，该控制系统与简单控制一样。“均匀”主要体现在控制器参数整定时，要按照均匀控制思想进行。通常采用纯比例控制器，且比例度放在较大的数值上，同时观察两个被控变量的过渡过程来调整比例度。为了防止液位超限，可以引入弱积分作用，但微分作用与均匀控制思想矛盾，不能采用。

10. 图9－10 简单均匀控制系统

11. 2、串级均匀控制系统 上述简单均匀控制虽然结构简单，实现方便，但存在问题： • 对于压力扰动反应不及时。 • 当系统自衡能力较强时，控制效果较差。 解决方法：串级均匀控制。如图9－11所示。

12. 图9－11 串级均匀控制系统

13. 从结构上看，串级均匀控制与液位－流量串级控制系统完全一样。副控制器中副变量的控制要求不高，而这与均匀控制的要求相似。该系统中，副环用来克服塔压变化，主环中，不对主变量提出严格的要求，采用纯比例，一般不用积分。整定控制器参数时，主副控制器都采用比例控制，比例度都较大，整定时主要看主、副变量能否“均匀”地得到控制，而不是要求它们的过渡过程呈某衰减比。从结构上看，串级均匀控制与液位－流量串级控制系统完全一样。副控制器中副变量的控制要求不高，而这与均匀控制的要求相似。该系统中，副环用来克服塔压变化，主环中，不对主变量提出严格的要求，采用纯比例，一般不用积分。整定控制器参数时，主副控制器都采用比例控制，比例度都较大，整定时主要看主、副变量能否“均匀”地得到控制，而不是要求它们的过渡过程呈某衰减比。