连续搅拌反应釜串级控制系统

串级控制系统是使用一个控制器的输出来改变另一个控制器的设定值,从而将两个控制器连接起来的控制系统。当单回路控制不能满足控制精度时,可以采用串级控制系统。串级控制有两个测量点,第二个测量点应该比第一个测量点更快感知到干扰的影响。连续搅拌反应釜是化工中常用到的一种设备。

方法/步骤

连续搅拌反应釜如下图所示。物料进入反应釜进行放热反应,反应所产生的热量被流经夹套的冷却剂带走。系统的控制目标是使反应混合物温度θ恒定在设定值。控制手段是调节冷却剂流量Qc。扰动主要来自两个方面,一是来自物料方面的有物料温度θf和流量Qf的变化。二是来自冷却剂方面的冷源压力Pf,c和温度θf,c的变化。

连续搅拌反应釜串级控制系统

选择控制方案。首先选择单回路控制方案。如下图。

连续搅拌反应釜串级控制系统

单回路控制分析。由于来自物料温度θf和流量Qf的变化可以很快的由θ反映出来,所以采用该控制方案可以克服该干扰。但是来自冷却剂方面的冷源压力Pf,c和温度θf,c的变化,要反映到θ上需要很长时间。所以该单回路控制系统对克服来自冷却剂方面的干扰不是很及时。为了兼顾两个干扰,需要设计串级控制系统。

设计串级控制系统流程图如下图。来自物料温度θf和流量Qf的变化由主回路来克服。自冷却剂方面的冷源压力Pf,c和温度θf,c的变化由副回路来克服。提高了控制精度。

连续搅拌反应釜串级控制系统

绘制串级控制方框图。如下图所示。

连续搅拌反应釜串级控制系统

串级控制系统设计规则。

单回路不能满足要求的情况下才考虑串级控制。

具有能够检测的副变量。且主要干扰应该包括在副回路中。

副对象滞后不能太大,以保持副回路的快速响应性能。

将对象中的显著非线性或时变特性的部分归于副对象中。

注意事项

主、副对象的时间常数有合适的搭配,一般希望主对象的时间常数为副对象时间常数的3-4倍,这样可以避免主、副回路相互影响,产生“共振”现象,也便于调节器的参数整定。

一般是控制要求高,对象时间常数大,干扰幅度大,干扰频繁的场合。

标签: 大学, 反应釜, 回路, 串级
分类: 美食&菜谱
时间: 2014-10-03

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