最新串级控制系统通用方块图课件PPT.ppt 67页

'串级控制系统通用方块图 2第7章复杂控制系统复杂控制系统凡是结构上比单回路控制系统复杂或控制目的较特殊的控制系统，都称为复杂控制系统。特点：通常包含有两个以上的变送器、控制器或者执行器，构成的回路数也多于一个，所以，复杂控制系统又称为多回路控制系统。 3§7-1串级控制系统一、串级控制系统的结构管式加热炉是石化工业中的重要装置之一，工艺上要求被加热油料炉出口温度的波动范围应控制±2℃内。 7串级控制系统中常见的专用名词介绍：主变量—串级控制系统中起主导作用的被控变量，是过程中主要控制的工艺指标。副变量—串级控制系统中为了稳定主变量而引入的辅助变量。炉出口温度炉膛温度 8主对象—由主变量表征其主要特征的工艺设备或过程，其输入量为副变量，输出量为主变量。副对象—由副变量表征其特性的工艺生产设备或过程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。炉出口温度对象炉膛温度对象 9主控制器—按主变量的测量值与给定值的偏差进行工作的控制器，其输出作为副控制器的给定值。副控制器—按副变量的测量值与主控制器的输出信号的偏差进行工作的控制器，其输出直接控制执行器的动作。炉出口温度控制器炉膛温度控制器 10主回路—由主测量变送器、主控制器、副回路等效环节和主对象组成的闭合回路，又称外环或主环。副回路—由副测量变送器、副控制器、执行器和副对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。 11方块图：工艺控制流程图： 12串级控制系统通用方块图: 13串级控制系统在结构上具有如下特点：在串级控制系统中，有两个闭环负反馈回路，每个回路都有自己的控制器、测量变送器和对象，但只有一个执行器。两个控制器采用串联控制方式，主控制器的输出作为副控制器的给定值，而由副控制器的输出来控制执行器的动作。主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动控制系统。 14二、主、副控制器正、反作用的确定主、副控制器确定顺序：“先副后主”的原则副控制器的选择原则：副控制器的正、反作用只与副回路中的各个环节有关，而与主回路无关。在简单控制系统中介绍的各环节规定符号“乘积为负”的判别准则，同样适用于串级控制系统副控制器正、反作用的选择。（副控制器±）（执行器±）（副对象±）（副变送器±）=（一） 15主控制器的选择原则：主控制器的正、反作用只与主对象有关，而与副回路无关。分析：副回路是一个随动系统，它的最终控制结果总是要使副变量（副回路的输出）跟随主控制器的输出（副回路的输入）而变化，也就是说，当副同路的输入增加时，副回路的输出也要增加，由此可见，副回路也是一个“+”环节。主测量变送是一个“+”环节。所以，主控制器的正、反作用就只取决于主对象的符号。为了保证回路中各环节总的符号乘积为负，当主对象的符号为“+”时，主控制器必须是“－”号，即选择反作用；而当主对象的符号为“－”时，主控制器必须是“+”号，选择正作用。 16【例题】如图所示的精馏塔提馏段温度与加热蒸汽流量串级控制系统中，执行器选为气关式，试确定主、副控制器的正、反作用。 17副回路：执行器—气关式，符号为“-”；副对象—执行器的阀门开度增大时，副变量蒸汽　　　　　　流量也增大，故副对象的符号为“+”。副变送器—符号也为“+”。根据回路各环节符号“乘积为负”的判别公式，副控制器的符号必须取“+"，即应选择正作用。“先副后主”的原则 18主回路：当蒸汽流量增大时，主变量提馏段的温度将上升，故主对象的符号为“+”。所以，主控制器应选择“-”，反作用。 19【练习题】如图的串级控制系统，执行器选为气开阀，试确定主、副控制器的正、反作用。-++++- 20三、串级控制系统的工作过程工艺要求执行器选为气开式，炉出口温度控制器T１C和炉膛温度控制器T２C均采用反作用工作方式，分析系统的工作过程。 21干扰作用于副回路：当燃料管网压力增大，-++++-炉膛T2↑，炉膛T2↓阀门开度↓，T2C↓，T2T↑，导致燃料量↑ 22干扰作用于主回路：当原料流量增加，-++++-导致出料温度T1↓，T1↑副环随动+，T2↑，T1C↑，T1T↓，副环为随动控制系统+ 23干扰同时作用于主、副回路：-++++-当原料温度升高，导致出料温度T1↑；当燃料管网压力增大，炉膛T2↑；副回路：T2T↑，偏差↑↑，T2C↓↓，阀开度↓，T1↓T1C↓，主回路：T1T↑， 24四、串级控制系统的特点及应用场合串级控制系统与简单控制系统相比，由于在结构上多了一个副回路，因而，在相同的干扰作用下，其控制质量是单回路控制系统无法比拟的。串级控制系统在工作性能上的主要特点：1．对于进入副回路的干扰具有极强的克服能力。2．改善了控制系统的动态特性，提高了工作频率。3.对负荷和操作条件的变化具有一定的适应能力。串级控制系统的适应场合：主要适合于被控对象的容量滞后或纯滞后时间较大，干扰作用强而且频繁，或者生产负荷经常大范围波动，简单控制系统无法满足生产工艺要求的场合。 25五、串级控制系统设计中的几个问题1．副回路的确定（1）应将生产中的主要干扰纳入到副回路中。（2）在可能前提下，应将尽可能多的干扰纳入副回路中。（3）应使主、副回路的时间常数适当匹配。选择使副回路时间常数小一些，有利加快控制。主、副对象时间常数相近，可能发生“共振”现象。通常，主、副对象时间常数之比在3～10倍之间。 262．主、副控制器控制规律的选择(1)主变量是生产工艺的重要指标，副回路不要求为了保证过渡过程没有余差，主控制器至少应选择比例积分（Pl）控制规律。主对象的容量滞后较大，必要时也可引入微分作用，即PID控制规律。若副控制器要求不高，可选用比例（P）作用。(2)工艺对主变量要求较高，对副变量也有一定的要求。保证主变量的控制精度，主控制器需选择PI作用。副变量在干扰作用下需达到一定的控制质量，副控制器也应该选择PI作用。 27练习题锅炉供水控制系统如图所示，1，从锅炉安全考虑，防止因断水导致锅炉烧爆，选择气开，气关阀？选择控制器+-，构成负反馈系统。2，若锅炉给水流量波动频繁且为主要干扰，原来的液位控制系统很难满足控制要求，试问应采取何种措施来提高控制精度？设计控制方案？画出系统方块图？ 28执行器—从锅炉安全考虑，防止因断水导致锅炉烧爆，应选择气关式，“-”。对象—当流入量增加，液位是增加的，符号取为“+”。变送器—输出信号随液位的升高增加，符号为“+”。控制器—必须选择正作用“+”，才能构成负反馈控制系统。答：问题1： 29答：问题2：采用锅炉液位与给水流量串级控制系统来提高控制精度。串级控制设计方案如图所示。串级控制系统方块图如图：FCFT 30液位控制器流量控制器流量变送液位变送液位对象流量对象锅炉液位给水流量答：问题2： 311、两步整定法工况稳定,主副回路均闭合,衰减曲线法求得d）按先副后主,先比例后积分，再微分的次序投入运行，观察修改到满意。1）逐步逼近法；2）两步整定法；3）一步整定法。六、串级控制系统参数的整定 32课程小结串级控制系统掌握串级控制系统的工艺控制流程图，会画串级控制系统的方块图；了解串级控制系统的工作过程及应用场合；掌握串级控制的特点；掌握串级控制主、副控制器正反作用的确定。 心肌疾病 定义指伴有心功能障碍的心肌疾病 原发性心肌病指未知原因的、原发的、仅涉及心肌的病变，引起心功能的异常，且排除心脏瓣膜病、高血压心脏病、先天性心血管病、肺心病等心肌病占心血管病的0.6%-4.3% 一、扩张型心肌病（DCM）指一侧或双侧心腔扩大，伴有心肌收缩功能障碍的临床综合征，易发生充血性心力衰竭及心律失常，病死率较高，男女比例2.5：1，发病率13-84/10万病因:未明，可能与家族遗传因素、病毒性心肌炎、体液细胞免疫学异常有关，围生期、酒精中毒、抗肿瘤药、代谢异常亦可 病理:心腔扩张，心室扩张明显，室壁变薄或正常，常有纤维疤痕形成，50~60%有附壁血栓，多在心尖部，瓣膜、冠状动脉多无改变，组织学为非特异性的心肌细胞肥大、变性及纤维化 临床表现起病缓慢，50%以上以劳力性呼吸困难，疲乏、乏力为首发症状，逐渐出现端坐呼吸，夜间阵发性呼吸困难，可合并心律失常及右心衰的表现体征为心脏扩大，可有S3或S4，奔马律 辅助检查一、X线：心影明显增大，心胸比＞50%，肺淤血二、心电图：可有各种心律失常，窦速、室性心律失常、房颤、尚有ST-T改变，低电压R波减低、少数见病理性Q波75%有传导异常，左束支及室内阻滞 三、超声心动图：评价左室功能受损的程度、排除瓣膜病或心包疾病，了解心室腔的大小、形状和有无室壁增厚、心包渗出等心脏四腔多增大，以左室为主，左室流出道可扩大，室间隔、左室后壁运动减弱、二、三尖瓣相对性关闭不全。 四、心导管检查和心血管造影：可见左室舒张末期压、左心房压和肺毛细血管楔压增高，心搏量、心脏指数减低造影可见左心室扩大，弥漫性室壁运动减弱，心室射血分数低下五、心内膜心肌活检：可见心肌细胞肥大、变性、间质纤维化六、心脏放射性核素检查：可见舒张末期和收缩末期左心室容积大，心搏量降低 诊断缺乏特异性结合临床及超声心动图检查排除各种病因明确的器质性心脏病 治疗原则：针对充血性心力衰竭和各种心律失常。限制体力活动，低盐饮食，应用洋地黄、利尿剂治疗选用β-R阻滞剂、钙通道阻滞剂、血管扩张剂和ACE抑制剂，从小剂量开始，长期口服。重症患者可植入DDD型起搏器心脏移植 预后预后不良，死亡原因多为心力衰竭和严重心律失常5年存活率在40%，10年存活率在22% 肥厚型心肌病定义:心肌非对称性肥厚、心室腔变小为特征，以左室血液充盈受阻，舒张期顺应性下降为基本病态的心肌病。根据左心室流出道有无梗阻又可分为梗阻性肥厚型和非梗阻性肥厚型心肌病。常为青年猝死的原因。 病因常有明显家族史，常染色体显性遗传疾病肌节收缩蛋白基因突变是主要的致病因素病理特征：不均等的心室间隔增厚（非对称性心室间隔肥厚）组织学特征：心肌细胞肥大，形态特异，排列紊乱 临床表现可无症状，多有心悸、胸痛、劳力性呼吸困难体检：心脏轻度增大，能听道S4；流出道有梗阻的患者可在胸骨左缘第3~4肋间听到较粗糙的喷射性收缩期杂音；心尖部可听到收缩期杂音；漏斗效应使用β受体阻滞剂或取下蹲位，使心肌收缩力下降或使左室容量增加，均可使杂音减轻；含服硝酸甘油或体力运动，使左心室容量减少或增加心肌收缩力，均可使杂音增强。 实验室和其他检查一、胸部X线检查：二、心电图：左室肥大，ST-T改变，常有以V3、V4为中心的巨大倒置T波，病理性Q波在Ⅱ、Ⅲ、aVF、aVL或V4、V5上的出现为本病的一个特征 三、超声心动图对诊断有重要意义可显示室间隔的非对称性肥厚，舒张期室间隔的厚度与后壁之比≥1.3，间隔运动低下有梗阻的可见室间隔流出道部分向左心室内突出，二尖瓣前叶在收缩期向前方运动，主动脉瓣在收缩期呈半开放状态 四、心导管检查和心血管造影：左心室舒张末期压上升心室造影显示左心室腔变形冠状动脉造影多无异常五、心内膜心肌活检心肌细胞畸形肥大，排列紊乱 诊断和鉴别诊断结合心电图、超声心动图及心导管检查作出诊断有阳性家族史有助于诊断同高血压心脏病、冠心病、先天性心血管病、主动脉瓣狭窄等鉴别 治疗原则：弛缓肥厚的心肌，防止心动过速及维持正常窦性心律，减轻左心室流出道狭窄和抗室性心律失常；β-R阻滞剂、钙通道阻滞剂介入或手术 预后10年存活率为80%成人死亡多为猝死，而小儿则多为心力衰竭，其次为猝死猝死原因多为室性心律失常，特别是室颤 限制型心肌病特征：心室的舒张充盈受限和舒张容积下降，收缩功能和室壁厚度正常或接近正常 病理：心脏间质纤维化增生。即心内膜及心内膜下有数毫米的纤维性增厚，心室内膜硬化，扩张明显受限多见于热带和温带地区以发热、全身倦怠为初始症状，白细胞增多，特别是嗜酸性粒细胞增多较为特殊心电图：窦性心动过速，心房肥大，T波低平或倒置 心导管：舒张期心室压力曲线呈现早期下陷，晚期高原波形左心室造影：心内膜肥厚及心室腔缩小，心尖部钝角化活检：心内膜增厚和心内膜下心肌纤维化心室腔狭小，变形和嗜酸性粒细胞增多，心包无钙化而心内膜可有钙化有助于本病诊断预后差，对症治疗 致心律失常型右室心肌病右室心肌被进行性纤维脂肪组织所置换家族性发病：常染色体显性遗传心律失常、右心扩大、猝死控制心律失常、ICD、移植 特发性（继发性）心肌病引起心肌病变的原因已知或为全身病变的一部分酒精性心肌病:长期且每日大量饮酒(啤酒4瓶,白酒150g,持续10年以上)，出现酒精依赖者，可呈现酷似扩张型心肌病的表现围生期心肌病:既往无心脏病的妊娠末期或产后(2~20周)女性，出现呼吸困难、血痰、肝大、浮肿等心力衰竭症状，类似扩张型心肌病的表现 心肌炎 指心肌本身的炎性病变 病因多认为是病毒感染所致病毒直接侵犯心肌及心肌内小血管由免疫机制产生的心肌损害 病理组织学特征：心肌细胞的融解，间质水肿，炎细胞浸润心内膜心肌活检 临床表现约半数于发病前1~3周有病毒感染前驱症状；体检可见与发热程度不平行的新动过速，各种心律失常。可听见第三心音或杂音；重症可出现心源性休克；胸部X线可见心影扩大或正常；心电图可见ST-T改变R波降低，病理性Q波和各种心律失常，特别是房室传导阻滞，室性期前收缩 超声心动图：左心室壁弥漫性（或局限性）收缩幅度减低，可有左心室增大血清学检查CK、AST、LDH增高，血沉增快，白细胞增多，C反应蛋白增加心内膜心肌活检有助于诊断、病情和预后判断确诊有赖于心内膜、心肌或心包组织内病毒、病毒抗原或病毒基因片段的检出； 治疗主要是针对心力衰竭，使用利尿剂、血管扩张剂、血管紧张转换酶（ACE）抑制剂急性患者应安静卧床及补充营养 预后通常症状在数周内消失，可完全恢复死亡原因多为严重心律失常和心功能不全 特发性（继发性）心肌病引起心肌病变的原因已知或为全身病变的一部分'