選擇性控制系統也叫超馳控制系統，也有人稱(chēng)其為自保護系統或軟保護系統。選擇性控制是把生產(chǎn)過(guò)程中對某些工業(yè)參數的限制條件所構成的邏輯關(guān)系迭加到正常的自動(dòng)控制系統上去的組合控制方案。系統由正常控制部分和取代控制部分組成，正常情況下正常控制部分工作，取代控制部分不工作；當生產(chǎn)過(guò)程某個(gè)參數趨于危險極限時(shí)但還未進(jìn)人危險區域時(shí)，取代控制部分工作，而正常控制部分不工作，直到生產(chǎn)重新恢復正常，然后正常控制部分又重新工作。這種能自動(dòng)切換使控制系統在正常和異常情況下均能工作的控制系統叫選擇性控制系統。

中文名

選擇性控制

外文名

Selective control

裝置

自動(dòng)選擇器、切換器等

別稱(chēng)

取代控制或超馳控制

基本介紹

通常自動(dòng)控制系統只能在生產(chǎn)工藝正常時(shí)進(jìn)行工作，一旦生產(chǎn)處于事故狀態(tài)，控制器就要改為手動(dòng)，待事故排除后，控制系統再重新投入工作。在大型生產(chǎn)工藝過(guò)程中，除了要求控制系統在生產(chǎn)處于正常狀態(tài)時(shí)能夠克服外界干擾，平穩操作外，還必須考慮在事故狀態(tài)下也能安全生產(chǎn)，即當生產(chǎn)操作達到安全極限時(shí)，應有保護性措施。

生產(chǎn)保護性措施有兩類(lèi)：一類(lèi)是硬保護措施；一類(lèi)是軟保護措施。所謂硬保護措施，就是當生產(chǎn)操作達到安全極限時(shí)，會(huì )發(fā)出聲、光警報。此時(shí)由操作工將控制器切換到手動(dòng)，進(jìn)行手動(dòng)操作處理；或是通過(guò)專(zhuān)門(mén)設置的連鎖保護線(xiàn)路實(shí)現自動(dòng)停車(chē)，達到保護生產(chǎn)的目的。對于連續生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，即使短暫的設備停車(chē)，也會(huì )造成巨大的經(jīng)濟損失，因此這種硬保護措施已經(jīng)逐漸被軟保護措施所替代。軟保護措施就是通過(guò)一個(gè)特定設計的選擇性控制系統，在生產(chǎn)短期內處于不正常情況時(shí)，生產(chǎn)設備不需要停車(chē)，由選擇性控制系統自動(dòng)改變操作方式，使參數脫離極限值，并且當參數恢復正常時(shí)，原控制系統自動(dòng)恢復，避免停車(chē)，而且無(wú)需人的參與就可恢復正常生產(chǎn)。

要構成選擇性控制，生產(chǎn)操作必須具有一定的選擇性邏輯關(guān)系。而選擇性控制的實(shí)現則需要靠具有選擇功能的自動(dòng)選擇器（高值選擇器和低值選擇器）或有關(guān)的切換裝置（切換器、帶接點(diǎn)的控制器或測量裝置）完成。

選擇性控制系統原理及結構

選擇性控制系統是把生產(chǎn)過(guò)程中的限制條件所構成的邏輯關(guān)系，疊加到正常的自動(dòng)控制系統上去的一種組合控制方法。系統中設有兩個(gè)控制器(調節器或兩個(gè)以上的變送器)，通過(guò)(高、低值)選擇器選出能適應生產(chǎn)安全狀況的控制信號，實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。正常情況下當生產(chǎn)過(guò)程趨近于危險極限區，但還未進(jìn)入危險區時(shí)，一個(gè)用于控制不安全情況的控制方案通過(guò)高、低值選擇器將取代正常生產(chǎn)情況下工作的控制方案(正常調節器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài))，用取代調節器代替正常調節器，直至使生產(chǎn)過(guò)程重新恢復正常。然后，又通過(guò)選擇器使原來(lái)的控制方案重新恢復工作，用正常調節器代替取代調節器。因而這種選擇性控制系統又被稱(chēng)為自動(dòng)保護系統，或稱(chēng)為軟保護系統。

因此，設計選擇性控制系統的關(guān)鍵環(huán)節是采用了選擇器。選擇器可以接在兩個(gè)或多個(gè)調節器的輸出端，對控制信號進(jìn)行選擇；或者接在幾個(gè)變送器的輸出端，對測量信號進(jìn)行選擇，以適應不同生產(chǎn)過(guò)程的需要。

根據選擇器在系統結構中的位置不同，選擇性控制系統可分為兩種：

選擇性控制

1、選擇器位于調節器的輸出端，對調節器輸出信號進(jìn)行選擇的系統，如右圖所示，這種選擇性控制系統的主要特點(diǎn)是：兩個(gè)調節器共用一個(gè)調節閥。在生產(chǎn)正常情況下，兩個(gè)調節器的輸出信號同時(shí)送至選擇器，選出正常調節器輸出的控制信號送給調節閥，實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。此時(shí)取代調節器處于開(kāi)路狀態(tài)，對系統不起控制作用。當生產(chǎn)不正常時(shí)，通過(guò)選擇器選出取代調節器代替正常調節器對系統進(jìn)行控制。此時(shí)，正常調節器處于開(kāi)路狀態(tài)，對系統不起控制作用。當系統的生產(chǎn)情況恢復正常，通過(guò)選擇器的自動(dòng)切換，仍由原正常調節器來(lái)控制生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這種選擇性控制系統，在現代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛應用。

選擇性控制

2、選擇器位于調節器之前，對變送器輸出信號進(jìn)行選擇的系統，如右圖所示。該選擇性系統的特點(diǎn)是幾個(gè)變送器合用一個(gè)調節器。通常選擇的目的有兩個(gè)，其一是選出最高或最低測量值；其二是選出可靠測量值。如固定床反應器中，為了防止溫度過(guò)高燒壞催化劑，在反應器的固定催化劑床層內的不同位置上，裝設了幾個(gè)溫度檢測點(diǎn)，各點(diǎn)溫度檢測信號通過(guò)高值選擇器，選出其中最高的溫度檢測信號作為測量值，進(jìn)行溫度自動(dòng)控制，從而保證了反應器催化劑層的安全。

防積分飽和的方法

由于選擇性控制系統中總有一臺控制器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，因此易產(chǎn)生積分飽和。防積分飽和有限幅法、外反饋法、積分切除法三種。

1、限幅法：用高低值限幅器將控制器的積分反饋信號限定在某個(gè)區域。

2、外反饋法：在控制器開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，不再使它自身的信號做積分反饋，而是采用合適的外部信號作為積分反饋信號，從而也切斷了積分正反饋，防止了進(jìn)一步的偏差積分作用。

3、積分切除法：它是從控制器本身的線(xiàn)路結構上想辦法，使控制器積分線(xiàn)路在開(kāi)環(huán)情況下會(huì )暫時(shí)自動(dòng)切除，僅具有比例作用，所以這類(lèi)控制器稱(chēng)為PI-P控制器。

選擇性控制

限幅法與外反饋法的防積分飽和原理不一致，功能亦有差別，在應用中應注意它們各自的適用場(chǎng)合。對于選擇性控制系統的防積分飽和，應選擇外反饋法。其積分外反饋信號取自選擇器的輸出信號，如右圖所示。當控制器1處于工作狀態(tài)時(shí)，選擇器輸出信號等于它自身的輸出信號，而對控制器2來(lái)說(shuō)，這個(gè)信號就成為外部積分反饋信號了。反之，亦相同。

值得注意的是，防積分飽和要解決的問(wèn)題，并非僅僅在于使開(kāi)環(huán)工作的控制器輸出信號不超出有效區間，而且還要求在該控制器的偏差為0的瞬間，其輸出信號與當時(shí)工作的控制器輸出信號相同，以便及時(shí)替換。

對于一般PI控制器，存在下式：

因此控制器1工作時(shí)，控制器2的輸出算式為

式中：

為偏差；

為控制器2的比例增益；

為積分反饋時(shí)間常數。當

為0，且系統處于較平穩階段時(shí)，上述公式為：

從而實(shí)現了跟蹤。一旦偏差e反向，控制器2的輸出信號立即會(huì )被選上。顯然，若在這里選用限幅法防積分飽和，則無(wú)法起到信號跟蹤作用。