《过程控制系统概述》PPT课件

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1、测控技术与仪器系程竹明E-mail:czm602@ahut.edu.cn电话：13285552166过程控制系统教材和主要参考书目1、教材：《过程控制系统》第2版,方康玲,武汉理工大学出版社;20072、参考教材：《过程控制工程》,孙洪程,高等教育出版社,2006；《工业生产过程控制》,何衍庆,化工出版社,2007；《过程控制系统》,俞金寿,机械工业出版社,2009；《过程控制工程》,王树青,化工出版社,2008；成绩评定与学习要求一、成绩评定（1）平时成绩30%出勤率、作业、课堂表现、实验等。（2）考试成绩70%二、学习要求（1）坚持听课，避免与考研的冲突；（2）掌握系统的原理；（3

2、）勤于思考，灵活应用；（4）及时复习、总结。与自动控制理论的联系（思考自控的内容）；与运动控制系统的区别；主要应用场合；支撑课程以及相关基础课程。在整个自动化大类专业中的地位；本课程在自动化类专业中的地位和作用基本概念过程控制系统的概念和发展状况控制对象的数学模型系统的构成：检测与变送器调节器的设计执行器简单控制系统复杂控制系统（串级、比值、前馈等）先进控制系统（模糊、神经网络、预测、解耦等）计算机过程控制系统本课程主要内容过程控制的任务与目标1.1过程控制系统的组成与特点1.2过程控制系统的性能指标过程控制的进展第一章概述1.31.4生产过程：是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程

3、。生产过程的总目标：以最经济的途径将原物料加工成预期的产品。过程控制的任务:了解工艺流程和动静态特性，实现生产过程的控制目标。1.1过程控制的任务与目标生产过程的要求：安全性,稳定性,经济性。(1)安全性：生产过程中，确保人身和设备安全是最重要和最基本的要求。(2)稳定性：系统抑制外部干扰、保持生产过程长期稳定运行的能力。(3)经济性：低成本高效益是过程控制的另一个目标。工业过程可以分为：连续过程工业、离散过程工业和间隙过程工业。过程控制主要是指连续过程工业的控制。1.2.1过程控制系统系统组成：1.2过程控制系统的组成与特点由以下几部分组成：1．被控过程（或对象）；2．用于生产过程参

4、数检测的检测与变送器；3．控制器（调节器）；4．执行器；5．报警、保护和连锁等其它部件。控制器（或称调节器）：根据系统输出测量值与设定值r的偏差，按照一定的控制算法输出控制量u，对被控过程进行控制。执行器（如调节阀）：接受控制器送来的控制信息调节被控量，达到预期的控制目标。过程的输出信号通过检测与变送器，反馈到控制器的输入端，构成闭环控制系统。示例分析：工艺原理：转炉是炼钢生产中的一种设备。熔融的铁水装入转炉后，通过氧枪供给转炉一定的氧气，进行吹氧。使铁水中的碳氧化燃烧，不断降低铁水中的含碳量。控制要求：控制吹氧量和吹氧时间，可以获得不同品种的钢产品。控制系统工作原理：由图可见，从节流

5、装置采集到的氧气流量，送入流量变送器FT，再经过开方器，其结果送到流量控制器（调节器）FC作为流量反馈值，与供氧量的设定值比较，得到偏差值，经过流量控制器（调节器）FC进行PID运算，输出控制信号，去控制调节阀的开度，从而改变供氧量的大小，以满足生产工艺要求。1.2.2过程控制的特点.一、过程工业的特点：过程控制是指连续过程工业，是十分复杂的大系统；存在不确定性、时变性以及非线性等因素，过程控制的难度大；工业过程生产环境恶劣，生产条件苛刻；更强调实时性和整体性；全局优化比较重要，有可能采用智能控制方法和计算机控制技术。二、过程控制的特点1、被控过程的多样性石油化工过程、钢铁生产中的冶炼

6、和轧制过程、核工业中的动力核反应过程、制药、食品等等，过程控制系统中的被控对象（被控量）是多样的。2、控制方案的多样性生产工业的特点、被控过程的多样性决定控制方案的多样性。系统硬件和控制算法、软件设计的多样性。仪表控制系统：由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成。控制方法:单变量过程控制系统、多变量过程控制系统。控制算法：PID控制、智能控制等。3.被控过程属慢过程、多参数控制连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。4.定值控制是主要形式被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，使被控量尽量保持接近或等于设定值。5．过程控制有多种分类方法按被控参数分类：温度、压力

7、、流量、液位或物位控制系统、物性控制系统、成分控制系统。按被控量数分类：单变量过程控制系统、多变量过程控制系统。按设定值分类：定值控制系统、随动（伺服）控制系统、程序控制系统。按参数性质分类：集中参数控制系统、分布参数控制系统按控制算法分类：简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制系统按控制器形式分类：常规仪表过程控制系统、计算机过程控制系统工业过程控制的要求：稳定性、准确性、快速性。定值控制系统的特点：在于恒定，要求克服干扰，使系统的被控参