控制方案和控制规律的选取

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1、控制方案和控制规律的选取控制方案和控制规律的选取是控制系统设计中最重要的部分之一。决定整个控制系统中信息所经过的运算处理，也就决定了控制系统的基本结构和基本组成，所以对控制质量起决定性的影响。2.5控制方案的选取2.5.1系统方面回路方面反馈方面信号类型计算机控制组合仪表控制单回路多回路前馈控制反馈控制纯直流控制纯交流控制直交流混合控制计算机控制组合仪表控制集散控制现场总线控制FCS与DCS比较信号的传输方式不同通信协议不同DCS和FCS结构不同DCS和FCS结构可靠性不同DCS与FCS的成本不同单回路多回路比较单回路结构简单易实现

2、，其控制器一般起到串联校正的作用。但该系统对参数敏感，抑制干扰能力差，适用于控制对象简单且性能指标要求不高的系统多回路系统为一高阶系统，相当于串级控制系统，有一个被控对象，主回路是单位负反馈。这种控制系统由于有局部反馈，可以更好的抑制干扰。前馈控制与反馈控制比较反馈测量偏差，再调节；前馈测量干扰，再调节反馈调节与前馈调节调节规律不同反馈调节是一个负反馈的闭环系统；前馈调节是一个开环控制反馈调节常包含多个干扰；前馈调节与干扰的补偿是一一对应测量信号不同。反馈调节产量的是被控参数的变化；前馈调节测量的是干扰信号反馈调节不能使被调参数稳定

3、在给定值上不动，是使被调参数稳定在给定值附近动态变化，达到系统的动态稳定；前馈调节在理论上可以实现无差调节。控制规律的选取2.5.2控制规律的表现形式2.5.2.1双位控制实际双位控制比例调节的动作规律，比例带在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例，即，u=Kpe（4.3）式中Kp称为比例增益2.5.2.2比例调节（P调节）P调节的阶跃响应P调节对偏差信号能做出及时反应，没有丝毫的滞后。输出u实际上是对其起始值的增量。因此，当偏差e为零，因而u＝0时，并不意味着调节器没有输出，它只说明此时有u=u0。u0的大小是可以通过调

4、整调节器的工作点加以改变的。u=Kpeu0u0+Kpe0比例带为表示调节器输入和输出之间的比例关系，在过程控制中习惯用比例带（比例度）δ来代替比例增益：式中emax–emin-----偏差信号范围，即仪表量程umax–umin-----调节器输出信号范围，即控制器输出的工作范围δ具有重要的物理意义u代表调节阀开度的变化量，δ就代表使调节阀开度改变100%即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。例如，若测量仪表的量程为100℃则δ＝50%就表示被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。当被调量处在“比例带”以内调节阀的开度(变化

5、)才与偏差成比例。超出这个“比例带”以外调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保持比例关系。如果采用单元组合仪表，调节器的输入和输出都是统一的标准信号，即，则有此时比例带（比例度）δ与比例增益成反比，比例带小，则较小的偏差就能激励调节器产生100%的开度变化，相应的比例增益就大。比例调节的特点，有差调节比例调节的显著特点就是有差调节。这里的杠杆充当了比例调节器：液位变化e是其输入；阀杆位移△u是其输出；调节器的比例增益为：该比例调节器是有余差的！余差的大小与比例增益有关，Kp大，余差小。余差（或静差）是指：被调参数的

6、新的稳定值与给定值不相等而形成的差值。余差的大小与调节器的放大系数K或比例带δ有关放大系数越小，即比例带越大，余差就越大；放大系数越大，即比例带越小，比例调节作用越强，余差就越小。比例带对于调节过程的影响a)δ大调节阀的动作幅度小，变化平稳，甚至无超调，但余差大，调节时间也很长b)δ减小调节阀动作幅度加大，被调量来回波动，余差减小c)δ进一步减小被调量振荡加剧d)δ为临界值系统处于临界稳定状态e)δ小于临界值系统不稳定，振荡发散图4.4δ对比例调节过程的影响比例调节的特点：（1）比例调节的输出增量与输入增量呈一一对应的比例关系，即：

7、u=Ke（2）比例调节反应速度快，输出与输入同步，没有时间滞后，其动态特性好。（3）比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。若对象较稳定（对象的静态放大系数较小，时间常数不太大，滞后较小）则比例带可选小些，这样可以提高系统的灵敏度，使反应速度加快一些；相反，若对象的放大系数较大，时间常数较小，滞后时间较大则比例带可选大一些，以提高系统的稳定性。比例带的一般选择原则：被控对象的放大倍数它是对象的静态参数，对象的放大倍数较大时，即对象的输出信号的变化量与输入信号（操纵变量）的变化量之比是比较大。如果对象的放大倍数较小时，

8、控制器的比例度应该选择小点。会让系统曲线会更好，控制质量更高。例如，水槽的液位控制系统中，水槽的直径有两种：1.直径为1米：水槽的放大倍数较大；对象的液位变化较灵敏，系统的灵敏也较高（过渡过程基本是衰减震荡过程或等幅衰减震荡过程）；如