第一章_单回路反馈控制系统

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1、单回路反馈控制系统1.1单回路系统的结构组成1.2被控变量的选择1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择1.4控制阀的选择1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择1.7系统的关联及其消除方法1.8单回路系统的投运和整定实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究第1章1.1单回路系统的结构组成●单回路反馈控制系统四个基本环节：被控对象、测量变送、控制器和控制阀反馈控制中的最基本系统特点：简单、有效、应用最成熟、最普遍---占70%以上例2：水槽液位控制系统1.1单回路系统的结构

2、组成F1增加→L增加→变送器输出信号增加→偏差（测量值-设定值）为正、增加→控制器输出减小→阀开度增加→F2增加→L降低；工作过程：F1F2LCF1F2A.C1.1单回路系统的结构组成控制器控制阀被控对象测量变送偏差给定测量液位●给定量位于系统的输入端，称为系统输入量。也称为参考输入量（信号）。●被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。●输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。1.1单回路系统的结

3、构组成●控制系统的原理和作用（定值）●维持被控参数保持在设定值上，偏差越小越好●偏差控制：纠正偏差过程工业中，此类系统占大多数●按被控参数分类：温度控制回路、压力控制回路、流量控制回路、物位（液位）控制回路单回路反馈控制系统1.1单回路系统的结构组成1.2被控变量的选择1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择1.4控制阀的选择1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择1.7系统的关联及其消除方法1.8单回路系统的投运和整定实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究第1章●控制系

4、统的设计目标1.2被控变量的选择即，要控制什么基于工艺要求，选择的结果直接影响生产（产品产量、质量、生产安全）●分类1.2被控变量的选择直接控制最基本的热工参数，一般是可以直接进行测量和控制的参数温度、压力、液位、流量间接控制质量指标，以及一些特殊的参数成份、物性参数等，在一般条件下，无法直接测量和控制应根据工艺参数的关系，用可测的参数，间接进行控制1.2被控变量的选择例1：苯、甲苯二元精馏系统质量指标是最重要的控制参数如塔顶产品的纯度xD但xD目前无法直接测量，因此，只能用间接控制参数进行控制。根据精馏原理，xD=f(TD,p),即与温度和压

5、力成非线性函数关系。理论上，固定一项，就可用另一项控制xD。一般的，实际中都采用恒定p，通过控制塔顶温度来控制塔顶成分。1.2被控变量的选择选择原则：（1）测量滞后P（2）工艺合理性T工艺合理性：①规定塔压稳定，保证分离度，保证效率②各块塔板压力恒定，XD与T有对应关系∴选择XD=F（T）050100%苯、甲苯百分含量（%）050100%TP一定T一定P1.2被控变量的选择●选择被控变量的原则（1）尽可能选择直接质量指标参数；（2）必须选择间接量指标参数时，选择对目标参数影响最显著的可控参数，单值对应关系最好；（3）灵敏度好，反映产品质量变化，

6、易于控制；（4）考虑工艺的合理性、测量仪表的选择。操纵变量的选择：（1）一般选系统中可以调整的物料量或能量参数，多是流量；（2）不止一个，重要因素单回路反馈控制系统1.1单回路系统的结构组成1.2被控变量的选择1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择1.4控制阀的选择1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择1.7系统的关联及其消除方法1.8单回路系统的投运和整定实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究第1章1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择●对象特性分析精馏塔:

7、影响塔顶成分的有,温度、压力、进料流量、进料成分等对于实际过程，影响输出的因素一般不只一个，因此，实际上都是多输入系统（MIMO)F1F2FnY1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择设计单回路控制系统:必须从影响被控量的诸多影响参数中选择一个，作为操纵变量其它影响量则只能视作干扰量了控制：用操纵量克服干扰量对被控变量的影响F1(s)F2(s)U(s)Y(s)Y(s)=GPC(s)U(s)+GPD1(s)F1(s)+GPD2(s)F2(s)1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择操纵量—输出：控制通道干扰量—输出：干扰通道干扰作用与

8、控制作用相互对立而存在问题：如何选择一个良好的操纵变量。分析通道特性通道的概念：通道就是某个参数影响另外一个参数的通路1.3对象特性对控制质量的影响及