《过程控制系统》-单回路控制系统

《《过程控制系统》-单回路控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《过程控制系统》第四章单回路控制系统Single-loopcontrolsystem2016年3月东北大学《过程控制系统》第四章单回路控制系统4.1概述4.2被控参数和控制参数的选择4.3系统设计中的测量变送问题4.4调节阀的选择4.5控制器的选择4.6控制器参数整定4.7单回路控制系统设计应用举例第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.1概述4.1.1单回路控制系统的基本结构4.1.2系统设计的基本内容第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.1.1单回路控制系统的基本结构单回路控制系统是一种具有闭合回路的反馈控制系统。发电厂过热蒸汽温度控制原理

2、图锅炉锅筒水位自动控制原理图第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.1.1单回路控制系统的基本结构Wc(s)Wv(s)_Ws()：控制器传递函数；cXsZsEs(),(),()：设定值、测量值及偏差拉氏函数；Us()：控制作用的拉氏函数；Ws()：调节阀拉氏函数；vQs()：操纵量拉氏函数；Wso()：被控对象传递函数；FsYs(),()：扰动、被控量拉氏函数；Wsm()：检测元件、变送器传递函数；传递函数：Transferfunction第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.1.1单回路控制系统的基本结构图中：箭头表示各方框之间的信号传递方向

3、，不表示物料传输方向；Wc(s)Wv(s)−由控制理论可知，闭环系统的输出与输入的关系式为：Closed-loopsystemWc(s)Wv(s)Wo(s)Wf(s)Y(s)=X(s)+F(s)1+Wc(s)Wv(s)Wo(s)Wm(s)1+Wc(s)Wv(s)Wo(s)Wm(s)式中，Wf(s)为扰动通道的传递函数。第一项为设定值变化对被控量的影响；第二项为扰动对被控量的影响。第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.1.2系统设计的基本内容
方案设计包括合理选择被控参数和控制参数，被控参数的测量与变送、调节器正、反作用方式的确定及其控制规律的选

4、取，调节阀的选择等问题。
工程设计
工程安装与仪表的调校
调节器参数整定PID参数的整定，目的是使控制器特性与对象特性相匹配。方案设计和调节器参数整定是系统设计的两个核心内容。第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.2被控参数与控制参数的选择原则4.2.1被控参数的选择4.2.2控制参数的选择第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.2.1被控参数的选择Controlledvariable被控参数：在生产过程中需要进行自动控制的物理参数。
选择直接参数根据生产实际，熟悉和掌握工艺操作的要求，找出那些对产品的产量和质量以及安全生产等都具有决定意义，且

5、可以在线测量的工艺参数作为被控量。例如：蒸汽锅炉水位控制系统、过热蒸汽温度控制系统中的被控量水位和温度都是直接参数作为被控量。
选择间接参数当选择直接参数有困难(如缺少获取质量信息的仪表，或者测量滞后过大)、无法满足控制质量的要求时，可以选用间接参数作为被控参数。但它必须与直接参数有单值函数关系。例如，在化工生产过程中的精馏塔成份控制，成份是压力和温度的函数，如果保持压力一定，则成份与温度就成单值函数关系，所以选精馏塔温度为被控参数。第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.2.2控制参数的选择Manipulatedvariable控制参数：（操纵

6、量）生产过程中，自动控制调节阀调节改变的物理参数。选择原则：控制通道抗扰动能力强，动态响应比扰动通道快。一、过程静态特性对控制质量的影响Staticcharacteristics过程静态特性对控制质量的影响即为过程的静态放大系数对控制质量的影响。扰动通道传函设：控制器采用纯比例控制作用，被控对象和扰动通道分别被控对象传函控制器传函F(s)为一阶惯性环节。Wf(s)W(s)=KccKoX(s)+E(s)U(s)++Y(s)Wo(s)=Wc(s)Wo(s)Ts+1-oZ(s)KfW(s)=单回路控制系统结构框图fTs+1f过程静态特性对过程输出的影响

7、第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.2.2控制参数的选择Manipulatedvariable一、过程静态特性对控制质量的影响StaticcharacteristicsKoKfW(s)=KW(s)=W(s)=ccofTs+1Ts+1of由此可得出系统在扰动作用下的闭环传递函数为：Y(s)Wf(s)=F(s)1+W(s)W(s)co在单位阶跃扰动作用下，定值控制系统余差F(s)Wf(s)可应用终值定理求得：C=−∆y(∞)=−lim∆y(t)X(s)+E(s)W(s)U(s)W(s)++Y(s)t→∞-coZ(s)W(s)−Kff=−lims=

8、s→0s1[+W(s)W(s)]1+KK单回路控制系统结构框图oco第四章单回路控制系统《过程控制系统》4.2.2控制参数的选择Mani