控制变量选择.ppt

《控制变量选择.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

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控制变量的选择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第1章●对象特性分析精馏塔: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)F1F2FnY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，作为控制变量；其它影响量则只能视作干扰量了控制：

2、用控制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)传递函数定义：设线性控制系统的输入为u（t），输出为y（t），在初始条件为0时，输出的拉氏变换Y(s)与输入的拉氏变换U(s)之比为系统的传递函数。设单输入单输出线性定常系统:传递函数:n≥mG(s)U(s)Y(s)方框图Y(s)=G(s)·U(s)在零初始条件下:传递函数被控变量（输出量）扰动变量（输入量）控制变量（输入量）对象特性对控制质量的影响通道被控过程的输入量与输出量之间的信号联系控制通道-----控

3、制变量至被控变量的信号联系扰动通道-----扰动变量至被控变量的信号联系1.放大系数K：冷物料热物料蒸汽QΔQΔWWtt数学表达式a蒸汽加热器系统b温度响应曲线静态特性参数（一）描述过程特性的参数描述过程特性的参数2.时间常数T以前图直接蒸汽加热器为例，假设蒸汽流量作阶跃变化，阶跃幅值为ΔQ，热物料出口温度W(t)随蒸汽流量变化的曲线可用方程式表示时间常数是动态参数，用来表征被控变量的快慢程度。式中：T为时间常数。令t=T，则上式变为：TW0.632W(∞)W(∞)t0时间常数的数值定义：在阶跃输入作用下，被控变量达到新的稳态值的63.2%时所需要的时间。理论

4、上讲，只有当时间t→∞时，被控变量才能达到稳态值。然而，由于被控变量变化的速度越来越慢，达到稳态值的时间比T长得多。但是，当t=3T时，上式变为：在加入输入作用后，经过3T时间，温度已经变化了全部变化范围的95%。这时，可以近似的认为动态过程已基本结束。所以，时间常数T是表示在输入作用下，被控变量完成其变化过程所需要时间的一个重要参数。描述过程特性的参数考察3.滞后时间τ又称为传递滞后。纯滞后的产生一般是由于介质的输送、能量传递和信号传输需要一段时间而引起的。纯滞后τ0：皮带输送装置例浓度监测点溶解槽vLXYtt溶解槽过程的响应曲线τ0输送机将固体溶质由加料斗

5、送至溶解槽所经过的时间，称为纯滞后时间。描述过程特性的参数检测元件安装位置不合理，也是产生纯滞后的重要因素。如检测点设得较远，信号传递将会引起较大的传递滞后，造成控制系统控制不及时。LF1F2预处理分析仪表X例导管输送环节、带有预处理的成分测量仪表图1线性单回路控制系统框图（二）对象特性对控制质量的影响下图所示为线性单回路控制系统框图。设,其中的kf、Tf、τf为三个特性指标。1.干扰通道特性对控制质量的影响（1）放大倍数kf的影响假定所研究的系统框图如图1所示。由图1可直接求出在干扰作用下的闭环传递函数为假定f(t)为单位阶跃干扰,则F(s)=1/s。将

6、各环节传递函数代上式并运用终值定理可得：式中,kc、k0分别为控制器放大倍数与被控对象的放大倍数,它们的乘积称为该系统的开环放大倍数。对于定值系统,y(∞)即系统的余差。由上式可以看出,干扰通道的放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制静态质量越差(如图2所示)。图2干扰通道放大倍数变化对控制质量的影响（2）.干扰通道时间常数Tf的影响为研究问题方便起见,令图1中的各环节放大倍数均为1,这样系统在干扰作用下的闭环传递函数应为系统的特征方程为由上式可知,当干扰通道为一阶惯性环节时,与干扰通道为放大环节相比,系统的特征方程发生了变化,表现在根平面的负实轴上增加了一

7、个附加极点1/Tf。这个附加极点的存在,除了会影响过渡过程的时间外,还会影响到过渡过程的幅值,使其变为原来的1/Tf,这样过渡过程的最大动态偏差也将随之减小,这对提高系统的品质是有利的。而且随着Tf的增大,控制过程的品质亦会提高。如果干扰通道阶次增加,例如干扰通道传递函数为两阶,那么就有两个时间常数Tf1及Tf2。按照根平面的分析,系统将增加两个附加极点-1/Tf1及-1/Tf2,这样过渡过程的幅值将变为原来的1/(Tf1·Tf2),因此控制质量将进一步提高(如图3所示)。图3干扰通道时间常数变化对控制质量的影响通过分析可得出结论:Tf增大,可对扰动起滤波作用

8、,使系统受干扰作用缓慢。　图4所示