基本过程控制系统课件.ppt

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1、火力发电厂热工过程控制测量变送器控制器（PID)执行器水位H给水流量饱和蒸汽过热蒸汽汽包炉汽水生产过程测量变送器控制器执行器调节阀对象-定值+被调量广义被控对象（广义过程）控制器广义被控对象给定值被调量控制器广义被控对象给定值被调量过程控制的研究内容：（1）设计控制系统的控制目标（即设计指标参数）；（2）认识生产过程的动态特性（一般为广义对象的动态性）；（3）设计控制器的控制规律及控制结构，使控制系统达到控制系统的控制指标要求。第一章生产过程动态特性§1-1过程控制系统的性能指标§1-2被控对象的

2、动态特性§1-3过程数学模型及其建立方法一、单项性能指标控制器广义被控对象给定值被调量y1y3y∞esstsr单项性能指标衰减率:ψ=超调量:σ=稳态误差:ess=y∞-r调节时间:ts(进入稳态值5%范围内）振荡频率：ω单项性能指标衰减率ψ:反映了系统稳定性超调量σ:反映了动态准确性稳态误差ess:反映了静态准确性调节时间ts:反映了快速型振荡频率ω：反映了快速型一般对定值系统衰减率要求为75%对随动系统衰减率要求为90%二、综合指标（时间——积分指标）各种积分指标：(1)IE（误差积分）=优点

3、：简单，也称为线性积分准则局限：不能抑制响应等幅波动(2)IAE（绝对误差积分）=特点：抑制响应等幅波动(3)ISE（平方误差积分）=优点：抑制响应等幅波动和大误差局限：不能反映微小误差对系统的影响(4)ITAE（时间与绝对误差乘积积分）=优点：着重惩罚过度时间过长被控对象的动态特性一、基本概念被控对象的动态特性是指被控对象的输入发生变化时，其输出（被调量）随时间变化的特性。对于线性系统，其动态特性可用传递函数来描述。自衡过程非自衡过程二、工业过程动态特性的特点（1）无振荡；（2）稳定或中性稳定；

4、（3）有惯性或迟延；（4）非线性特征，大部分生产过程可在工作点附近线性化（1）典型自衡对象传递函数表达式（2）典型非自衡对象传递函数表达式归纳：一、过程数学模型的表达形式与对模型的要求二、建立数学模型的两个基本方法机理建模法测试建模法三、阶跃响应确定传递函数1阶跃响应获取应注意的问题2确定自衡对象传递函数3确定非自衡对象传递函数§1-3过程数学模型及其建立方法阶跃响应获取应注意的问题（1）合理选择阶跃扰动的幅度(一般约为额定负荷的10%～20%)（2）实际阀门只能以有限速度移动一般认为阶跃信号是在

5、t1/2时加入（3）试验前确保被控对象处于稳定工况考虑过程的非线性特性，应进行多次测试。（4）若过程不允许同一方向扰动加入，则采用矩形脉冲扰动可从脉冲响应曲线求出所需的阶跃响应。2确定自衡对象传递函数典型自衡过程：(1)一阶惯性环节(3)用有理分式表示的传递函数选择哪种传递函数的形式，可依据以下两点：对被控对象的验前知识的掌握对建立数学模型准确性的要求(2)二阶或n阶惯性环节（1）确定参数的作图法t1/2处为扰动起点；在s型响应曲线找拐点，并作切线；记交点a、b和cab起点到a的距离为τ；a点到c

6、点的距离为T；c（2）确定参数的两点法将响应曲线标幺取y*(t1)=0.39，取y*(t2)=0.63，记t1和t2取验证（3）确定参数的两点方法将响应曲线标幺并去掉纯迟延的到y*(t)取y*(t1)=0.4，取y*(t2)=0.8，记t1和t2若0.320.46，则为高阶对象见表1-1（p.28)nt1/t210.31720.4630.53440.58450.61860.64070.666nt1/t280.68490.699100.712110.

7、724120.734130.748140.751高阶对象中n与比值t1/t2的关系3．由阶跃响应确定非自衡过程近似传递函数一阶积分环节的多容过程非自衡过程传递函数为：一阶积分环节的纯迟延过程*当对象的阶数n<6时，一般多容过程传递函数描述（1）一阶积分的多容过程作渐近线，记ta、oh、y(ta)y(ta)/oh与n为单值关系n123456y(ta)/0h0．3680．2710．2240．1950．1750．161n、Ta、T参数的确定：n由y(ta)/0h的值经查表确定；T＝ta/n；（2）有迟延

8、的一阶积分对象需要确定两个参数(T和τ)。τ=ta。第二章比例积分微分控制及其调节过程§2-1基本概念§2-2比例调节§2-3积分调节§2-4比例积分调节§2-5比例积分微分调节§2-1基本概念控制器PID广义被控对象给定值r被调量yeu统计表明生产过程80%的控制可以用PID控制器构成单回路反馈控制系统进行控制（简单控制系统）。PID控制是比例积分微分控制的简称。是一种负反馈控制。即控制器与广义被控对象构成的系统为闭环负反馈系统。其作用是对输入偏差进行调节，从而缓解系统的不平衡