过程控制课件 - 第6节.ppt

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1、第五章简单控制系统设计7/29/20211简单控制系统设计控制方案的确定主要包括系统被控参数的选择、测量信息的获取及变送、控制参数的选择、调节规律的选取、调节阀（执行器）的选择和调节器正、反作用的确定等内容。干扰通道控制通道7/29/20212控制系统在不同调节作用下的典型响应如下：被控变量t无控制作用PPDPIDPI7/29/20213调节规律优点缺点应用P灵敏、简单，只有一个整定参数；存在静差负荷变化不显著，工艺指标要求不高的对象。PI能消除静差，又控制灵敏对于滞后较大的对象，比例积分调节太慢，效果不好。应用于调节通道容量滞后较小、负荷变化不大、精度要

2、求高的调节系统。例如，流量调节系统。PD增进调节系统的稳定度，可调小比例度，而加快调节过程，减小动态偏差和静差系统对高频干扰特别敏感，系统输出易夹杂高频干扰。应用于调节通道容量滞后较大，但调节精度要求不高的对象。PID综合了各类调节作用的优点，所以有更高的调节质量。对于滞后很大，负荷变化很大的对象，PID调节也无法满足要求，应设计复杂调节系统应用于调节通道容量滞后较大、负荷变化较大、精度要求高的对象。7/29/20214简单控制系统设计7/29/202155.2.4执行器的选择执行器是过程控制系统的重要组成部分，其特性好坏直接影响系统的控制质量1.执行器的

3、选型在过程控制中，使用最多的是气动执行器，其次是电动执行器。应根据生产过程的特点、对执行器推力的需求以及被控介质的具体情况和保证安全等因素加以选择并且确定。2.气动执行器气开、气关的选择气动执行器分气开、气关两种形式，它的选择首先应根据调节器输出信号为零时使生产处于安全状态的原则确定；其次，在保证安全的前提下，还应根据是否有利于节能、是否有利于开车、停车等进行选择。7/29/202163.调节阀尺寸的选择调节阀的尺寸主要指调节阀的开度和口径，它的选择对系统的正常运行影响很大在正常工况下一般要求调节阀开度应处于15%-85%之间，具体应根据实际需要的流通能力

4、的大小进行选择。4.调节阀流量特性的选择通过选择调节阀的非线性流量特性来补偿被控过程的非线性特性，以达到系统总的放大倍数近似线性的目的xy7/29/202175.2.5调节器正反作用的选择给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰控制系统中，各个环节的作用方向组合不当的话，会使系统构成正反馈，不但不能起控制作用，反而会破坏生产过程的稳定。因为执行器和对象有正、反作用，为了保证控制系统负反馈，调节器必须有正、反作用之调整。7/29/20218按此定义：给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰当某个环节的输入增加时，其输出也增加，称该

5、环节为“正作用”；反之，称为“反作用”。控制器作用方向以输入与输出的关系定义被控对象有的正作用，有的反作用气开阀是正作用，气关阀是反作用变送器都是正作用“正反作用”定义7/29/20219偏差控制器执行器对象变送器给定值被调参数干扰—测量值正作用反作用正作用正作用＋构成系统开环传递函数静态增益的乘积必须为正名称正负正作用被控过程的静态增益正作用调节器的静态增益气开式调节阀的静态增益测量变送环节的静态增益各类增益符号的选择：正负正正7/29/202110调节器正反作用的确定原则：保证系统构成负反馈偏差控制器执行器对象变送器给定值被调参数干扰－测量值反作用正作

6、用正作用正作用简单的判定方法：闭合回路中有奇数个反作用环节。7/29/202111首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定调节器正反作用类型的确定方法：的正负；然后根据被控过程特性确定其属于正、反哪一种类型，以确定的正负；最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积必须为正这一原则确定调节器正负，进而确定调节器的正反作用类型。给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰7/29/202112例1：加热炉出口温度控制系统设某时刻燃料压力↑TTTC反正正正燃料出料出料温度↓→→炉温↓阀关小→TC输出↓→→TC输入↑负反馈验

7、证：出料温度↑→炉温↑→燃料流量↑→7/29/2021135.3调节器的参数整定调节器参数整定的任务是根据被控过程的特性，确定PID调节器的比例度、积分时间以及微分时间的大小。衰减比衰减率11BBj-=B2n4:1~10:1φ0.75~0.95%±tptsB1B2yt保证系统具有一定的稳定裕量7/29/202114参数整定的方法理论计算整定法主要是依据系统的数学模型，采用控制理论中的根轨迹法、频率特性法、对数频率特性法、扩充频率特性法等，经过理论计算确定调节器参数的数值。这种方法只有理论指导意义。工程整定法主要是依靠工程经验，直接在过程控制系统的实际运行中

8、进行。自整定法是对一个正在运行中的控制系统特别是设定值改变的控制系