过程控制第6章单回路控制系统的设计课件.ppt

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1、第6章单回路控制系统设计6.1概述6.2单回路控制系统方案设计6.3单回路控制系统调节器参数的整定6.4单回路控制系统的投运6.5单回路控制系统设计举例对于过程控制系统：①控制方案的选择②调节器参数整定如果控制方案设计的不合理，仅凭调节参数的整定无法获得良好的控制质量；控制方案很好，但是调节参数整定得不合理，也不能使系统运行在最佳状态。过程控制系统结构形式：简单（单回路）控制系统和复杂控制系统6.1概述6.2单回路控制系统设计一、概述单回路控制系统方案设计系统的性能指标、被控参数和控制参数，控制规律、执行器的选择、

2、被控参数的测量与变送。控制方案设计所包含的内容：6.2.1被控参数的选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行、环境保护等具有决定性作用，能较好反映工艺生产状态变化的参数作为被控参数。以工艺控制指标作为被控参数（直接参数法或直接控制）以质量指标进行操作时，采用间接参数法注意：间接指标与质量指标要有单值函数关系，时延小、反应快。液面、压力、流量、温度根据工艺操作的特点，选择被控参数一般有两个途径：1.精馏原理2.精馏塔对自控的要求⑴与XD有关的参数XD=f(TDP)苯XD甲苯①p=常数XD=f（TD）XD↑TD↓XD

3、↓TD↑测出温度可以知道浓度。XD=f（p）XD↑p↑XD↓p↓测出压力可以知道浓度。②TD=常数结论：固定压力，选择温度作为被控参数⑵考虑工艺的合理性⑶考虑所选被控参数的灵敏度⑷考虑所选被控参数的独立性苯XD甲苯2.原则：⑴直接指标作为被控参数最直接最有效。⑵若不能直接用质量指标，应选一个与质量指标有单值函数关系的间接参数作为被控参数，这个参数应能最好的反映工艺状态。⑶被控参数应有足够的变化灵敏度。⑷工艺合理性和国内、外仪表的状况。⑸被控参数应是独立可调的。6.2.2控制参数的选择扰动作用对被控参数的影响是使其偏

4、离给定值。控制作用则是要克服扰动对被控参数的影响。被控参数对象扰动扰动通道控制通道控制参数是执行器所控制的参数，实现控制作用。最常见的控制参数是流量，也有电压、转速等。控制参数K0、T0、t0Kf、Tf、tf1.过程静态特性的分析结论：Kf↑Y（∞）↑余差↑Kf↓Y（∞）↓余差↓K0↓Y（∞）↑余差↑K0↑Y（∞）↓余差↓Kf越大、对被控参数的影响越大，希望Kf尽可能小。希望K0值大一些好，K0越大，表示控制作用强，抑制扰动的能力越强。但K0太大会破坏系统的稳定性。2.过程动态特性的分析⑴过程扰动通道动态特性的影响

5、①时间常数Tf的影响但由于过渡过程将乘上一个超调量随着Tf的增大而减小，抑制扰动对被控参数的影响。扰动通道的时间常数Tf愈大，容积愈多，则扰动对被控参数的影响也愈小，控制质量也愈好。Tf↑，曲线hf(t)越平坦，扰动对被控参数的影响越小。Tf↓，曲线hf(t)越接近阶跃，扰动对被控参数的影响越大。Tf越大越好扰动通道的容积越多越大，对被控参数的影响越小。②时延时间tf的影响不影响控制质量③扰动作用点位置结论：扰动越远离被控参数（即越靠近调节阀时），对被控参数的影响越小，则控制质量越高。⑵控制通道动态特性的影响①可控

6、性指标K和ω：即K愈大，则余差愈小；ω愈大，则过渡过程进行愈快。可控性指标：系统的最大增益Kmax和临界频率ωcKmax↑，可选放大系数K↑，从而系统稳态误差越小；ωc↑可选系统工作频率ω↑，过渡过程越快。在纯比例作用时，系统处于稳定边界下的增益和振荡频率。被控过程系统参数不通过程特性的控制通道中时间常数大、阶数高、有纯时延环节都将使过程的Kmax和ωc值变小，从而使控制性能变差。结论：应选择时间常数小，纯时延小的通道作为控制通道。②控制通道的影响a.时间常数T0的影响T0适当小纯时延t0的影响设:b.时延的影响（

7、t0=0）若可见，纯时延t0的存在将降低系统的稳定性。当t0≠0时，随着t0的增大，包围（-1，j0）点。当t0值愈大时，则这种可能性愈大。有可能相角滞后增加t0ω弧度C—被控参数在扰动作用下的变化曲线A、B—分别表示无纯时延和有纯时延控制作用对被控参数的校正作用D、E—分别表示无纯时延和有纯时延情况下被控参数的实际变化曲线纯时延使超调量增加，造成过渡过程的振荡加剧，以致恢复时间拉长。选择控制参数时，要设法使控制通道纯时延尽量小。容量时延tc的影响容量时延tc同样会造成控制作用不及时，使控制质量下降。若引入微分作用

8、，对克服tc对控制质量影响有显著的效果。③时间常数分配的影响T1=10s，T2=5s，T3=2s参数变化情况不同时间常数对控制质量的影响1052552102.5210512052102.5112.69.813.519.819.219.30.410.490.540.570.370.745.24.87.311.27.114.2原始数据减小减小减小增大减小使几个时