课题4 化工自动控制仪表.ppt

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1、第五章自动控制仪表第一节概述一、控制系统按被调参数的变化规律分类：定值调节系统：给定值为常数；随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。二、控制目的的实现：通过人为设定或计算机程序直接给出一定的输出——简单；将设定值与实测值进行比较，以其差值大小控制调节器动作，直至差值达到允许的误差范围。三、控制仪表的分类：基地式控制仪表检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。单元组合式控制仪表在系统规定的统一的通讯方式下，按要求给出相应的控制信号。计算机控制系统以计算机为中心控制单元，以测试仪表、执行

2、机构等单元为外围设备的系统。第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响基本的控制规律调节器执行器对象传感器、变送器+－SPxzeuqyf在该控制系统中，被控变量由于受扰动f（如生产负荷的改变，上下工段间出现的生产不平衡现象等）的影响，常常偏离给定值，即被控变量产生了偏差：问题：被控变量能否回到给定值上，或者以什么样的途径、经过多长时间回到给定值上来？与被控对象特性有关，而且还与控制器的特性有关。双位控制是自动控制系统中最简单也很实用的一种控制规律，调节器输出只有2个固定的数值，即只有2个极限位置，其基本的控制规律可描述为：一

3、、双位控制第一节位式控制－x(t)z(t)e(t)u(t)+umaxumineu二、具有中间区的双位控制控制器罐压力变送器排放电磁阀例如：某压力控制系统，控制设定值为100KPa，当罐内压力刚好达到100KPa时，调节器输出为0，电磁阀关；罐内压力稍稍大于100KPa时，调节器输出为1，电磁阀开，排除气体降低系统压力，此时罐内压力马上又小于设定值100KPa，电磁阀关，内部压力马上又会重新升高，大于100KPa，调节器输出为1，电磁阀开······，这样调节器输出在0与1之间不断变化，电磁阀也在“开”和“关”二个状态上不停的动

4、作。这种现象在实际工业系统中是绝对不允许的，因为任何一种设备都有一定的使用寿命，电磁阀的使用寿命一般在10万～50万次。如果把双位特性调整为u－x(t)z(t)e(t)u(t)+umaxumin△ue双位控制——总结由于位式控制的执行器是从一个固定位置到另一个固定位置所以整个系统不可能保持在一个平衡状态被控变量总在设定值附近波动，其过渡过程是持续等幅振荡滞回区间的大小影响振荡频率。振荡频率低，控制质量差；振荡频率高，影响执行器寿命。位式控制的特点：简单、过渡过程是振荡的位式控制的适用范围：时间常数大,纯滞后小,负荷变化不大也不

5、激烈,控制要求不高。u纯比例控制PabOOabeu由此可见，在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变量(液位)的偏差值成比例，这就是比例控制规律，其输出信号的变化量与输入信号(指偏差，当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量)的变化量之间成比例关系，这种控制规律称为“纯比例控制”纯比例控制也是一种最基本的控制规律，从上面这个例子可以看出来，纯比例控制至少能克服位式控制振荡、不稳定的缺点。比例控制比例调节规律表达式：一、比例控制规律及其特点或u0是偏差e=0时的调节器的稳定输出值KP是调节器的比例增益或放大倍数（与对象增益

6、的区别）KPu(t)e(t)z(t)+_x(t)e(t)u(t)AKp*A根据上述响应曲线，可以明显地看出比例调节器的一个特点：控制及时。一旦偏差不为0，调节器的输出即刻发生改变。比例增益KP是比例调节器输出变化量u与偏差e之比：比例增益KP和比例度KP越大，比例作用越强，KP越小比例作用越弱。但是，在工业现场，一般都习惯于用比例度来表示比例作用的强弱比例度的定义：输入信号的相对变化量占输出信号的相对变化量的百分数。其中：C——仪表常数，当输入输出是统一信号时，仪表常数C＝1，在没有特定指明的情况下，C＝1，因为在一个

7、系统中所选用仪表的信号制一般都是统一的。KP越大越小比例作用越强。二、比例度及其对控制过程的影响某控制系统的方块图如右图所示，求设定值、干扰分别发生阶跃变化时的稳态变化量。先求Y(s)=??×X(s)+??×F(s)令设定值发生单位阶跃变化：则：存在余差令干扰发生单位阶跃变化：则：对被控变量有影响，产生余差。Kp增大，余差减小。结论：·纯比例控制系统，过渡过程结束以后必定存在余差。·KP越大或越小余差越小KP越大或越小控制作用越强余差越小、最大偏差越小KP太大或太小控制作用太强稳定性降低、甚至造成系统不稳

8、定纯比例调节系统的特点：控制及时控制结果有余差纯比例控制适用场合：干扰幅度较小纯滞后较小负荷变化不大控制要求不太高一般来说，若对象滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大些以