简单控制系统的设计课件.ppt

《简单控制系统的设计课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、简单控制系统简单控制系统的结构与组成内容提要基本要求：掌握简单控制系统的结构、组成及作用。掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。了解各种基本控制规律特点及应用场合。掌握控制器的正作用、反作用确定的方法。掌握控制器参数工程整定的方法。简单控制系统的结构和组成简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。图6-1液位控制系统图6-2温度控制系统图6-3简单控制系统的方块图简单控制系统的结构和组成测量变送控制器执行器被控对象四个基本环节：简单控制系统由四个基本

2、环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。在该系统中有着一条从系统的输出端引向输入端的反馈路线，也就是说该系统中的控制器是根据被控变量的测量值与给定值的偏差来进行控制的。简单控制系统的设计简单控制系统的设计生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控变量。被控变量的界定它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的作用，而人工操作又难以满足要求的；人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作是既紧张而又频繁的。一、被控变量的选择明确控制目的使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持在预

3、先规定的数值上（或按预定规律变化）分析生产工艺“关键”变量：对产品的产量、质量以及生产过程的安全具有决定作用的变量确定被控变量两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制。当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的变量做为间接控制指标。如何选择被控变量简单控制系统的设计图6-4精馏过程示意图1—精馏塔；2—蒸汽加热器图6-5苯-甲苯溶液的T-x图图6-6苯-甲苯溶液的p-x图简单控制系统的设计塔顶馏出物组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之间的关系为：XD=f(TD

4、，P)，两个独立变量。举例从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。原因：在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证塔的效率和经济性。在塔压固定的情况下，精馏塔各层塔板上的压力基本上是不变的，这样各层塔板上的温度与组分之间就有一定的单值对应关系。所选变量有足够的灵敏度。简单控制系统的设计选择被控变量的原则①被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量。②被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的

5、调节。③尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。简单控制系统的设计④被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。⑤选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。⑥被控变量应是独立可控的。简单控制系统的设计二、操纵变量的选择在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。最常见的操纵变量是介质的流量。操纵变量系统的干扰通过工艺分析确定简单控制系统的设计1、操纵变量简单控制系统的设计举

6、例图6-7精馏塔流程图如果根据工艺要求，选择提馏段某块塔板（一般为灵敏板）的温度作为被控变量。简单控制系统的设计图6-8影响提馏段温度的各种因素示意图影响提馏段灵敏板温度T灵的因素主要有：进料的流量（Q入）、成分（x入）、温度（T入）、回流的流量（Q回）、回流液温度（T回）、加热蒸汽流量（Q蒸）、冷凝器冷却温度及塔压等等。通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操纵变量。简单控制系统的设计举例图6-9精馏塔流程图如果根据工艺要求，选择提馏段某块塔板（一般为灵敏板）的温度作为被控变量。操纵变量与干扰变量Q入T入X入QZFTH被控变量

7、TD影响塔顶温度的各种输入示意图被对象原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入作为控制变量后，其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。简单控制系统的设计简单控制系统的设计图6-10干扰通道与控制通道的关系干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着破坏作用，使被控变量偏离给定值。操纵变量由控制通道施加到对象上，使被控变量回复到给定值，起着校正作用。2、对象稳态性质对控制质量的影响放大系数绝对放大系数控制通道的稳态特性由控制通道放大系数K0表征从控制有效性考虑，K0应适当的大一些干扰通

8、道的稳态特性由干扰通道放大系数Kf表征希望Kf小一些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小操纵变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可控变量作为操纵变量。2、对象稳态性质对控制质量的影响简单控制系统的设计简单控制系统的设计（2）对象动态特性的影响①控制通道时间常数