第6章简单控制系统的设计与参数整定ppt课件.ppt

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1、第6章简单控制系统的设计与参数整定6.1简单控制系统的结构与组成6.2简单控制系统设计6.3调节规律对控制品质的影响与调节规律选择6.4调节器参数的工程整定方法6.5简单控制系统设计实例简单控制系统的结构四个环节组成被控变量的选择控制变量的选择控制参数的整定简单控制系统的设计闭环负反馈控制规律的选择给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰6.1简单控制系统的结构与组成指由一个测量变送器、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。第6章简单控制系统的设计与参数整定TC206后续字母表示仪表功能第1位数字表示工段号后续数字表示仪表序号第1位字母表示被控参数LCTT仪

2、表符号标准控制系统原理方框图给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰热物料载热介质冷物料热交换器TTTC控制系统工艺流程图Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)＋F(s)＋＋－控制系统原理方框图（传递函数）被控变量影响变量6.2简单控制系统设计1.过程控制系统方案设计的基本要求生产过程对过程控制系统的要求可简要归纳为安全性、稳定性和经济性三个方面。2.过程控制系统设计的主要内容过程控制系统设计包括控制系统方案设计、工程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定等四个主要内容。其中控制方案设计是控制系统设计的核心。3.过程控制系统设计的步骤1）掌握生产工艺对控制系统的技术

3、要求2）建立被控过程的数学模型3）确定控制方案包括控制方式和系统组成结构的确定，是过程控制系统设计的关键步骤。4）控制设备选型5）实验（或仿真）验证其中最关键的设计是：被控参数与控制变量的选择6.2.2被控参数与控制变量的选择6.2.2.1被控参数的选择被控变量—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。合理选择被控变量，关系到生产工艺能否达到稳定操作、保证质量、保证安全等目的。被控变量的选择依据：1、根据生产工艺的要求，找出影响生产的关键变量作为被控变量例1储槽液位控制系统工艺要求储槽液位稳定。那么设计的控制系统就应以储槽液位为被控变量。LCTTh例2换热器出口温度

4、控制系统工艺要求出口温度为定值。那么设计的控制系统就应以出口温度为被控变量。热物料载热介质冷物料热交换器TTTC2、当不能用直接工艺参数作为被控变量时，应选择与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺参数作为被控变量。例3化工的精馏物纯度控制系统精馏工艺是利用被分离物中各组分的挥发温度不同，将各组分分离。如图将苯—甲苯混合液进行分离。苯—甲苯苯甲苯该精馏塔的工艺要求是要使塔顶（或塔底）馏出物达到规定的纯度。按照被控变量的选择原则1，塔顶（或塔底）馏出物的组分应作为被控变量。但是，没有合适的仪表在线检测馏出物的纯度，则不能直接作为被控变量。苯甲苯苯—甲苯只好在与馏出物的纯度有单值关系的工艺参数中

5、，找出合适的变量作为被控变量，进行间接参数控制。经工艺分析发现，塔内压力和塔内温度都对馏出物纯度有影响。需要对二者进行比较试验，选出一个合适的变量。苯甲苯苯—甲苯间接控制参数的确定经试验得出，塔顶馏出物苯的浓度分别与压力和温度有单值对应关系。（塔底馏出物甲苯也一样）从工艺合理性考虑，选择温度作为被控变量(工艺要求塔压力要稳定)。3、被控变量必须有足够大的灵敏度被控变量必须灵敏，容易被测量。4、选择被控变量时，必须考虑工艺合理性上例中，选择塔内温度作被控变量，就是考虑了工艺上，塔内压力要固定。上例中，若塔顶、塔底的产品纯度都分别设置温控系统，会相互干扰，存在关联。因此，若采用简单控制系统，只

6、能设置一个温控系统，保证塔顶或塔底一端的产品质量。6.2.2.2控制变量选择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控制变量或操纵变量。最常见的操纵变量是介质的流量，也有以转速、电压等作为操纵变量的。LCTTh给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操纵量被控变量干扰控制变量的确定被控变量选定以后，应对工艺进行分析，找出所有影响被控变量的因素。在这些变量中，有些是可控的，有些是不可控的。在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控变量影响显著且便于控制的变量，作为控制变量；其它未被选中的因素则视为系统的干扰。被控变量影响变量1．过程（通道）静态特性K对控制品质影响的分析确定控制变量要

7、考虑：2．过程（通道）动态特性T对控制品质的影响被控变量影响变量1．过程（通道）静态特性对控制品质的影响如图所示为单回路控制系统的等效框图。Gc(s)—控制器的传递函数；Go(s)—广义控制通道（包括执行器和变送器）的传递函数；Gf(s)—扰动通道的传递函数。Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)＋F(s)＋＋－被控参数y(t)受到设定信号x(t)和干扰信号f(t)的共同影响：干扰通道控制通道Gc(s)Gf(s)