单回路控制系统.ppt

《单回路控制系统.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、第三章单回路控制系统设计1。数学模型的有关概念§3-1概述数学模型:指过程在各输入量的作用下，其相应输出量变化的函数关系数学表达式。干扰:内干扰---调节器的输出量u(t)；外干扰---其余非控制的输入量。通道:输入量与输出量间的信号联系。1998。9。21扰动通道--扰动作用与被控量间的信号联系。2。研究并建立数学模型的目的(1)、设计过程控制系统、整定调节器参数。(2)、指导生产工艺设备的设计。(3)、进行仿真实验研究。(4)、培训运行操作人员。3。单输入-单输出过程的常见模型(1)、线性时间连续模型(2)、线性时间离散模型控制通道--控制作用与被控量间的信号联系；一。有自衡过程的数

2、学模型有自衡的定义：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏，无须外加任何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐地达到新的平衡状态的性质，称为平衡能力。(一)、单容过程的数学模型1、单容过程的定义：只有一个储蓄容量的过程。如下页图所示。§3-2机理分析法建模1998。9。213-1返回讨论：(1)、静态时，q1=q2=dh/dt=0;(2)、当q1变化时h变化q2变化。经线性化处理，有其中，R2为阀门2的阻力，称为液阻或流阻。2、参量关系分析3、建立数学模型1998。9。21(二)、有自衡多容过程的数学模型（无相互影响）1、多容过程是工业生产中常见的，如下图。2、三容过程的方框图(三)

3、、有自衡多容过程的数学模型（有相互影响）作业：画出方框图，并推导出该系统的传递函数二、无自衡过程的数学模型无自衡过程的概念：如下图。(一)、单容过程的数学模型1、参量关系分析返回而在无自衡过程，因△q2=0，故2、传递函数1998。9。21§3-3单回路控制系统设计单回路控制系统又称为简单控制系统。虽然简单，但应用较广；过程控制的基本概念主要是在本章建立的。因此，本章内容无疑是重点之一。1998。9。21特点最简单、最基本；应用最广泛、最成熟。是各种复杂控制系统设计和参数整定的基础。适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不大，控制质量要求不很高的场合。过程控制系统设计的要求1、安全性2、

4、稳定性3、经济性过程控制系统的设计步骤1、建立被控过程的数学模型2、选择控制方案3、选择控制设备型号规格4、实验（与仿真）1998。9。21控制系统的工程考虑包括仪表（微机）选型、控制室和仪表盘设计、供水供电供气设计、信号系统设计、安全防暴设计等。(2)、对象信息的获取和变送(3)、执行器的选择(4)、控制器的选择3、工程安装4、仪表调试5、参数整定2、工程设计1、方案设计是整个控制工程设计中最重要的一步，应注意：(1)、合理选择被控量(被控参数)和操纵量(控制参数)一、单回路控制系统单回路控制系统可实现：定值控制、程序控制、随动控制等例：液位定值控制系统其结构图如下：定义：是指由一个测

5、量变送器、一个调节器、一个执行器连同被控过程组成的、对一个被控参数进行控制的反馈控制系统。液位检测变送器液位控制器设定值执行阀从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。单回路控制系统方框图的一般形式如下：根据控制论可知：对于反馈控制系统，要使系统能够稳定地工作，必须要构成负反馈。正作用：输出信号随输入信号的增大而增大；（放大倍数为正）反作用：输出信号随输入信号的增大而减小；（放大倍数为负）二、正作用、反作用调节器的正作用：输出信号u随着被控量y的增大而增大

6、；调节器的反作用：输出信号u随着被控量y的增大而减小；执行器+液位过程+检测变送+则调节器-气关式-+++气开式对上例进行改动其结构图如下：上例中：执行器+液位过程-检测变送+则调节器+气关式--+-气开式返回三、被控参数和控制参数的选择（一）被控参数（被控变量）的选择是控制系统设计的一个重要内容。恰当的选择对于稳定生产、提高产品产量和质量、节能、改善劳动条件保护环境卫生等具有决定性意义。若选择不当，则无论组成什么样的控制系统，选择多么先进的过程检测控制仪表，都不能达到预期的控制效果。1、选择的意义2、选择的方法(1)选直接参数即能直接发映生产过程产品质量和产量，以及安全运行的参数

7、。(如锅炉的水位、蒸汽的温度等。)(2).选间接参数例：在化工生产中常用精馏塔将混合物分离为较纯组成的产品或中间产品控制目标（直接参数）：纯度或浓度浓度温度压力由于压力P不仅与分离纯度有关，而且影响塔的工作效率以及经济性，因而选择温度为间接参数。当选直接参数有困难时采用。1998。9。21间接参数的选择原则必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。间接参数要有足够的灵敏度。3、选择被控参数的