矿大（北京）仪表与自动化6（3学时）ppt课件.ppt

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1、第六章简单控制系统Chapter6simplecontrolsystem基本要求：1、掌握简单控制系统的结构、组成及作用。2、掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。3、了解各种基本控制规律特点及应用场合。4、掌握控制器的正作用、反作用确定的方法。5、掌握控制器参数工程整定的方法。Requirements：1.Thestructure,compositionandfunctionofsimplecontrolsystem2.Basicselectionprincipleofmanipulatedvariable,operationvariableinsimplecontrolsys

2、tem3.Characteristicsandapplicationofbasiccontrollaw4.Confirmthemethodsofpositiveandnegativeeffectsofcontroller5.Engineeringsettingmethodsofcontrollerparameters第一节简单控制系统的结构与组成简单控制系统：通常是指一个测量元件、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。温度控制系统载热体冷流体换热器液位控制系统被控变量控制器执行器被控对象测量变送环节干扰偏差给定值＋－水槽简单控制系统特点：结构简单，自动化仪表少，投资小

3、，维护方便，作用广泛。简单控制系统是复杂控制系统的基础。简单控制系统四个基本环节：测量变送环节控制器执行器被控对象1、被控变量含义：生产过程中，希望借助自动控制保持恒定值的变量称为被控变量。2、如何选择被控变量第二节简单控制系统的设计一、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

4、。精馏过程示意图苯－甲苯的T-x图TD℃XD%苯－甲苯的P-x图PMPaXD%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，P)，两个独立变量。精馏塔系统的被控变量选择：被控变量选择原则：要有代表性。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，一般都是工艺过程中比较重要的变量。必要性。选择变化比较频繁的变量。滞后要小。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，或其测量和变送环节滞后很大时，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。灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。应该独立可控。简单控制系统的被控变量

5、应避免和其他控制系统的被控变量有关联（耦合)关系。必须考虑工艺的合理性。成本要低。选择被控变量时，必须考虑内仪表产品现状。1、操纵变量：在自控系统中，用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量为操纵变量。二、操纵变量的选择操纵变量与干扰(变量)：Q入T入X入QZFTH被控变量T灵影响提馏段温度的各种因素被控对象原则上，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为系统的干扰变量。精馏流程图冷却水TDp进料Q入，X入，T入回流F塔底产品塔顶产品QZ蒸汽TH不可控进料成分X入不可控进料温度T入可控回流流量Q回(不可控)回流

6、温度T回可控加热蒸汽流量Q蒸(不可控)冷凝器冷却温度不可控塔压不可控进料流量Q入精馏塔系统的控制变量选择：T灵如何从众多影响因素中找出操纵变量？1）因素分类：可控与不可控。其中只有回流量与蒸汽流量可控。2）可控的及时性与显著性。蒸汽流量及时、显著。3）其它因素：节能，投资，劳动强度等。2、对象特性对选择操纵变量的影响干扰变量由干扰通道施加给对象，使被控变量偏离给定值；而操纵变量由控制通道施加到对象上，使被控变量恢复到给定值，两者相互矛盾。它们对被控变量的影响与对象的特性有关。干扰通道与控制通道的关系(1)对象静态特性（放大系数Ko）的影响希望控制通道的放大系数Ko要大些，干扰通道的放大系数Kf

7、要小些。所以选择放大系数大的可控变量为操纵变量。(2)对象动态特性的影响1）控制通道的时间常数要小些，灵敏及时。2）控制通道的纯滞后时间要尽量小，图6-10。3）干扰通道的时间常数要尽量大，延缓干扰，图6-11。4）干扰通道存在纯滞后，只要控制通道不滞后，通常不会影响控制质量。3、操纵变量的选择原则（总结）1）操纵变量在工艺上可控；2）操纵变量比其它干扰变量的影响更灵敏。为此操纵变量的放大系数适当