自动化仪表4分解word版本.ppt

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1、自动化仪表4分解第一节概述一、基本概念被控对象：自动调节系统的工艺生产设备给定值：生产中要求保持的工艺指标偏差：在自动化系统中，e=x-z给定值x大于测量值z时为正偏差，反之为负偏差；但在单独讨论调节器时，正好相反，即e=z-x。系统的过渡过程：调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下，被调参数随时间而变化的过程。如果调节正常的话，这个过程是一个衰减振荡的过程。单回路控制系统方框图2调节器调节阀对象变送器x+e-H第一节概述3100%给定0%参数T自动控制系统的过渡过程±5%B1B2PuA第一节概述二、

2、控制质量指标衰减比：表示系统的衰减程度的标志，η=B1/B2（4:1或10:1常用）最大偏差A振荡周期Pu余差C：过渡过程结束后，新稳定值与给定值之差过渡时间T：从被调参数变化之时起，直到进入新的稳态值的±5%所需的时间。4第一节概述三、控制系统设计工程的考虑：1、系统方案设计；2、工程设计；3、工程安装及仪表单校、系统联校4、调节器的参数整理定其中系统方案的设计是一切工作的开始，它主要需要考虑的问题有：1、合理选择被控量、操纵量2、被控量信息的获取和传送3、调节器的选择4、执行器的选择5、多参数系统中

3、，还要考虑单回路系统之间的关联影响5第一节概述确定调节量6第一节概述被控参数的确定例：喷雾干燥系统系统被调参数：干燥器出口温度y。备选调节参数：原料流量x1；空气旁路流量x2热蒸气流量x37第一节概述直接指标控制：选择工艺指标要求的量作为系统的被调参数。例：饱和蒸气锅炉液位系统8第一节概述间接指标控制：对于不便直接调节的工艺直接指标，可以选择一个与直接指标相关的量进行调节，间接完成控制任务。例：精馏塔生产过程，质量指标：塔顶馏出物组份，即以塔顶产品纯度为控制指标9第一节概述直接指标控制：选择产品轻组份（

4、苯）浓度作为被调参数。缺点：在线分析仪表：反应慢，可靠性差。成分作为被调参数：对象特性惯性大。10第一节概述间接指标控制：塔内温度、压力均与产品苯含量有单值关系。但工艺上一般要求塔压最好固定不变。11第一节概述间接指标控制：一般在塔内选择一块对温度反应最灵敏的塔板作为系统主回路的被调参数。例如提馏段的一块塔板（称为灵敏板），即采用灵敏板温度T灵作为间接控制指标。12第一节概述间接指标控制（二元）精馏控制例主回路＋若干辅助回路13第一节概述多变量控制：一个工艺设备可能需要多个调节系统共同完成控制任务14一

5、、基本控制规律分析控制器的控制规律就是控制器的输出信号随输入信号（偏差）变化的规律。这个规律常称为控制器的特性。第二节控制规律最常用的调节器，我们一般选择PID调节器，因为这类调节器原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性变化不太敏感。典型PID调节器功能框图第二节控制规律16第二节控制规律Kc:比例系数；Ti：积分时间；Td：微分时间；PID调节器的调节参数控制作用的初始稳态值比例放大系数积分时间微分时间17第二节控制规律比例P、积分I、微分D比例P：有两种表示方式:比例度δ

6、%和增益K，K=1/δ%,K增大，系统的稳定器变差，控制质量提高。纯比例调节时，K=输出/输入积分I：积分时间以Ti（分）来表示，积分作用的基本目的是在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消除余差）。Ti↑系统稳定性↑，Ti↓积分作用越强。微分D：微分时间以Td（分）来表示，微分作用的基本目的是能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许使用高的增益，并提高响应速度。Td↑作用强，太强会振荡。18Kd：微分增益二、比例控制规律第二节控制规律1、控制输出与偏差之间在一定范围内保持比例关系。通常用比例度表

7、示控制输出与偏差成线性关系的比例控制器输入(偏差)的范围，因此，比例度又称为比例带。第二节控制规律如果u直接代表调节阀的开度，当调节阀开度改变100％，即从全关到全开，则可以看出，就代表对应的被调量的相对变化范围。只有当被调量处在这个范围以内，调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。超出这个“比例带”以外，调节阀已处于全开或全关的状态，此时调节器的输入与输出已不再保持比例关系，而调节器也至少暂时失去其控制作用了。例如，若测量仪表的量程为100C，则=50%就表示被调量需要改变50C才能使调节阀从全关

8、到全开。第二节控制规律控制器有正作用和反作用之分，控制器增益有正负之分。当控制器的测量y增加时，控制器的输出u增加，正作用控制器当控制器的测量y增加时，控制器的输出u增加，反作用控制器由于：u=Kc(r－y)=Kce，则：正作用控制器，Kc为负号；反作用控制器，Kc为正号第二节控制规律2、比例增益对控制系统的影响第二节控制规律A、对余差的影响Kce()定值控制系统：当干扰是幅值为F的阶跃信号Kce()（1）自衡非振荡过程时随