第一章过程控制系统概述课件.ppt

* * 过渡过程的分类 （1）稳定的过渡过程 单调过程和衰减振荡过程是稳定的过渡过程。被控变量经过一段时间后，逐渐趋向原来的或新的平衡状态。 衰减振荡过程的过渡过程较短，经常采用。 单调过程的过渡过程较慢 ，被控变量长时间地偏离给定值，一般不采用，只是在生产上不允许被控变量有波动的情况下才采用。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * （2）不稳定过渡过程 发散振荡过程中，被控变量不但不能达到平衡状态，而且逐渐远离给定值，它将导致被控变量超越工艺允许范围，这是生产上所不允许的。 （3）临界过渡过程 处于稳定与不稳定之间，一般也认为是不稳定过程，生产上一般不采用。只是某些控制要求不高的场合，如位式控制时，只能达到这种效果。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 第1章 过程控制系统概述 1。阶跃响应性能指标： 兰州理工大学电信学院 * * 1）．衰减比和衰减率 衰减比等于两个相邻同向波峰值之比。 衡量振荡过程衰减程度的指标。 第1章 过程控制系统概述 衰减率经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数。衡量振荡过程衰减程度的另一种指标。 是衡量过度过程稳定性的一个动态指标(于递减比含义相同).一般取?=0.75～0.9。 兰州理工大学电信学院 * * 过程控制系统的衰减比为4：1到10：1， 相当于衰减率=0.75到0.9。 若衰减率=0.75,大约振荡两个波系统进入稳态。 2）.最大动态偏差和超调量 最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，表现在过渡过程开始的第一个波峰。 超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。最大动态偏差是过程控制系统动态准确性的衡量指标。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 3）.余差残余偏差（稳态误差、静差） 是指过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值的差值。 它是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。 4）.调节时间ts和振荡频率 调节时间ts是从过渡过程开始到结束的时间。理论上它应该为无限长。一般认为当被控量进入其稳态值的?5%范围内，就算过渡过程已经结束，这时所需时间就是调节时间. 调节时间是过程控制系统快速性的指标。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 过渡过程的振荡频率是振荡周期的倒数，即 在同样的振荡频率下，衰减比越大则调节时间越短；当衰减比相同时，则振荡频率越高，调节时间越短。 振荡频率在一定程度上也可作为衡量过程控制系统快速性的指标。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 控制系统的单项品质指标小结 稳定性 衰减比n = 4:1~10:1最佳 准确性 余差C小好 最大偏差 A 小好 快速性 过渡时间 Ts 短好 振荡周期 T 短好 各品质指标之间既有联系、又有矛盾。例如，过分减小最大偏差，会使过渡时间变长。因此，应根据具体工艺情况分清主次，对生产过程有决定性意义的主要品质指标应优先予以保证。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 例：某发酵过程工艺规定操作温度为45±5℃，现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的曲线如下图所示，试确定该系统的稳态误差、衰减比、超调量和过渡过程时间。 解：稳态误差=41-40=1℃ 衰减比=4:1 超调量=（45-41）/41=9.75% 过渡过程时间=23min。 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * [例] 某换热器的温度控制系统给定值为200 ℃。 在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。试求最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间。 解： 最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差 C= 205-200 = 5℃ 衰减比 n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学电信学院 * * 振荡周期 T = 20 – 5 = 15 （min） 设被控变量进入稳态值的土2％，就认为过渡过程结束，则误差区域=205 ×（ ± 2％）＝ ± 4.1℃ 在新稳态值（205℃）两侧以宽度为±4.1℃画一区域（阴影线）。曲线进入时间点 Ts = 22min 第1章 过程控制系统概述 兰州理工大学