宋彤《过程控制工程》绪论.ppt

有自衡过程曲线 1.4.2.2 容量过程 ----- 多容过程 具有两个或两个以上容量设备构成的过程。 多容的相互关系： a. 无相互影响多容过程 b. 有相互影响多容过程 无相互影响双容过程 单容过程方框图 双容过程方框图 过程数学描述 传递函数 一阶特性 二阶特性 容器1 容器2 2）具有相互影响的双容过程 过程微分方程及拉氏变换 方框图 传递函数（二液位相对于系统输入Qi） 其中：T1=A1R1 ， T2=A2R2 ，影响因子：A1R2 1.4.3 反向响应过程 系统对阶跃信号的响应具有响应初期和响应终期的响应方向相反的性质 反向响应曲线 Y1(s)、Y2(s)： 干扰作用下产生的二相反方向的响应曲线 Y(s)：反向响应曲线 Y1(s)与Y2(s)的合成曲线 反向响应方框图 反向响应条件：相应初期有K2T1 K1 成立 反向响应数学描述 例：锅炉汽包水位对蒸汽输出变化的响应 输出流量增大——汽包内压力减小——溶解于水中的气体体积膨胀——液位上升（初期）——水大量蒸发——水位下降（终期） 液位变化分析 1.5 过程控制系统的分类 过程控制系统的分类方法有很多，每一种分类只反映出过程控制系统某一方面的特点。 按被控变量的名称分类 温度控制系统，压力控制系统，流量控制系统等 按控制系统完成的功能分类 单回路控制系统，串级控制系统，比值控制系统等 按被控变量的数量分类 单变量控制系统，多变量控制系统 按控制系统的结构分类 开环控制系统，闭环控制系统 控制系统中环节的任何一个信号，只要沿箭头方向流动，最终总会回到它的起始点，把这样的控制系统称为闭环控制系统。 不具备这种特性的控制系统则称为开环控制系统。 例： 过程工业控制中一般采用闭环控制 按照被控变量的给定值分类 定值控制，随动控制，程序控制 ① 定值控制系统 定值控制系统是一种被控变量的给定值始终固定不变的控制系统。 例：液位控制系统。 ② 随动控制系统 随动控制系统是一种被控变量的给定值随时间或按第三方要求不断变化的控制系统。 例如：NaOH稀释过程控制 为保证产品浓度要求水的流量要随着浓度为30%的氢氧化钠的流量变化而成比例变化。 本系统控制器的给定值是时时变化的浓度为30% 的NaOH的实际流量对应的信号， 被控变量（水流量）将随该信号的变化而变化。所以是一个随动控制系统。 给定值 ③ 程序控制系统（又称顺序控制系统） 程序控制系统是被控变量的给定值按预定的时间程序来变化的控制系统。 例如： 冶金工业中的金属热处理的温度控制 金属加热给定值都是按照预定的升温、恒温、降温等程序变化的，属于程序控制系统。 间歇式反应釜生产过程控制 加料预热段→反应升温段→恒温反应段→ →反应终止冷却降温段 →出料段 注意： 过程工业中随动控制的应用中，每一时间段中一般还存在定值控制的应用。 * * * * * * * ② 操纵变量(q)：(操作变量,控制变量) 执行装置直接调节改变的物理量。 如：液位控制系统例中：液体输出量， 换热器控制中：蒸汽流入量。 控制信号(u) 控制单元（控制器）发送给执行单元的信号。 如：液位控制系统例中：液位控制器的输出量， 换热器控制系统中：温度控制器的输出量。 ④ 给定值(r)： 根据工艺的要求，为被控变量规定的所要达到或保持状态对应的信号数值称为给定值（设定值）。 如：液位控制系统例中：设定正常液位高度为50% 换热器控制中：规定出口温度为150℃ ⑤ 偏差(e)： 在过程控制系统中通常把测量值减给定值称为偏差。 ⑥ 干扰（扰动）变量(f)： 除操纵变量外，作用于对象并使被控变量发生变化的因素称为干扰（扰动）。 如：液位控制例中的液体流入量， 换热器例中蒸汽压力、冷物流流量及温度等 1.3 控制系统评价指标 阶跃响应性能指标 评价控制系统性能 偏差积分性能指标 指导控制系统整定 性能指标 ① 阶跃响应性能指标 阶跃响应曲线 随动控制 定值控制 超调量（最大偏差）： 超调量(最大动态偏差)是反映控制系统对干扰的瞬间响应或瞬间偏离程度的衡量量，是衡量系统可行性的指标。 随动控制系统(超调量)： 描述式： 定义：系统最大振幅与最终稳态值之比的百分数。 定值控制系统 一般采用最大动态偏差（