过程控制工程第一章单回路控制系统.ppt

例子： 离心泵输出管线上的流量和压力控制控制系统 流量和压力控制系统存在关联，可采用控制器参数整定的方法，拉开各自的工作频率。 若流量控制重要，可使流量控制器敏感些（减小比例度，减小微分时间），这样，系统出现扰动，流量系统快速调整，然后，压力系统再缓慢控制。 反之亦然。 1.7.3 削弱或消除系统间关联的方法 PC FC 单回路反馈控制系统 1.1 单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4 控制阀的选择 1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择 1.7 系统的关联及其消除方法 1.8 单回路系统的投运和整定 实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究 第1章 教学进程 原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈） 1.8 单回路系统投运和整定 控制器正反作用的确定 Gc(s) Gv(s) Go(s) Gm(s) R(s) E(s) Y(s) 根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、 测量变送器Gm(s)的正反作用， 保证：总符号为负， 确定：控制器Gc(s)的符号。 正：输入信号?，输出信号? 负：输入信号? ，输出信号? ● 对象、控制阀、测量变送装置 ● 若控制阀为气闭式，膜 头压力增大阀门关小 ● 对象特性，输出流量F2 增大，液位L减小 ● 测量变送 ● 控制器符号应该为负， 即反作用 LC 水槽液位控制系统 1.8 单回路系统投运和整定 一般，对于仪表控制器，都带有正反作用开关， 对于计算机控制，可以通过程序设置 1.8 单回路系统投运和整定 1.8.1 控制系统投运 ● 关键是自动和手动的切换 要求，必须保证是无扰动切换 手动：通过控制器，手动给出控制器的输出， 手动输出 自动：控制器根据偏差，自动计算给出控制 器的输出，自动输出 无扰动切换 手动时，自动输出跟踪手动输出 自动时，手动输出跟踪自动输出 1.8.1 控制系统投运 双向平衡无扰动切换 ● 电动III型、I系列、EK系列 ● 电动II型 一般，仪表控制器带有自动/手动切换开关，计算机控制时，也必须设置这样的开关 1.8.2 控制系统整定 目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器） PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。 一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置 ●整定的目的 对象特性、控制方案、干扰的形式和大小、 控制器参数整定 选择什么样的控制系统性能指标 常见的，如4：1衰减等，根据不同的实际情 况，有所不同。 ● 整定方法 两类：理论计算和工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 ●理论整定方法 基于控制原理的计算方法（时域法、频域法、根轨迹法等） 例子： 已知一广义对象传递函数为： 采用纯比列控制器，过渡过程4:1衰减，求 ?。 ●工程整定方法 理论整定方法，必须要求已知各个环节的传递函数，对于一般的实际问题，难于满足。另外，理论计算也比较烦琐，工程上一般不采用。 工程整定方法，直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。经验方法，简单、方便，易于掌握，工程实际中广泛采用。 1.8.2 控制系统整定 （1）临界比例度法 步骤： ●系统闭环 ●TI最大、TD最小 （没有积分、微分作用） ●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一 次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y 的变化 ●若Y衰减振荡，则继续减小δ；若Y发散振荡，则应增大δ ●当Y出现等幅振荡（临界振荡），此时δk称为临界比例度， 振荡周期Tk称为临界周期。 工程整定方法 1.8.2 控制系统整定 有了δk和Tk后，按经验公式确定δ、Ti、TD，按此参数可使控制系统呈4：1衰减。若还有差距，可适当调整δ 1.8.2 控制系统整定 0 t Tk 等幅振荡曲线 临界周期 ? δ% Ti，min TD，min P 2δk ? ? PI 2.2δk 0.85Tk ? PID 1.7δk 0.5Tk 0.13Tk 1.8.2 控制系统整定 表1-5 临界比例度整定控制器参数经验公式 临界比例度法优点： 应用简单 缺点：有些实际系统不允许进行等幅振荡测试，另外，对象也必须是二阶以上系统，或是一阶加纯滞后的对象，否则，不能出现振荡。 （2）衰减曲线法 与临界法类似 4：1衰减曲线： ●比例度δ放到100%（K=1）