礦大(北京)儀表與自動(dòng)化_6(3學(xué)時(shí))

1、第六章第六章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)Chapter 6 simple control system 基本要求：基本要求：1、掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。、掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。2、掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選、掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。擇的一般原則。3、了解各種基本控制規(guī)律特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。、了解各種基本控制規(guī)律特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。4、掌握控制器的正作用、反作用確定的方法。、掌握控制器的正作用、反作用確定的方法。5、掌握控制器參數(shù)工程整定的方法。、掌握控制器參數(shù)工程整定的方法。 Requirements：1. The structure,

2、composition and function of simple control system2. Basic selection principle of manipulated variable, operation variable in simple control system3. Characteristics and application of basic control law4. Confirm the methods of positive and negative effects of controller5. Engineering setting methods

3、 of controller parameters第一節(jié)第一節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)：通常是指一個(gè)測(cè)量元件、變送器、一個(gè)控通常是指一個(gè)測(cè)量元件、變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)載熱體載熱體冷流體冷流體換熱器換熱器液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)被控變量被控變量控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量變送環(huán)節(jié)測(cè)量變送環(huán)節(jié)干擾干擾偏差偏差給定值給定值水槽水槽簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化儀表少，投資小，維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自

4、動(dòng)化儀表少，投資小，維護(hù)方便，作用廣泛。作用廣泛。 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。： 測(cè)量變送環(huán)節(jié)測(cè)量變送環(huán)節(jié) 控制器控制器 執(zhí)行器執(zhí)行器 被控對(duì)象被控對(duì)象1 1、被控變量含義、被控變量含義：生產(chǎn)過程中，希望借助自動(dòng)控制保生產(chǎn)過程中，希望借助自動(dòng)控制保持恒定值的變量稱為持恒定值的變量稱為被控變量被控變量。2 2、如何選擇被控變量、如何選擇被控變量第二節(jié)第二節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、被控變量的選擇被控變量的選擇使生產(chǎn)過程自動(dòng)按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，并使工藝使生產(chǎn)過程自動(dòng)按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，并使工藝參數(shù)保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上參數(shù)保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)

5、值上(或按預(yù)定規(guī)律變化或按預(yù)定規(guī)律變化)“關(guān)鍵關(guān)鍵”變量：對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及生產(chǎn)過變量：對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的安全具有決定作用的變量程的安全具有決定作用的變量?jī)煞N控制類型：兩種控制類型：直接指標(biāo)控制直接指標(biāo)控制和和間接指標(biāo)控制間接指標(biāo)控制當(dāng)質(zhì)量指標(biāo)信號(hào)缺少檢測(cè)手段、信號(hào)微弱、滯當(dāng)質(zhì)量指標(biāo)信號(hào)缺少檢測(cè)手段、信號(hào)微弱、滯后很大時(shí)，可選取與直接質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)后很大時(shí)，可選取與直接質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系而反應(yīng)又快的變量做為間接控制指標(biāo)。關(guān)系而反應(yīng)又快的變量做為間接控制指標(biāo)。精餾過程示意圖精餾過程示意圖苯甲苯的苯甲苯的T-x圖圖TDXD%苯甲苯的苯甲苯的P-x圖圖PMPaXD%塔頂餾出

6、物組分純度塔頂餾出物組分純度XD、塔頂溫度、塔頂溫度TD、塔頂壓力、塔頂壓力P三三者之間的關(guān)系為：者之間的關(guān)系為： XD= f(TD，P)，兩個(gè)獨(dú)立變量。，兩個(gè)獨(dú)立變量。被控變量選擇原則：被控變量選擇原則： 要有代表性要有代表性。被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能。被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般都是工藝過程中比較重要的變量。反映工藝操作狀態(tài)，一般都是工藝過程中比較重要的變量。 必要性必要性。選擇變化比較頻繁的變量。選擇變化比較頻繁的變量。 滯后要小滯后要小。盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。當(dāng)無法獲得。盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。當(dāng)無法獲得直接指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量

7、和變送環(huán)節(jié)滯后很大時(shí)，可選擇與直接指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量和變送環(huán)節(jié)滯后很大時(shí)，可選擇與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。 靈敏度要高靈敏度要高。被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來，并具有足夠大的。被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來，并具有足夠大的靈敏度。靈敏度。 應(yīng)該獨(dú)立可控應(yīng)該獨(dú)立可控。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的被控變量應(yīng)避免和其他控。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的被控變量應(yīng)避免和其他控制系統(tǒng)的被控變量有關(guān)聯(lián)（耦合制系統(tǒng)的被控變量有關(guān)聯(lián)（耦合) )關(guān)系。關(guān)系。 必須考慮工藝的合理性。必須考慮工藝的合理性。 成本要低成本要低。選擇被控變量時(shí)，必須考慮內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。選擇被控變量時(shí)，必須考慮內(nèi)

8、儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。1 1、操縱變量：、操縱變量：在自控系統(tǒng)中，用來克服干擾對(duì)被控在自控系統(tǒng)中，用來克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量為變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量為操縱變量操縱變量。二、操縱變量的選擇操縱變量的選擇 ：Q入入T入入X入入QZFTH被控變量被控變量T靈靈影響提餾段溫度的各種因素影響提餾段溫度的各種因素被控對(duì)象被控對(duì)象原則上，原則上，在諸多影響被控變量在諸多影響被控變量的輸入中選擇一個(gè)對(duì)被控變量的輸入中選擇一個(gè)對(duì)被控變量影響顯著影響顯著而且而且可控性良好可控性良好的輸?shù)妮斎胱鳛槿胱鳛榭刂谱兞靠刂谱兞亢?，其它所有后，其它所有未被選中的輸入則成為系統(tǒng)的未被選中的輸入則成為系統(tǒng)的

9、干擾變量干擾變量。 精餾流程圖精餾流程圖冷卻水冷卻水TDp進(jìn)料進(jìn)料 Q入入，X入入，T入入回流回流F塔底產(chǎn)品塔底產(chǎn)品塔頂產(chǎn)品塔頂產(chǎn)品QZ蒸汽蒸汽TH不可控不可控進(jìn)料成分進(jìn)料成分X X入入 不可控不可控進(jìn)料溫度進(jìn)料溫度T T入入 可控可控 回流流量回流流量Q Q回回 ( (不可控不可控) )回流溫度回流溫度T T回回可控可控 加熱蒸汽流量加熱蒸汽流量Q Q蒸蒸( (不可控不可控) )冷凝器冷卻溫度冷凝器冷卻溫度 不可控不可控塔塔 壓壓不可控不可控進(jìn)料流量進(jìn)料流量Q Q入入T靈靈如何從眾多影響因素中找出操縱如何從眾多影響因素中找出操縱變量？變量？ 1）因素分類）因素分類：可控與不可控。其可控與不可

10、控。其中只有回流量與蒸汽流量可控。中只有回流量與蒸汽流量可控。 2）可控的及時(shí)性與顯著性）可控的及時(shí)性與顯著性。 蒸蒸汽流量及時(shí)、顯著。汽流量及時(shí)、顯著。 3）其它因素：）其它因素：節(jié)能，投資，勞動(dòng)節(jié)能，投資，勞動(dòng)強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。 2 2、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響干擾變量由干擾變量由干擾通道干擾通道施加給對(duì)象，使被控變量偏離給定施加給對(duì)象，使被控變量偏離給定值；而操縱變量由值；而操縱變量由控制通道控制通道施加到對(duì)象上，使被控變量施加到對(duì)象上，使被控變量恢復(fù)到給定值，兩者相互矛盾。它們對(duì)被控變量的影響恢復(fù)到給定值，兩者相互矛盾。它們對(duì)被控變量的影響與對(duì)象的特性有

11、關(guān)。與對(duì)象的特性有關(guān)。 干擾通道與控制通道的關(guān)系干擾通道與控制通道的關(guān)系(1) (1) 對(duì)象靜態(tài)特性（放大系數(shù)對(duì)象靜態(tài)特性（放大系數(shù)K Ko o）的影響）的影響希望希望控制通道的放大系數(shù)控制通道的放大系數(shù)Ko要大些，干擾通道的放大系要大些，干擾通道的放大系數(shù)數(shù)Kf要小些。所以選擇放大系數(shù)大的可控變量為操縱變要小些。所以選擇放大系數(shù)大的可控變量為操縱變量。量。(2) (2) 對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的影響對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的影響 1）控制通道控制通道的的時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)要小些，靈敏及時(shí)。要小些，靈敏及時(shí)。 2）控制通道控制通道的的純滯后時(shí)間純滯后時(shí)間要盡量小，圖要盡量小，圖6-10。 3）干擾通道干擾通道的的時(shí)間

12、常數(shù)時(shí)間常數(shù)要盡量大，延緩干擾，圖要盡量大，延緩干擾，圖6-11。 4）干擾通道干擾通道存在純滯后存在純滯后，只要控制通道不滯后，通常不會(huì)，只要控制通道不滯后，通常不會(huì)影響控制質(zhì)量。影響控制質(zhì)量。 3 3、 操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇原則 （總結(jié)）（總結(jié)） 1）操縱變量在工藝上操縱變量在工藝上可控可控； 2）操縱變量比其它干擾變量的影響操縱變量比其它干擾變量的影響更靈敏更靈敏。為此操。為此操縱變量的放大系數(shù)適當(dāng)大，時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小，而縱變量的放大系數(shù)適當(dāng)大，時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小，而 干擾通干擾通道的放大系數(shù)小，時(shí)間常數(shù)大。道的放大系數(shù)小，時(shí)間常數(shù)大。 3）除自動(dòng)化要求外，除自動(dòng)化要求外，綜合考慮

13、綜合考慮工藝合理性，生產(chǎn)經(jīng)工藝合理性，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。濟(jì)性。 1 1、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù) 測(cè)量元件本身具有一定的時(shí)間常數(shù)，測(cè)量元件本身具有一定的時(shí)間常數(shù)，造成造成測(cè)量的滯后測(cè)量的滯后;當(dāng)被控變量發(fā)生變化時(shí)，由于測(cè)量值與真實(shí)值不等，控當(dāng)被控變量發(fā)生變化時(shí)，由于測(cè)量值與真實(shí)值不等，控制器收到的是失真信號(hào)，必然造成控制質(zhì)量的惡化。制器收到的是失真信號(hào)，必然造成控制質(zhì)量的惡化。 三、測(cè)量元件特性的影響測(cè)量元件特性的影響圖中，圖中，Z：被控變量；：被控變量； y：測(cè)量值：測(cè)量值 選擇快速測(cè)量元件選擇快速測(cè)量元件。當(dāng)測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)小于對(duì)象的。當(dāng)測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)小于對(duì)象的1/101/1

14、0時(shí)，對(duì)控制質(zhì)量影響不大。時(shí)，對(duì)控制質(zhì)量影響不大。 正確選擇測(cè)量元件的安裝位置正確選擇測(cè)量元件的安裝位置。自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以溫。自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以溫度測(cè)量元件和成分分析的取樣裝置所引起的測(cè)量滯后為最度測(cè)量元件和成分分析的取樣裝置所引起的測(cè)量滯后為最大。通常測(cè)量單元件應(yīng)選擇在最具代表性，響應(yīng)最靈敏、大。通常測(cè)量單元件應(yīng)選擇在最具代表性，響應(yīng)最靈敏、最迅速的位置安裝，應(yīng)避免將其安裝在死角或易掛料結(jié)焦最迅速的位置安裝，應(yīng)避免將其安裝在死角或易掛料結(jié)焦的地方。分析取樣則應(yīng)在溫度比較穩(wěn)定，離設(shè)備較近之處，的地方。分析取樣則應(yīng)在溫度比較穩(wěn)定，離設(shè)備較近之處，盡量減小純滯后。盡量減小純滯后。 正確使用微分器

15、。正確使用微分器。正確使用微分器，合理引入微分特性正確使用微分器，合理引入微分特性的超前作用，對(duì)克服測(cè)量滯后，改善控制質(zhì)量是一種有效的超前作用，對(duì)克服測(cè)量滯后，改善控制質(zhì)量是一種有效的方法。的方法。 2 2、測(cè)量元件的純滯后、測(cè)量元件的純滯后 測(cè)量元件的純滯后是測(cè)量元件的純滯后是由安裝位置的不合適而引起由安裝位置的不合適而引起的，的，它必然影響控制質(zhì)量。故在安裝時(shí)，要盡量減少純滯后，它必然影響控制質(zhì)量。故在安裝時(shí)，要盡量減少純滯后，對(duì)于大純滯后的系統(tǒng)，則必須采用復(fù)雜控制系統(tǒng)。對(duì)于大純滯后的系統(tǒng)，則必須采用復(fù)雜控制系統(tǒng)。pH值控制系統(tǒng)示意圖值控制系統(tǒng)示意圖0 l1 l2 V1 V2 + 3 3、

16、信號(hào)的傳送滯后、信號(hào)的傳送滯后包括包括：測(cè)量信號(hào)的傳送滯后測(cè)量信號(hào)的傳送滯后與與控制信號(hào)的傳送滯后控制信號(hào)的傳送滯后。 一般電信號(hào)的傳送滯后可忽略不計(jì)，而氣動(dòng)信號(hào)一般電信號(hào)的傳送滯后可忽略不計(jì)，而氣動(dòng)信號(hào)傳送滯后較大，影響控制質(zhì)量。故傳送滯后時(shí)間要盡傳送滯后較大，影響控制質(zhì)量。故傳送滯后時(shí)間要盡量?。毫啃。?一般氣壓信號(hào)管路不超過一般氣壓信號(hào)管路不超過300m ，直徑不小于，直徑不小于6mm；用閥門定位器或氣動(dòng)繼電器增大功率。用閥門定位器或氣動(dòng)繼電器增大功率。盡量采用電信號(hào)傳遞。盡量采用電信號(hào)傳遞。 1 1、控制器控制規(guī)律的確定、控制器控制規(guī)律的確定 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)投運(yùn)前，被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置

17、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)投運(yùn)前，被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置和執(zhí)行器三部分（合稱和執(zhí)行器三部分（合稱廣義對(duì)象廣義對(duì)象）的特性已經(jīng)確定，）的特性已經(jīng)確定，此時(shí)的工作是進(jìn)行控制規(guī)律的選擇以及工程參數(shù)的整此時(shí)的工作是進(jìn)行控制規(guī)律的選擇以及工程參數(shù)的整定，以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。定，以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。四、控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制器(LC或或TC)執(zhí)行器執(zhí)行器 (控制閥控制閥)被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量、變送環(huán)節(jié)測(cè)量、變送環(huán)節(jié)（LT或或TT）被控變量被控變量干擾干擾偏差偏差設(shè)定值設(shè)定值廣義對(duì)象廣義對(duì)象 特點(diǎn)特點(diǎn)：輸出與偏差成比例，抗干擾強(qiáng)，控制及時(shí)，過輸出與偏差成比例，抗干擾

18、強(qiáng)，控制及時(shí)，過渡時(shí)間短，純比例控制有余差。渡時(shí)間短，純比例控制有余差。適用適用：控制通道滯后小，負(fù)荷變化不大。允許有余差，控制通道滯后小，負(fù)荷變化不大。允許有余差，主要用于允許余差的液位與蒸汽壓力的控制。主要用于允許余差的液位與蒸汽壓力的控制。(1)(1) 比例控制器比例控制器 比例控制器規(guī)律比例控制器規(guī)律： 輸入輸入p=Kpe(輸出偏差輸出偏差) 可調(diào)參數(shù)可調(diào)參數(shù)： 放大系數(shù)放大系數(shù)Kp 或比例度或比例度 中間儲(chǔ)槽的液位、精餾塔塔釜液位、蒸汽壓力控制系統(tǒng)中間儲(chǔ)槽的液位、精餾塔塔釜液位、蒸汽壓力控制系統(tǒng) (2) (2) 比例積分控制比例積分控制 控制規(guī)律控制規(guī)律： 可調(diào)參數(shù)可調(diào)參數(shù)：放大系數(shù)

19、放大系數(shù)Kp和積分時(shí)間和積分時(shí)間TI特點(diǎn)特點(diǎn)：無余差，但穩(wěn)定性降低；無余差，但穩(wěn)定性降低； 加大比例度來提高穩(wěn)定性時(shí)，過渡時(shí)間延長(zhǎng)。加大比例度來提高穩(wěn)定性時(shí)，過渡時(shí)間延長(zhǎng)。適用適用：控制滯后小，負(fù)荷變化不大，不允許余差。控制滯后小，負(fù)荷變化不大，不允許余差。流量、壓力和要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng)流量、壓力和要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng) (3) 比例積分微分控制器比例積分微分控制器 控制規(guī)律控制規(guī)律： 可調(diào)參數(shù)可調(diào)參數(shù)：KP TI TD特點(diǎn)特點(diǎn)：克服對(duì)象的滯后，穩(wěn)定性好，無余差?？朔?duì)象的滯后，穩(wěn)定性好，無余差。 適用適用：容量滯后較大，負(fù)荷變化大，控制質(zhì)量要求容量滯后較大，負(fù)荷變化大，控制質(zhì)量要求較高的

20、系統(tǒng)。溫度控制與成分控制應(yīng)用較多。較高的系統(tǒng)。溫度控制與成分控制應(yīng)用較多。目前生產(chǎn)的模擬式控制器一般都同時(shí)具有目前生產(chǎn)的模擬式控制器一般都同時(shí)具有P、I、D三三種作用。實(shí)際使用時(shí)，只要設(shè)種作用。實(shí)際使用時(shí)，只要設(shè)TD=0，成為，成為 PI，再設(shè)，再設(shè)TI =，則變?yōu)椋瑒t變?yōu)?P 控制器?？刂破?。 2 2、控制器正反作用的確定、控制器正反作用的確定 保證整個(gè)控制系統(tǒng)形成負(fù)反饋。保證整個(gè)控制系統(tǒng)形成負(fù)反饋。 在控制系統(tǒng)中，控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件及在控制系統(tǒng)中，控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件及執(zhí)行器都有各自的作用方向，一般被控對(duì)象、測(cè)量元執(zhí)行器都有各自的作用方向，一般被控對(duì)象、測(cè)量元件及執(zhí)行器的作用

21、方向是固定的，因此為了使系統(tǒng)構(gòu)件及執(zhí)行器的作用方向是固定的，因此為了使系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋，應(yīng)對(duì)控制器的正反作用進(jìn)行調(diào)整。成負(fù)反饋，應(yīng)對(duì)控制器的正反作用進(jìn)行調(diào)整。 所謂作用方向，就是指輸入變化后，輸出的變化方所謂作用方向，就是指輸入變化后，輸出的變化方向。當(dāng)向。當(dāng)輸入增加輸入增加時(shí)，時(shí)，輸出也增加輸出也增加，則稱該環(huán)節(jié)為，則稱該環(huán)節(jié)為“正正作用作用”方向；反之，當(dāng)環(huán)節(jié)的輸人增加時(shí)，輸出減小，方向；反之，當(dāng)環(huán)節(jié)的輸人增加時(shí)，輸出減小，則稱該環(huán)節(jié)為則稱該環(huán)節(jié)為“反反作用作用”方向。方向。何謂何謂“正正”、“反反”作用？作用？控制器正控制器正 反作用選擇的基本原則反作用選擇的基本原則控制器正控制器正 反作

22、用選擇的步驟反作用選擇的步驟:1)1)判斷被控對(duì)象的正反作用方向，由工藝機(jī)理確定判斷被控對(duì)象的正反作用方向，由工藝機(jī)理確定 ；2)2)判斷執(zhí)行器的正反作用方向，由工藝安全條件選定，其選判斷執(zhí)行器的正反作用方向，由工藝安全條件選定，其選擇原則：控制信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全；擇原則：控制信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全； 3)3)確定廣義對(duì)象的正反作用方向，確定廣義對(duì)象的正反作用方向，一般一般測(cè)量變送環(huán)節(jié)為正作測(cè)量變送環(huán)節(jié)為正作用方向用方向，根據(jù)被控對(duì)象和執(zhí)行器的作用方向，確定廣義對(duì)象，根據(jù)被控對(duì)象和執(zhí)行器的作用方向，確定廣義對(duì)象的正反作用方向；的正反作用方向；4)4)確定控制

23、器的正反作用方向，廣義對(duì)象正作用方向，則控確定控制器的正反作用方向，廣義對(duì)象正作用方向，則控制器應(yīng)選擇為反作用，反之亦然。制器應(yīng)選擇為反作用，反之亦然。被控變量被控變量控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量變送環(huán)節(jié)測(cè)量變送環(huán)節(jié)干擾干擾偏差偏差設(shè)定值設(shè)定值廣義對(duì)象廣義對(duì)象 對(duì)象對(duì)象 正作用正作用 執(zhí)行器執(zhí)行器 正作用正作用 控制器控制器 反作用反作用加熱爐出口溫度控制加熱爐出口溫度控制液位控制液位控制 對(duì)象對(duì)象 反作用反作用 執(zhí)行器執(zhí)行器 正作用正作用 控制器控制器 正作用正作用對(duì)象對(duì)象操縱變量操縱變量被控變量被控變量 控制器參數(shù)的整定控制器參數(shù)的整定：按照已定的控制方案，求取使控按照已定

24、的控制方案，求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。 包括：包括：TI，TD，KP；最好的控制質(zhì)量最好的控制質(zhì)量： 根據(jù)根據(jù)的控制質(zhì)量。的控制質(zhì)量。 對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)來說，一般希望過渡過程呈對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)來說，一般希望過渡過程呈4:1至至10:1的衰減振蕩過程。的衰減振蕩過程。 第三節(jié)第三節(jié) 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定參數(shù)整定方法參數(shù)整定方法：理論計(jì)算、工程整定（又叫經(jīng)驗(yàn)：理論計(jì)算、工程整定（又叫經(jīng)驗(yàn)整定方法）。整定方法）。工程整定法工程整定法分為分為臨界比例度法、衰臨界比例度法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)湊試法減曲線法、經(jīng)驗(yàn)湊試法） 比例度越大，過渡過程曲線越平比例

25、度越大，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大。穩(wěn)，但余差也越大。減小比例度，可以減少余差，但減小比例度，可以減少余差，但使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。比例度減小到某一數(shù)值，過渡過比例度減小到某一數(shù)值，過渡過程產(chǎn)生等幅振蕩，此時(shí)的比例度程產(chǎn)生等幅振蕩，此時(shí)的比例度稱為稱為臨界比例度臨界比例度 k。 比例度小于比例度小于 k時(shí)，時(shí)，Kp明顯增大，明顯增大，出現(xiàn)發(fā)散振蕩。出現(xiàn)發(fā)散振蕩。 比例度對(duì)過渡過程的影響比例度對(duì)過渡過程的影響：比例度對(duì)過渡過程的影響圖比例度對(duì)過渡過程的影響圖 Kp=a/b 1 1、臨界比例度法、臨界比例度法（等幅振蕩法） 通過實(shí)驗(yàn)得到通過實(shí)驗(yàn)得到臨界比例度臨界比例度 k 和和

26、臨界周期臨界周期Tk，再，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系求出各參數(shù)值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系求出各參數(shù)值。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，先在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔脤⒖刂破髯優(yōu)榧儽壤饔?( (設(shè)設(shè)T TI I =，T TD D=0=0) ) ，在干擾作用下，從大到小逐漸，在干擾作用下，從大到小逐漸改變改變控制控制器的器的比例度比例度，直到系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩直到系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩，記下此時(shí)的臨界，記下此時(shí)的臨界比例度比例度 k k 和臨界周期和臨界周期T Tk k 。按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。Tkttfy臨界振蕩過程臨界振蕩過程比較簡(jiǎn)單方便，容易掌握和判斷，適用于一般的控制比較簡(jiǎn)單方便，容易掌握和判斷，適

27、用于一般的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 臨界比例度法對(duì)比例度很小的系統(tǒng)不適用；臨界比例度法對(duì)比例度很小的系統(tǒng)不適用； 工藝上不充許產(chǎn)生等幅振蕩的系統(tǒng)不適用。工藝上不充許產(chǎn)生等幅振蕩的系統(tǒng)不適用。表表7-1 臨界比例度法參數(shù)計(jì)算公式表臨界比例度法參數(shù)計(jì)算公式表特點(diǎn)：特點(diǎn)：0.1Tk1.8k比例微分比例微分0.125Tk 0.5Tk 1.7k 比例積分微分比例積分微分0.85Tk 2.2k 比例積分比例積分2k 比例比例微分時(shí)間微分時(shí)間(min)積分時(shí)間積分時(shí)間(min)比例度比例度%控制作用控制作用2、衰減曲線法、衰減曲線法 通過使系統(tǒng)產(chǎn)生通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩衰減振蕩來整定控制器參數(shù)。來整定控制器參數(shù)。

28、在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，先先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，將控制器變?yōu)榧儽壤饔茫⒈壤阮A(yù)置在較大的數(shù)值上，并將比例度預(yù)置在較大的數(shù)值上，在達(dá)到穩(wěn)定后在達(dá)到穩(wěn)定后，用，用改變給定值的方法加入階躍干擾，觀察被控變量記錄改變給定值的方法加入階躍干擾，觀察被控變量記錄曲線的衰減比，曲線的衰減比，然后然后從大到小改變比例度，直到出現(xiàn)從大到小改變比例度，直到出現(xiàn) 4 : 1的衰減比的衰減比為止；記下此時(shí)的比例度為止；記下此時(shí)的比例度 s，并從曲線，并從曲線上得到衰減周期上得到衰減周期Ts，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，求出參數(shù)值。，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，求出參數(shù)值。 4:1和和10:1衰減振蕩過程衰減振蕩過程0.

29、1Ts 0.3Ts 0.8S 比例積分微分比例積分微分0.5Ts 1.2S 比例積分比例積分S 比例比例微分時(shí)間微分時(shí)間(min)積分時(shí)間積分時(shí)間(min)比例度比例度%控制作用控制作用 4 : 1衰減法參數(shù)計(jì)算公式表衰減法參數(shù)計(jì)算公式表 0.4 T升升 1.2T升升 0.8S 比例積分微分比例積分微分2T升升 1.2S 比例積分比例積分S 比例比例微分時(shí)微分時(shí)間間(min)積分時(shí)間積分時(shí)間(min)比例度比例度%控制作用控制作用10 : 1衰減法參數(shù)計(jì)算公式表衰減法參數(shù)計(jì)算公式表 采用衰減法注意：采用衰減法注意：1）干擾幅值不能太大，一般為額定值的干擾幅值不能太大，一般為額定值的5%2）工藝參數(shù)穩(wěn)定后，才能施加干擾；否則得不到正確工藝參數(shù)穩(wěn)定后，才能施加干擾；否則得不到正確的的s和和Ts 。3）對(duì)反應(yīng)快的系統(tǒng)，得到嚴(yán)格的對(duì)反應(yīng)快的系統(tǒng)，得到嚴(yán)格的4:1曲線困難，以被控曲線困難，以被控變