過(guò)程控制第三章(簡(jiǎn)單控制系統(tǒng))

1、過(guò)程控制 第三章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是指單輸入是指單輸入- -單輸出單輸出（SISOSISO）的線性控制系統(tǒng)，是控制系）的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。統(tǒng)的基本形式?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則基本準(zhǔn)則是力求簡(jiǎn)單、是力求簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)和保證控制效果。可靠、經(jīng)濟(jì)和保證控制效果。3.1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)（單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)）：被控對(duì)象、檢測(cè)變送單元、控制器和調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。占控制回路的80%，往往作為最底層的控制系統(tǒng)。儲(chǔ)液罐液位控制系統(tǒng)儲(chǔ)液罐液位控制系統(tǒng)一般用在兩個(gè)過(guò)程單元之間傳輸流體的中間存儲(chǔ)器 控制目標(biāo)：從維持生產(chǎn)平衡考

2、慮，保持h=hsp(給定值或設(shè)定值)。輸入變量：搞清楚操縱變量和擾動(dòng)變量（Qi和Q0），操縱變量的選擇取決于過(guò)程單元1和2所進(jìn)行的操作。輸出變量（被控變量）：也稱測(cè)量變量，液位h?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)（兩種方案）（1）方案1-操縱變量為入口流量Qi,出口流量Q0為擾動(dòng)變量方案1方框圖過(guò)程1為水解去離子過(guò)程過(guò)程2為蒸汽產(chǎn)生過(guò)程（2）方案2-操縱變量為出口流量Q0,入口流量Qi為擾動(dòng)變量方案2方框圖過(guò)程單元1產(chǎn)生化學(xué)混合物，通過(guò)中間存儲(chǔ)罐，送至過(guò)程單元2進(jìn)行進(jìn)一步處理?？刂品桨缚刂品桨? 1和和2 2的各環(huán)節(jié)增益特性判斷和選擇的各環(huán)節(jié)增益特性判斷和選擇注意注意：1、調(diào)節(jié)閥的、調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)氣開氣關(guān)特性

3、特性2、控制器的、控制器的正反正反作用作用兩個(gè)方案?jìng)鬟f函數(shù)每個(gè)環(huán)節(jié)增益的判斷方法： （1）測(cè)量變送環(huán)節(jié)：輸入為被控變量，輸出為測(cè)量值的環(huán)節(jié)。h增加，hm也增加，Gm1(s)和Gm2(s)增益為正。（2）調(diào)節(jié)閥環(huán)節(jié)：輸入為氣壓信號(hào)，輸出為操縱變量的環(huán)節(jié)。對(duì)于方案1，操縱變量選的是入口流量，考慮實(shí)際情況調(diào)節(jié)閥為氣開型（有氣則開，無(wú)氣則關(guān)），Gv1(s)增益為正； 對(duì)于方案2，操縱變量選的是出口流量，考慮實(shí)際情況調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)型（有氣則關(guān)，無(wú)氣則開），Gv1(s)增益為負(fù)；（3）被控對(duì)象環(huán)節(jié)：輸入為操縱變量，輸出為被控變量的環(huán)節(jié)。對(duì)于方案1，操縱變量為入口流量，調(diào)節(jié)閥安裝在儲(chǔ)液罐入口，Qi增加，h也增

4、加，被控對(duì)象Gp1(s)增益為正；對(duì)于方案2，操縱變量為出口流量，調(diào)節(jié)閥安裝在儲(chǔ)液罐出口，Qo增加，h減少，被控對(duì)象Gp2(s)增益為負(fù)；（4）控制器環(huán)節(jié)：可看成設(shè)定值不變僅以測(cè)量值為輸入、控制器輸出為輸出的環(huán)節(jié)。對(duì)于方案1，外部擾動(dòng)導(dǎo)致hm增大時(shí)，應(yīng)減少Q(mào)i來(lái)降低液位，由于調(diào)節(jié)閥為氣開型，此時(shí)控制器輸出信號(hào)（氣壓Pv）應(yīng)減小,為保證閉環(huán)構(gòu)成負(fù)反饋，控制器應(yīng)為反作用。對(duì)于方案2，外部擾動(dòng)導(dǎo)致hm增大時(shí)，應(yīng)增大Q0來(lái)降低液位，由于調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)型，此時(shí)控制器輸出信號(hào)（氣壓Pv）應(yīng)減小,為保證閉環(huán)構(gòu)成負(fù)反饋，控制器也應(yīng)為反作用。3.1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成控制目標(biāo)：控制目標(biāo)：工藝

5、介質(zhì)出口溫度達(dá)到規(guī)定的溫度。輸入變量：輸入變量：工藝介質(zhì)流量、工藝介質(zhì)入口溫度、蒸汽流量和蒸汽溫度蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成控制方案：控制方案：調(diào)節(jié)加熱蒸汽流量來(lái)控制工藝介質(zhì)出口溫度蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)操縱變量擾動(dòng)變量QF、Tv被控變量測(cè)量變送環(huán)節(jié)（Gm(s)）：增益為正；調(diào)節(jié)閥環(huán)節(jié)（Gv(s)）：氣關(guān)型，增益為負(fù)；被控對(duì)象環(huán)節(jié)（Gp(s)）：增益為正；控制器環(huán)節(jié)（Gc(s)）：正作用。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的構(gòu)成（單回路控制系統(tǒng)，控制目標(biāo)通過(guò)調(diào)節(jié)操縱變量來(lái)保持在設(shè)定值）：被控對(duì)象、檢測(cè)變送單元、執(zhí)行器和控制器組成。設(shè)

6、定值控制變量被控對(duì)象：指被控制的生產(chǎn)裝置、設(shè)備或過(guò)程。檢測(cè)變送單元：用于測(cè)量被控變量，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。執(zhí)行器：常用的調(diào)節(jié)閥，直接用于控制操縱變量的變化。控制器：用于將檢測(cè)變送單元的輸出信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，按一定控制規(guī)律對(duì)其偏差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出到執(zhí)行器上。具體變量術(shù)語(yǔ)：（1）被控變量（ Controlled Variable,CV）或受控變量（ Processed Variable,PV）:它是指被控對(duì)象需要維持在其理想值的工藝變量，如儲(chǔ)液罐的液位，蒸汽加熱器工藝介質(zhì)的出口溫度，常用的被控變量包括：液位、溫度、壓力、流量、成份等實(shí)際物理量。（2）設(shè)定值（Setpo

7、int，SP）：它是指被控變量要求達(dá)到的期望值，作為控制器的參考輸入信號(hào)，如期望液位高度，工藝介質(zhì)期望的出口溫度。一般設(shè)定值與工藝要求有關(guān)。（3）操縱變量（Manipulated Variable,MV）:通常是由執(zhí)行器控制的某一工藝流量，如前面的入口流量、出口流量、蒸汽流量等。操縱變量對(duì)被控變量的影響要求直接、靈敏、快速。（4）擾動(dòng)變量（Disturbance Variable,DV）:擾動(dòng)指任何導(dǎo)致被控變量偏離設(shè)定值的輸入變量，如：儲(chǔ)液罐的出口入口流量，工藝介質(zhì)的進(jìn)料量和進(jìn)料溫度、控制閥前壓力等。3.1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成（單回路控制系統(tǒng)） 由一個(gè)受控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變

8、送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（控制閥）所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的說(shuō)明：（1）框圖中的各個(gè)信號(hào)都是增量，增益（放大系數(shù)）和傳遞函數(shù)都是在穩(wěn)態(tài)值為0的條件下得到的。圖中的箭頭表示信號(hào)的流向，并非物流或能流的方向。（2）各環(huán)節(jié)的增益有正、負(fù)之分，可以根據(jù)穩(wěn)態(tài)條件下該環(huán)節(jié)輸出增量與輸入增量的比值來(lái)確定。當(dāng)環(huán)節(jié)的輸入增加，輸出增加，該環(huán)節(jié)的增益為正，否則增益為負(fù)。 測(cè)量變送環(huán)節(jié)：輸入為被控變量，輸出為測(cè)量值的環(huán)節(jié)，Gm(s)的增益一般為正； 調(diào)節(jié)閥環(huán)節(jié)：輸入為氣壓信號(hào)，輸出為操縱變量的環(huán)節(jié)。氣開/氣關(guān)的選擇一般從安全角度考慮，即失氣時(shí)調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)。 被控對(duì)象環(huán)節(jié)：只考慮控制通道輸出與

9、輸入信號(hào)的關(guān)系。當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控對(duì)象也增加增益為正，反之，對(duì)象增益為負(fù)。 控制器環(huán)節(jié)：看成設(shè)定值不變，僅以測(cè)量值為輸入，控制器輸出為輸出的環(huán)節(jié)。通過(guò)選擇控制器的正、反作用達(dá)到負(fù)反饋。（3）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有控制通道和擾動(dòng)通道兩個(gè)通道?？刂仆ǖ朗遣倏v變量作用到被控變量的通道，擾動(dòng)通道是擾動(dòng)作用到被控變量的通道。（4）設(shè)定值保持不變的反饋控制系統(tǒng)為定值控制系統(tǒng)。當(dāng)擾動(dòng)影響被控變量時(shí)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)通過(guò)控制通道的調(diào)節(jié)，改變操縱變量來(lái)克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。設(shè)定值任意變化的反饋控制系統(tǒng)稱為隨動(dòng)控制系統(tǒng)或伺服控制系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值變化時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)控制通道的調(diào)節(jié)，改變操縱變量能跟隨設(shè)定值的變化

10、而變化。3.2 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴霧式干燥塔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)噴霧式干燥塔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 碳酸鈣漿液干燥過(guò)程工藝流程。碳酸鈣漿液干燥過(guò)程工藝流程。生產(chǎn)工藝要求生產(chǎn)工藝要求 產(chǎn)品溫度要求穩(wěn)定，即含水產(chǎn)品溫度要求穩(wěn)定，即含水量波動(dòng)不能太大。量波動(dòng)不能太大。 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求1. 1.選擇被控變量與操縱變量選擇被控變量與操縱變量2. 2. 過(guò)程檢測(cè)、控制設(shè)備的選用過(guò)程檢測(cè)、控制設(shè)備的選用選擇被控變量選擇被控變量直接參數(shù)-濕度（測(cè)量困難）間接參數(shù)-干燥塔出口溫度選擇操縱變量選擇操縱變量乳液流量V1旁路空氣流量V2蒸汽流量V3簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本例中存在著下列三種干擾： ） 干擾 - 乳液流量的變化； ）干

11、擾 - 熱交換器散熱及溫度變化； ）干擾 - 蒸汽壓力的變化。 1f2f3f簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)0G0GcGcG31f2f3f1f2f3f方案方案方案方案2x1xyy0GcG1f2f3f100T100T3方案方案1x3x2xy 表示干燥器， 為調(diào)節(jié)器； 為乳液流量或噴霧口熱風(fēng)溫度的變化； 為熱交換器后熱風(fēng)溫度的變化； 為送入熱交換器的蒸汽流量的變化。 0GcG1x2x3x簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)象動(dòng)特性對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量影響的分析： 方案的干擾作用點(diǎn)與對(duì)象的輸入重合，因而其控制性能最佳； 方案次之； 方案最差。 從控制的品質(zhì)控制的品質(zhì)這方面考慮，應(yīng)該選擇方案，即選擇乳液作為調(diào)節(jié)量。從工藝角度工藝角度來(lái)考

12、慮：方案并不是最有利的。因?yàn)槿粢匀橐毫髁孔鳛檎{(diào)節(jié)參數(shù)，則它就不能始終在最大值上工作，也就限制了該裝置的生產(chǎn)能力。另外在乳液管線上裝了調(diào)節(jié)閥，容易使?jié)饪s乳液結(jié)塊，降低產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，綜合上述分析比較，選擇方案方案是比較好的。方案選擇：方案選擇：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜上所述，對(duì)象是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要因素。從工藝的實(shí)際情況出發(fā)，綜上所述，對(duì)象是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要因素。從工藝的實(shí)際情況出發(fā)，分析干擾因素，合理選擇調(diào)節(jié)參量，以組成控制性能較好的系統(tǒng)，這分析干擾因素，合理選擇調(diào)節(jié)參量，以組成控制性能較好的系統(tǒng)，這是調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)十分重要的工作。是調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)十分重要的工作。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

13、的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)一般是在一個(gè)被控對(duì)象上用一個(gè)控制器來(lái)保持一個(gè)參數(shù)恒定，而控制器只接受一個(gè)測(cè)量信號(hào)，其輸出也只控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，首先應(yīng)對(duì)被控對(duì)象全面了解，不僅要了解被控對(duì)象的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，還要對(duì)工藝過(guò)程和設(shè)備深入了解。在了解調(diào)節(jié)對(duì)象之后，下一步主要是解決控制方案和控制器最佳整定值。設(shè)計(jì)步驟包括：確定被控參數(shù)，確定調(diào)節(jié)量，確定控制規(guī)律和選擇相應(yīng)的控制器。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟 被控變量的選擇被控變量的選擇 方法一方法一：選擇能直接反映生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又易于 測(cè)量的參數(shù)作為被控變量，稱為直接參數(shù)

14、法。例如 溫度、壓力、液位、流量反映等生產(chǎn)工藝狀態(tài)的參 數(shù)。方法二方法二：選擇那些能間接反映產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又與直接參數(shù) 有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、易于測(cè)量的參數(shù)作為被控變量， 稱為間接參數(shù)法。例如組分（某物質(zhì)含量）、轉(zhuǎn)化 率等。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟被控變量的選擇實(shí)例被控變量的選擇實(shí)例氨合成塔控制 合成塔中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)QNHHN32223 LTTM催化劑層深度與溫度關(guān)系催化劑層深度合成塔內(nèi)溫度熱點(diǎn)要正確選擇被控變量必須充分了解工藝過(guò)程、工藝特點(diǎn)及對(duì)控制的要求要正確選擇被控變量必須充分了解工藝過(guò)程、工藝特點(diǎn)及對(duì)控制的要求簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

15、與步驟被控變量的選擇原則被控變量的選擇原則1. 1. 選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境 保護(hù)保護(hù) 具有決定性作用的、可直接測(cè)量的工藝參數(shù)為被控變量。具有決定性作用的、可直接測(cè)量的工藝參數(shù)為被控變量。2. 2. 當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控變量時(shí)，可選擇一個(gè)與直接參數(shù)當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控變量時(shí)，可選擇一個(gè)與直接參數(shù)有有 單值函數(shù)關(guān)系單值函數(shù)關(guān)系并滿足如下條件的間接參數(shù)為被控變量。并滿足如下條件的間接參數(shù)為被控變量。 滿足工藝的合理性滿足工藝的合理性 具有盡可能大的靈敏度且線形好具有盡可能大的靈敏度且線形好 測(cè)量變送裝置的滯后小。測(cè)量

16、變送裝置的滯后小。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟操縱變量的選擇操縱變量的選擇被控變量（輸出量） 擾動(dòng)變量（輸入量）操縱變量（輸入量） 從諸多影響被控變量的輸入?yún)?shù)中選擇一個(gè)對(duì)被控變量影響顯著而且可控性良好的輸入?yún)?shù)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇原則 要構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制通道特性應(yīng)具有足夠大的要構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制通道特性應(yīng)具有足夠大的 放大系數(shù)、比較小的時(shí)間常數(shù)及盡可能小的純滯后時(shí)放大系數(shù)、比較小的時(shí)間常數(shù)及盡可能小的純滯后時(shí) 間。間。 系統(tǒng)主要擾動(dòng)通道特性應(yīng)該具有盡可能大的時(shí)間常數(shù)系統(tǒng)主要擾動(dòng)通道特性應(yīng)

17、該具有盡可能大的時(shí)間常數(shù) 和盡可能小的放大系數(shù)。和盡可能小的放大系數(shù)。 考慮工藝上的合理性。如生產(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的考慮工藝上的合理性。如生產(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的 質(zhì)量，就不宜選為操縱變量。質(zhì)量，就不宜選為操縱變量。對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象靜態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象靜態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響設(shè)：控制通道放大倍數(shù)為 擾動(dòng)通道放大倍數(shù)為f 的大小表征了操縱變量對(duì)被控變量的影響程度 f的大小表征了擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響程度小結(jié)小結(jié)：選擇操縱變量構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)，從靜態(tài)角度考慮，在工藝合理性的前提下，擾動(dòng)通道的放大倍數(shù)f越小越好，控制通道放大倍數(shù)希望適當(dāng)大適當(dāng)大些，以使控制通

18、道靈敏些。對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）設(shè)：控制通道的時(shí)間常數(shù)為o，純滯后時(shí)間為o時(shí)間常數(shù)O小，反映靈敏，控制及時(shí)，有利于克服干擾的影響時(shí)間常數(shù)O過(guò)大，造成控制作用遲緩，使被控變量的超調(diào)量加大，過(guò)渡時(shí)間增長(zhǎng)純滯后時(shí)間0使操縱變量對(duì)被控變量的作用推遲了一段時(shí)間，由于控制作用的推遲，不但使被控變量的超調(diào)量加大，還使過(guò)渡過(guò)程振蕩加劇，過(guò)渡時(shí)間增長(zhǎng)，控制質(zhì)量變壞。對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）設(shè): 擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)為f，純滯后為f

19、對(duì)擾動(dòng)通道特性的影響對(duì)擾動(dòng)通道特性的影響 ft0yft0(1)(2)Tf1Tf2ff對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響1.增益的影響隨著過(guò)程增益的增加，余差減小，最大偏差減小，控制作用增強(qiáng)，但穩(wěn)定性變差。其他因素相同的條件下，如果過(guò)程增益越大，則控制作用就越大，克服擾動(dòng)的能力也越強(qiáng)。2. 時(shí)間常數(shù)的影響（1）控制通道對(duì)時(shí)間常數(shù)的影響T0大過(guò)渡過(guò)程慢，T0小過(guò)渡過(guò)程快，恢復(fù)時(shí)間短。（2）擾動(dòng)通道對(duì)時(shí)間常數(shù)的影響Tf大擾動(dòng)對(duì)輸出影響緩慢，Tf小對(duì)系統(tǒng)影響快，控制作用不能及時(shí)克服擾動(dòng)。3.時(shí)滯的影響（1）控制通道時(shí)滯的影響。開環(huán)傳函存在時(shí)滯，會(huì)使臨界頻率和臨界增益降低，使控制不及時(shí)，超

20、調(diào)量增大，穩(wěn)定性下降，使閉環(huán)系統(tǒng)的控制品質(zhì)下降?？捎?來(lái)進(jìn)行控制。（一般范圍在0.3-0.5），設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能減少時(shí)滯影響。（2）僅表示擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間先后，不影響系統(tǒng)的控制品質(zhì)。4.擾動(dòng)對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)位置的影響。擾動(dòng)位置遠(yuǎn)離被控變量，等效于擾動(dòng)傳函中的時(shí)間常數(shù)增加，與擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)的影響相似。00T對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響綜上所述，被控變量的選擇原則是深入了解工藝過(guò)程，選擇能夠反映工藝過(guò)程的被控變量；控制通道的K0盡量大， 盡量小， 盡量小，擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離被控變量。操縱變量的選擇應(yīng)遵循前面所述的選擇原則，保證工藝的合理性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速有機(jī)的結(jié)合。00T

21、f0/TT測(cè)量變送問(wèn)題測(cè)量變送問(wèn)題-純滯后純滯后 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響電極酸槽LCACl1中和槽l2=2211vlvl1l、2l 為主管道，分管道的長(zhǎng)度1v2v為主管道，分管道流體的流速 測(cè)量元件的安裝位置測(cè)量元件的安裝位置對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響測(cè)量變送問(wèn)題測(cè)量變送問(wèn)題-傳遞滯后傳遞滯后 盡可能縮短傳送管線長(zhǎng)度，一般氣壓信號(hào)管路長(zhǎng)度不超過(guò) 300m，管徑應(yīng)大于mm?；蛟跉饴?0m距離間加氣動(dòng)繼動(dòng) 器，提高氣信號(hào)傳輸功率，減小傳輸時(shí)間。 采用氣-電、電-氣轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換傳遞，或用閥門定位器等。信號(hào)傳遞過(guò)程中引起的滯后信號(hào)傳遞過(guò)程中引起的滯后克服傳遞滯后采取以下措施：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)控制系

22、統(tǒng)投運(yùn)控制系統(tǒng)投運(yùn)-通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ箍刂破鲝氖謩?dòng)工作狀態(tài)平穩(wěn)地通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ箍刂破鲝氖謩?dòng)工作狀態(tài)平穩(wěn)地 轉(zhuǎn)到自動(dòng)工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)到自動(dòng)工作狀態(tài)。準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備工作：1. 1. 詳細(xì)了解工藝，對(duì)投運(yùn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有所估計(jì)。詳細(xì)了解工藝，對(duì)投運(yùn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有所估計(jì)。2. 2. 吃透控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖。吃透控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖。3. 3. 在現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作對(duì)有關(guān)儀表（包括控制閥）的在現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作對(duì)有關(guān)儀表（包括控制閥）的 功能作出是否可靠且性能是否基本良好的判斷。功能作出是否可靠且性能是否基本良好的判斷。4. 4. 設(shè)置好控制器正反作用和、參數(shù)。設(shè)置好控制器正反作用和、參數(shù)。5. 5

23、. 按無(wú)擾動(dòng)切換（指手、自動(dòng)切換時(shí)閥上信號(hào)基本不變）按無(wú)擾動(dòng)切換（指手、自動(dòng)切換時(shí)閥上信號(hào)基本不變） 的要求將控制器切入自動(dòng)。的要求將控制器切入自動(dòng)?？刂破骷捌鋮?shù)整定控制器及其參數(shù)整定控制器在生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中起著很重要的作用?？刂破鞯妮敵鲂盘?hào)隨偏差信號(hào)的變化而變化的規(guī)律成為控制規(guī)律，最基本的三種基本控制規(guī)律有：比例（P）控制、比例積分（PI）控制和比例積分微分控制（PID）控制。比例控制比例控制(P控制）控制）一一 比例調(diào)節(jié)動(dòng)作規(guī)律，比例帶比例調(diào)節(jié)動(dòng)作規(guī)律，比例帶在比例調(diào)節(jié)中, 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)u與偏差信號(hào)e成正比, 即：cuK e Kc-比例增益，可以取正數(shù)或者負(fù)數(shù)注意:u實(shí)際上是

24、對(duì)其起始值u0的增量. 因此, 當(dāng)偏差e=0 因而u=0時(shí)，并不意味著無(wú)輸出，只是說(shuō)明此時(shí)u=u0,u0的大小可以通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)器的工作點(diǎn)加以改變。增量形式增量形式:比例帶：比例帶：在過(guò)程控制中在過(guò)程控制中, 習(xí)慣用增益的倒數(shù)表示調(diào)節(jié)器輸入與輸出的比例關(guān)系：習(xí)慣用增益的倒數(shù)表示調(diào)節(jié)器輸入與輸出的比例關(guān)系：1uecuK e0()u1100%cK其中其中稱為比例帶稱為比例帶，其意義為其意義為: 如果輸出如果輸出u直接代表調(diào)節(jié)閥開度的變化量直接代表調(diào)節(jié)閥開度的變化量,那那么么就代表使調(diào)節(jié)閥開度改變就代表使調(diào)節(jié)閥開度改變100%, 即從全關(guān)到全開時(shí)所需的被調(diào)量的變即從全關(guān)到全開時(shí)所需的被調(diào)量的變化范圍化

25、范圍. 只有當(dāng)被調(diào)量處于這個(gè)范圍之內(nèi), 開度才與偏差成正比,超出這個(gè)比例帶之外,調(diào)節(jié)閥已經(jīng)處于全關(guān)或全開的狀態(tài), 暫時(shí)失去控制作用.調(diào)節(jié)器的比例帶調(diào)節(jié)器的比例帶 習(xí)慣用它相當(dāng)于被調(diào)量測(cè)量?jī)x表的量程的百分?jǐn)?shù)表示習(xí)慣用它相當(dāng)于被調(diào)量測(cè)量?jī)x表的量程的百分?jǐn)?shù)表示,如如: :若測(cè)量?jī)x表量程為若測(cè)量?jī)x表量程為100100, 則則50%就表示被調(diào)量需要改變就表示被調(diào)量需要改變50才能使才能使調(diào)節(jié)閥從全關(guān)到全開調(diào)節(jié)閥從全關(guān)到全開, 也就是也就是:*量程量程比例帶也稱比例度或比例范圍比例帶也稱比例度或比例范圍,比例帶比例帶越小越小,調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)也就越大也就越大,即調(diào)節(jié)器對(duì)輸入偏差放大的能力越

26、強(qiáng)。即調(diào)節(jié)器對(duì)輸入偏差放大的能力越強(qiáng)。0100%100%0閥開度閥開度被調(diào)量被調(diào)量閥開度閥開度被調(diào)量被調(diào)量解解:maxminmaxmin/()100%/()200/(1000500) 80%40/(10020)xxxyyy根據(jù)根據(jù)P P調(diào)節(jié)器輸入調(diào)節(jié)器輸入( (x)x)輸出輸出( (y)y)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以確定其比例帶的大小測(cè)量數(shù)據(jù)，可以確定其比例帶的大小yccxyK xKxy maxminmaxmin/()100%/()xxxyyy 無(wú)單位無(wú)單位二二 比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)負(fù)荷負(fù)荷：物料流或能量流的大小處于自動(dòng)控制下的被控過(guò)程在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后物料流或能量流的大小處于自動(dòng)控制

27、下的被控過(guò)程在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，流入量和流出量之間總是達(dá)到平衡，因此，常常根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開度，流入量和流出量之間總是達(dá)到平衡，因此，常常根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開度(流流入量入量)來(lái)衡量負(fù)荷的大小來(lái)衡量負(fù)荷的大小如果采用比例調(diào)節(jié)，則在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量不可能與如果采用比例調(diào)節(jié)，則在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，它們之間一定有殘差，也就是設(shè)定值準(zhǔn)確相等，它們之間一定有殘差，也就是e0.加熱器出口水溫控制系統(tǒng)加熱器出口水溫控制系統(tǒng)原理原理: 熱水溫度熱水溫度是由傳感器是由傳感器T獲獲取信號(hào)并送到調(diào)節(jié)器取信號(hào)并送到調(diào)節(jié)器C的的, 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器控制加熱蒸汽的調(diào)節(jié)閥開度以器控制加熱

28、蒸汽的調(diào)節(jié)閥開度以保持出口水溫恒定保持出口水溫恒定, 加熱器的熱加熱器的熱負(fù)荷既決定于熱水流量負(fù)荷既決定于熱水流量Q也決定也決定于熱水溫度于熱水溫度。 假定現(xiàn)在采用比例調(diào)節(jié)器，并假定現(xiàn)在采用比例調(diào)節(jié)器，并將調(diào)節(jié)閥開度將調(diào)節(jié)閥開度直接視為調(diào)節(jié)器直接視為調(diào)節(jié)器的輸出。水溫愈高，調(diào)節(jié)器應(yīng)把的輸出。水溫愈高，調(diào)節(jié)器應(yīng)把調(diào)節(jié)閥開得愈小。調(diào)節(jié)閥開得愈小。0()psQcKH直線直線1：是是比例調(diào)節(jié)器的靜比例調(diào)節(jié)器的靜特性特性, 即調(diào)節(jié)閥開度隨水溫即調(diào)節(jié)閥開度隨水溫變化的情況變化的情況. ,斜率斜率曲線曲線2和和3：分別代表加熱分別代表加熱器在器在不同的熱水流量下的不同的熱水流量下的靜特性靜特性,他們表示加熱

29、器在他們表示加熱器在沒有調(diào)節(jié)器控制時(shí)沒有調(diào)節(jié)器控制時(shí),在不同在不同流量下的穩(wěn)態(tài)出口水溫與流量下的穩(wěn)態(tài)出口水溫與調(diào)節(jié)閥開度之間的關(guān)系調(diào)節(jié)閥開度之間的關(guān)系0()psQcKH殘差的計(jì)算殘差的計(jì)算: :111 11mcvmpvmperyrK K K KrK K K 殘殘差差eKcKvKpKmreuyym調(diào)節(jié)閥被控過(guò)程測(cè)量變送器調(diào)節(jié)器三三 比例帶對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程的影響比例帶對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程的影響比例調(diào)節(jié)的殘差隨比例帶的加大而增大比例調(diào)節(jié)的殘差隨比例帶的加大而增大. .從這一方面考慮從這一方面考慮, ,希望盡量減小比例帶然而，減小比例帶就等于加大調(diào)節(jié)希望盡量減小比例帶然而，減小比例帶就等于加大調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益，

30、其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定系統(tǒng)的開環(huán)增益，其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定穩(wěn)定性是任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要要求，比例帶的設(shè)置穩(wěn)定性是任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要要求，比例帶的設(shè)置必須保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度，然后再考慮使用其它必須保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度，然后再考慮使用其它方法減小殘差方法減小殘差 對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響：對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響：增大增大,則比例系數(shù)減小則比例系數(shù)減小,由比例調(diào)節(jié)器輸出由比例調(diào)節(jié)器輸出u=Kc*e,則調(diào)節(jié)閥的則調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作幅度減小動(dòng)作幅度減小. 因此被調(diào)量的變化比較平穩(wěn)因此被調(diào)量的變化比較平穩(wěn), 甚至可以沒有超甚至可以沒有超調(diào)調(diào),但殘差大但殘差大,調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)緩慢,調(diào)

31、節(jié)時(shí)間長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)減小減小, 則比例系數(shù)增大則比例系數(shù)增大,調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作幅度增大調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作幅度增大,引起被調(diào)量來(lái)引起被調(diào)量來(lái)回波動(dòng)回波動(dòng), 但系統(tǒng)仍可能是穩(wěn)定的但系統(tǒng)仍可能是穩(wěn)定的, 殘差相應(yīng)減小殘差相應(yīng)減小. 具有一個(gè)臨具有一個(gè)臨界值界值, 此時(shí)系統(tǒng)處于穩(wěn)定邊界的情況此時(shí)系統(tǒng)處于穩(wěn)定邊界的情況, 進(jìn)一步減小進(jìn)一步減小系統(tǒng)就不穩(wěn)系統(tǒng)就不穩(wěn)定了定了由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)簡(jiǎn)單的比例環(huán)節(jié)由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)簡(jiǎn)單的比例環(huán)節(jié), 因此因此cr的大小只取的大小只取決于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性決于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性.根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定準(zhǔn)則根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定準(zhǔn)則,在穩(wěn)定邊界在穩(wěn)定邊界上有：上有：1,crcrcrcrKK即

32、Kcr為廣義被控對(duì)象在為廣義被控對(duì)象在臨界頻率下的增益臨界頻率下的增益對(duì)于比例調(diào)節(jié)過(guò)程的影響對(duì)于比例調(diào)節(jié)過(guò)程的影響Kc對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響（減小減?。┍壤{(diào)節(jié)的特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)越大越大: 過(guò)渡過(guò)程越平穩(wěn)過(guò)渡過(guò)程越平穩(wěn), 殘差大殘差大,穩(wěn)定性穩(wěn)定性, 調(diào)節(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間.減小減小: 振蕩加劇振蕩加劇, 穩(wěn)定性穩(wěn)定性, 殘差小殘差小減到某一數(shù)值時(shí)減到某一數(shù)值時(shí), 出現(xiàn)等幅振蕩出現(xiàn)等幅振蕩, 此時(shí)稱為臨界比例度此時(shí)稱為臨界比例度(1)比例調(diào)節(jié)的輸出增量與輸入增量呈一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)比例調(diào)節(jié)的輸出增量與輸入增量呈一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān) 系系. 即即: u=Kc*e (2)比例調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快比例調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快,

33、 輸出與輸入同步輸出與輸入同步,沒有時(shí)間滯后沒有時(shí)間滯后, 其動(dòng)態(tài)特性好。其動(dòng)態(tài)特性好。 (3)比例調(diào)節(jié)的結(jié)果不能使被調(diào)參數(shù)完全回到給定值比例調(diào)節(jié)的結(jié)果不能使被調(diào)參數(shù)完全回到給定值,而產(chǎn)而產(chǎn)生靜差生靜差.四四 比例帶的選擇原則比例帶的選擇原則若對(duì)象較穩(wěn)定若對(duì)象較穩(wěn)定(對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)較小對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)較小,時(shí)間常數(shù)不太小時(shí)間常數(shù)不太小,滯后較小滯后較小)則比例帶可選小些則比例帶可選小些,這樣可以提高系統(tǒng)的靈敏度這樣可以提高系統(tǒng)的靈敏度,使使反應(yīng)速度加快一些反應(yīng)速度加快一些; 相反相反,若對(duì)象的放大系數(shù)較大若對(duì)象的放大系數(shù)較大,時(shí)間常數(shù)較小時(shí)間常數(shù)較小,滯后時(shí)間較大滯后時(shí)間較大,則應(yīng)當(dāng)將比

34、例帶可選大一些則應(yīng)當(dāng)將比例帶可選大一些,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性.比例帶的選取比例帶的選取,一般情況下一般情況下,比例帶的范圍大致如下比例帶的范圍大致如下: 壓力調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié): 3070% 流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié): 40100% 液位調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié): 2080% 溫度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié): 2060%控制器及其參數(shù)整定控制器及其參數(shù)整定積分控制中，控制器的輸出信息u與偏差信號(hào)e的積分成正比在積分控制中，控制器的輸出信息u與偏差信號(hào)e的積分成正比式中Ti為積分時(shí)間，其物理意義為當(dāng)誤差不變的情況下，積分作用達(dá)到和比例控制相同效果所需的時(shí)間。00)(1)(uudeTitt積分作用的優(yōu)點(diǎn)是它能夠消除余差。

35、但積分控制器很少單獨(dú)使用，原因在于積分作用比較慢，需要誤差的累積達(dá)到一定程度才能產(chǎn)生較為明顯的控制作用。一般情況將積分作用和比例作用一起使用?？刂破骷捌鋮?shù)整定比例積分（比例積分（PIPI）控制（保證控制質(zhì)量，消除余差）控制（保證控制質(zhì)量，消除余差）0011( )( )()tiu te teduT增加了比例作用，控制器對(duì)偏差變化的響應(yīng)迅速了很多。比例積分（比例積分（PIPI）控制）控制PI調(diào)節(jié)就是綜合調(diào)節(jié)就是綜合P,I兩種調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)兩種調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn), 利用利用P調(diào)節(jié)快速抵消干擾調(diào)節(jié)快速抵消干擾, 同時(shí)利用同時(shí)利用I調(diào)調(diào)節(jié)消除殘差節(jié)消除殘差. 其調(diào)節(jié)規(guī)律為其調(diào)節(jié)規(guī)律為:00011()tctIuK

36、eSe dtee dtTKc-比例系數(shù)比例系數(shù)S0-積分速度積分速度-比例帶比例帶TI-積分時(shí)間積分時(shí)間TI衡量積分環(huán)節(jié)在總輸出中所占的比重衡量積分環(huán)節(jié)在總輸出中所占的比重. TI, 積分環(huán)節(jié)所占比例積分環(huán)節(jié)所占比例; TI,所占所占比例比例PI調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)引入積分引入積分消除系統(tǒng)殘差，卻消除系統(tǒng)殘差，卻降低了原有系降低了原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性統(tǒng)的穩(wěn)定性。 為保持控制系統(tǒng)原來(lái)的衰減率，為保持控制系統(tǒng)原來(lái)的衰減率，PI調(diào)節(jié)器比例帶調(diào)節(jié)器比例帶必須適當(dāng)加大。必須適當(dāng)加大。PI調(diào)節(jié)在比例帶不變的情況下，調(diào)節(jié)在比例帶不變的情況下，減小積分時(shí)間減小積分時(shí)間TI，將使控制系統(tǒng)，將使控制系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、振蕩加劇、調(diào)節(jié)

37、過(guò)穩(wěn)定性降低、振蕩加劇、調(diào)節(jié)過(guò)程加快、振蕩頻率升高。程加快、振蕩頻率升高。PI調(diào)節(jié)特點(diǎn)調(diào)節(jié)特點(diǎn):PI控制系統(tǒng)不同積分時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)過(guò)程積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)TI過(guò)大過(guò)大: 積分環(huán)節(jié)作用微弱或者不起作用積分環(huán)節(jié)作用微弱或者不起作用積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)TI過(guò)小過(guò)小: 出現(xiàn)振蕩，系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定出現(xiàn)振蕩，系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定比例積分微分控制（比例積分微分控制（PID）微分控制作用是通過(guò)誤差的變化率來(lái)預(yù)報(bào)誤差信號(hào)的未來(lái)變化趨勢(shì)。理想的微分作用是Td為微分時(shí)間常數(shù)。Td越大，微分作用越強(qiáng)，Td越小微分作用越弱。當(dāng)e(t)是常數(shù)時(shí)，微分控制器輸出就等于u0.微分一般不單獨(dú)使用，總是與比例或比例積分同時(shí)使用，

38、比例調(diào)節(jié)或比例積分調(diào)節(jié)為主，微分調(diào)節(jié)為輔。 0d)()(udttdeTtuPID調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律是：020tcdeuK eSedtSdt或011()tDIdeueedtTTdt-比例帶比例帶 TI-積分時(shí)間積分時(shí)間TD-微分時(shí)間微分時(shí)間理想理想PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：11( )(1)cDIG sT sT s1( )1( )(1)( )1DpIDDT sU sG sKE sT sTK s實(shí)際實(shí)際PID控制器的傳遞函數(shù)為：控制器的傳遞函數(shù)為：控制系統(tǒng)在不同微分時(shí)間的響應(yīng)過(guò)程。 微分作用通過(guò)提供超前作用使得被控過(guò)程趨于穩(wěn)定，它常用來(lái)抵消積分作用帶來(lái)的不穩(wěn)定趨勢(shì)

39、，微分能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制超調(diào)。然而當(dāng)測(cè)量值含有很高的高頻噪聲時(shí)，微分作用會(huì)對(duì)高頻噪聲起到放大作用，小的噪聲也會(huì)對(duì)控制閥產(chǎn)生很大的動(dòng)作，因此有高頻噪聲的地方不宜用微分，對(duì)于純滯后過(guò)程，由于在純滯后階段微分作用為0，所以附加微分作用對(duì)純滯后過(guò)程不起作用。比較示例：111sT)(sGc110sTKf)(tesvpvGc ： P，PI，PD，PIDT1=20S控制器及其參數(shù)整定階躍干擾作用下，選取不同控制算法在)( 1)(ttf)(sGc，將其參數(shù)整定到，比較其過(guò)度過(guò)程，可以看出PID最佳。如下圖示：衰減率9 . 0003020107 . 06 . 05 . 04 . 03 . 02 . 01

40、 . 01 . 0405060708090100110120IPIPIDPDP（秒）被調(diào)參數(shù)在階躍干擾作用下，各種調(diào)節(jié)的過(guò)渡過(guò)程比較在階躍干擾作用下，各種調(diào)節(jié)的過(guò)渡過(guò)程比較控制器及其參數(shù)整定在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中, 選擇哪些控制器選擇哪些控制器,需要綜合考慮多種因素需要綜合考慮多種因素才能獲得合理的解決才能獲得合理的解決. 通常通常,選擇調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律時(shí)應(yīng)根據(jù)選擇調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)象對(duì)象特性特性,負(fù)荷變化負(fù)荷變化,主要擾動(dòng)和系統(tǒng)控制要求主要擾動(dòng)和系統(tǒng)控制要求具體情況具體情況,同時(shí)還應(yīng)考同時(shí)還應(yīng)考慮慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及系統(tǒng)的投入方便系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及系統(tǒng)的投入方便等等 廣義對(duì)象控

41、制通道時(shí)間常數(shù)較大或容積遲延較大時(shí)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容積遲延較大時(shí),應(yīng)引入應(yīng)引入微分動(dòng)作微分動(dòng)作. 如工藝容許有殘差如工藝容許有殘差, 可選用比例微分動(dòng)作可選用比例微分動(dòng)作; 如工藝要如工藝要求無(wú)殘差則選用比例積分微分動(dòng)作求無(wú)殘差則選用比例積分微分動(dòng)作 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較小當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較小, 負(fù)荷變化不大負(fù)荷變化不大, 而工藝而工藝要求無(wú)殘差時(shí)要求無(wú)殘差時(shí), 可選擇比例積分動(dòng)作可選擇比例積分動(dòng)作. 如管道壓力和流量控制如管道壓力和流量控制.控制器的選型控制器的選型 廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較小廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較小, 負(fù)荷變化較小負(fù)荷變化較小,工藝要求

42、不工藝要求不高時(shí)高時(shí), 可選擇比例動(dòng)作可選擇比例動(dòng)作, 如液位控制如液位控制. 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)或容積遲延很大當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)或容積遲延很大, 負(fù)荷變化也負(fù)荷變化也很大時(shí)很大時(shí), 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)已不能滿足要求簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)已不能滿足要求, 應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜控制系統(tǒng)( )1sPKeGsTs 如果被控對(duì)象傳遞函數(shù)為如果被控對(duì)象傳遞函數(shù)為控比控比/T選擇調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律：選擇調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律：則可根據(jù)對(duì)象的可則可根據(jù)對(duì)象的可 /T0/T0.2-2-選擇比例或比例積分動(dòng)作選擇比例或比例積分動(dòng)作0 0.221/T1.0-0-采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)不能滿足控制要求采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)不能

43、滿足控制要求, ,應(yīng)應(yīng)選用復(fù)雜控制系統(tǒng)選用復(fù)雜控制系統(tǒng), 如串級(jí)如串級(jí), 前饋控制等前饋控制等./K T越大越大, 則過(guò)程越接近純遲延過(guò)程則過(guò)程越接近純遲延過(guò)程, 因而該過(guò)因而該過(guò)程就屬難控過(guò)程程就屬難控過(guò)程. .控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定-對(duì)已定的控制系統(tǒng)求取保證控制過(guò)程對(duì)已定的控制系統(tǒng)求取保證控制過(guò)程 質(zhì)量為最好的控制器參數(shù)（比例度質(zhì)量為最好的控制器參數(shù)（比例度 %、 積分時(shí)間積分時(shí)間T TI I、微分時(shí)間、微分時(shí)間T TD D ）控制器的參數(shù)整定方法控制器的參數(shù)整定方法 理論計(jì)算參數(shù)整定法理論計(jì)算參數(shù)整定法已知廣義對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)已知廣義對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，然后

44、根據(jù) 系統(tǒng)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)要求，通過(guò)計(jì)算確定相應(yīng)系統(tǒng)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)要求，通過(guò)計(jì)算確定相應(yīng) 的的PIDPID參數(shù)。參數(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)工程整定法現(xiàn)場(chǎng)工程整定法條件：在工藝過(guò)程手操穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行。條件：在工藝過(guò)程手操穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行。 1 1）經(jīng)驗(yàn)法）經(jīng)驗(yàn)法 3 3）衰減曲線法）衰減曲線法 2 2）臨界比例度法）臨界比例度法 4 4）響應(yīng)曲線法）響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)的工程整定方法一：經(jīng)驗(yàn)法方法一：經(jīng)驗(yàn)法（長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的一種整定方法）方法方法 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將控制器參數(shù)放在某些數(shù)值上，直接在閉合的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將控制器參數(shù)放在某些數(shù)值上，直接在閉合的 控制系統(tǒng)中通過(guò)改變給定值以施加干擾，看輸出曲線的形控

45、制系統(tǒng)中通過(guò)改變給定值以施加干擾，看輸出曲線的形 狀，以狀，以 %、T TI I、T TD D，對(duì)控制過(guò)程的規(guī)律為指導(dǎo)，調(diào)整相應(yīng)，對(duì)控制過(guò)程的規(guī)律為指導(dǎo)，調(diào)整相應(yīng) 的參數(shù)進(jìn)行湊試，直到合適為止的參數(shù)進(jìn)行湊試，直到合適為止 控制器參數(shù)的工程整定方法二：臨界比例度法方法二：臨界比例度法臨界振蕩整定計(jì)算公式臨界振蕩整定計(jì)算公式(1)、使 ， ， Ti0TdpKc1取較小，將PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運(yùn)。(2)、在閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)上施加給定階躍作用( )，觀察 過(guò)渡過(guò)程及衰減率 。(3)、如 ，則增大Kc，重復(fù)(2)。0(4)、如 ，即閉環(huán)系統(tǒng)處于臨界振蕩狀態(tài)，這時(shí)0PmKmKc1令，測(cè)得臨界振蕩周期 （臨界振蕩頻率 ）mmT(5)、根據(jù)選擇的調(diào)節(jié)算法，按下表計(jì)算調(diào)節(jié)算法參數(shù) ， ， 。PTiTd(6)、將整定參數(shù)后 投