工業(yè)電氣自動化過程控制ppt課件

1、工業(yè)電氣自動化過程控制電信學(xué)院2002級 電氣自動化專業(yè)1.課程安排簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 過程控制儀表 典型控制系統(tǒng)實例 過程控制單元 模擬式數(shù)字式例：化工生產(chǎn)選料、配料、輸送進(jìn)入反應(yīng)裝置、反應(yīng)、輸出產(chǎn)品2.第一章 緒論過程控制的概念 采用數(shù)字或模擬控制方式對生產(chǎn)過程的某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動控制通稱為過程控制。3.被控參數(shù)種類 溫度 壓力 流量 液位(容器中液體的高度或者液面的位置) 成分（產(chǎn)品組成成份等） 物性（粘度，密度等）4.20世紀(jì)40年代以前工業(yè)生產(chǎn)大多處于手工操作1、局部自動化(20世紀(jì)5060年代) 單回路控制系統(tǒng)氣動基地式儀表、氣動組合儀表 根軌跡法和頻率法 1942

2、年 PID （Proportion Integral Differential）1.1 過程控制的發(fā)展5.2、集中控制階段(20世紀(jì)6070年代) 電子儀表 計算機(jī)使用 復(fù)雜的控制（串級控制、前饋控制） 現(xiàn)代控制理論（計算機(jī)仿真技術(shù)）3、集散控制階段(20世紀(jì)70至今) DCS (Distributed Control System) 集散型控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字化儀表 先進(jìn)控制算法和優(yōu)化控制算法6.現(xiàn)代過程控制7.1.2 工業(yè)生產(chǎn)中的過程控制系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)按加工原料分類氣體、液體、粉體（石油、化工、制藥、輕工、食品、建材）已成型的材料8.1.2 工業(yè)生產(chǎn)中的過程控制系統(tǒng) 1.2.1 液位控制圖1

3、-1 人工液位控制 圖1-2 機(jī)械式液位控制 9.圖1-3 實際生產(chǎn)中的液位控制系統(tǒng) L T液位測量及信號變換裝置浮球L C液位調(diào)節(jié)器杠桿閥門可接受電信號10.1.2.2 溫度控制 圖1-4 換熱器溫度控制系統(tǒng) TT溫度測量裝置TC溫度調(diào)節(jié)器 管道11.1.3 反饋原理 反饋把輸出信號回送到系統(tǒng)的輸入端，并送加到輸入信號中幾乎所有的自動控制系統(tǒng)都是負(fù)反饋控制系統(tǒng) 正反饋電子振蕩器、炸彈 圖1-5 反饋原理 12.1.4 過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和分類 1.4.1 過程控制的特點(diǎn)被控過程多樣性系統(tǒng)有眾多過程檢測儀表、控制儀表控制方案豐富 多為慢過程參量控制 過程控制主要控制形式為定值控制 圖1-6 過

4、程控制系統(tǒng)的框圖 13.1.4.2 過程控制的分類按工藝分類（不同被控參數(shù)） 溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)按系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律分類 比例控制、前饋控制按給定值分類按系統(tǒng)克服干擾方式分類 14.一、給定值特點(diǎn)分類 定值控制系統(tǒng)給定值不變或者變化很小的控制系統(tǒng) 例：空調(diào)控制系統(tǒng)圖1-7 空調(diào)室溫調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)溫度曲線 隨動控制系統(tǒng)給定值變化的控制系統(tǒng) 例1：火箭飛行控制 例2：空調(diào)設(shè)定室內(nèi)溫度比室外溫度低5。15.程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)給定值是隨著事先設(shè)定好的程序變化例：電飯鍋圖1-8 電飯鍋溫度控制曲線 電飯鍋準(zhǔn)備 啟動加熱 100 恒溫階段 保溫 自動降溫 （由程序控制完成的）1

5、6.二、按系統(tǒng)克服干擾的方法分類反饋控制測量被控變量，進(jìn)行給定值比較前饋控制測量干擾變量，也不進(jìn)行給定值比較前饋控制反饋控制17.1.5 基本概念及術(shù)語 對象被控制的物理裝置被控變量對象的某個變量調(diào)節(jié)變量對被控裝置的被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)的變量。干擾除了調(diào)節(jié)變量外，對被控變量具有影響作用的所有變量。給定值（設(shè)定值、期望值） 人們希望控制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。偏差設(shè)定值或給定值與測量值之差。圖1-9 控制系統(tǒng)方塊圖 18.還有幾個基本概念：系統(tǒng)按某種劃分得到的若干元素的集合。反饋將系統(tǒng)輸出信號引回并加入到輸入信號的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作方式。 負(fù)反饋使系統(tǒng)輸出信號趨于穩(wěn)定或者

6、說使系統(tǒng)的被控變量與給定值之差減少的反饋。負(fù)反饋控制系統(tǒng)具有負(fù)反饋作用的控制系統(tǒng)。正反饋使系統(tǒng)輸出變量單調(diào)變化趨于極限或者說使系統(tǒng)的被控變量與給定值之差不斷增大的反饋。開環(huán)控制沒有反饋的簡單控制。 例：照明中的調(diào)光控制；電風(fēng)扇的多級速度調(diào)節(jié)；閉環(huán)控制具有負(fù)反饋的控制。19.1.6 過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 以被控參數(shù)有關(guān)的階躍干擾作為控制系統(tǒng)的輸入，得到被控參數(shù)的不同過渡過程曲線。建立統(tǒng)一的衡量指標(biāo)。過渡過程的性能指標(biāo) 單位階躍輸入作用 圖1-10a 過渡過程性能指標(biāo)示意圖（定值）階躍干擾20.值過渡過程性質(zhì)1衰減表1-1 衰減比代表的過渡過程性質(zhì) 衰減比和衰減率（衡量振蕩的衰減程度）衰減比衰減

7、率21.2、最大偏差和超調(diào)量（系統(tǒng)動態(tài)準(zhǔn)確性的指標(biāo)） 定值系統(tǒng) 最大偏差：第一個波峰和新穩(wěn)定值y()的差隨動系統(tǒng) 超調(diào)量：圖1-10b 過渡過程性能指標(biāo)示意圖（隨動）22.3、 余差（它是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性的衡量指標(biāo)） 余差指過渡過程結(jié)束后，被控量新的穩(wěn)定值y()與給定值ys的差值。23.4、調(diào)節(jié)時間（回復(fù)時間、過渡時間）ts 和振蕩頻率調(diào)節(jié)時間ts 從過渡過程開始到這個過渡過程結(jié)束的時間振蕩頻率 過渡過程中第一個波峰和第二個波峰之間的時間間隔稱為振蕩周期T，它的倒數(shù)就是振蕩頻率。24.兩個注意和一個提示：振蕩頻率同樣，衰減比越大，調(diào)節(jié)時間會相對較短；衰減比相同，振蕩頻率越高，振蕩周期就越短，調(diào)節(jié)時間就會越短。調(diào)節(jié)時間、振蕩頻率：衡量過程控制系統(tǒng)快速性的指標(biāo) 25.本章的主要掌握內(nèi)容了解過程控制的發(fā)展歷史了解過程控制的幾個特點(diǎn)了解過程控制的分類掌握過程控制（自動控制）的基本概念掌握過程控制的性能指標(biāo)過渡過程性能指標(biāo)26.例題：某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定，操作溫度為40015C，考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程