浙大工業(yè)過(guò)程控制1緒論-PPT課件

1、過(guò)程控制工程緒論“Process Control Engineering”戴連奎浙江大學(xué)智能系統(tǒng)與決策研究所2022/7/261課件教學(xué)要求了解控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的，掌握控制系統(tǒng)方塊圖描述法掌握過(guò)程對(duì)象的建模方法掌握PID類常規(guī)控制策略，能夠結(jié)合具體的工業(yè)過(guò)程設(shè)計(jì)合理的控制方案掌握控制系統(tǒng)的分析方法了解先進(jìn)控制算法，掌握其設(shè)計(jì)思想、概念、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合2022/7/262課件課程考核與參考資料考核：平時(shí)成績(jī) 50%，包括出勤、平時(shí)練習(xí)、綜合練習(xí)等；期末考試（閉卷）50%主要參考資料：1、王樹青等編著，工業(yè)過(guò)程控制工程. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019.122、金以慧主編，過(guò)程控制. 北京：清華大

2、學(xué)出版社，1993.04答疑：周一下午2:30-5:00; 地點(diǎn)：工控所老樓403（助教：覃旭松）2022/7/263課件本章要求了解控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的結(jié)合具體對(duì)象，掌握單回路控制系統(tǒng)的方塊圖描述法，并掌握方塊圖中線與方框圖的物理意義掌握過(guò)程控制中的常用術(shù)語(yǔ)（中英文）了解控制系統(tǒng)的主要分類與設(shè)計(jì)過(guò)程能夠結(jié)合具體對(duì)象，了解控制系統(tǒng)的組成2022/7/264課件控制系統(tǒng)的由來(lái)傳感測(cè)量器：液位計(jì)+人眼控制器：大腦執(zhí)行機(jī)構(gòu)：手+手動(dòng)閥差壓傳感變送器電動(dòng)調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)閥2022/7/265課件液位控制系統(tǒng)的組成與方塊圖問(wèn)題：指出每一條連接線所對(duì)應(yīng)的變量信號(hào)的物理意義與單位，以及每一個(gè)方塊所表示的意義？2

3、022/7/266課件熱交換器的溫度控制系統(tǒng)2022/7/267課件熱交換器溫度控制系統(tǒng)方塊圖2022/7/268課件一般的單回路控制系統(tǒng)被控變量：溫度、壓力、流量、液位或料位、成分與物性等六大參數(shù)；2022/7/269課件過(guò)程控制系統(tǒng)的重要術(shù)語(yǔ)被控變量/受控變量/過(guò)程變量（Controlled Variable - CV, Process Variable - PV）設(shè)定值/給定值(Setpoint - SP, Setpoint Value - SV )操縱變量/操作變量 (Manipulated Variable, MV)擾動(dòng)/擾動(dòng)變量 (Disturbance Variable, DV)

4、對(duì)控制器而言，測(cè)量/測(cè)量信號(hào) (Measurement ) ，控制/控制信號(hào)/控制變量（Control Variable ）2022/7/2610課件控制系統(tǒng)的目標(biāo)過(guò)程控制系統(tǒng)的目標(biāo)：在擾動(dòng)存在的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)操縱變量使被控變量保持在其設(shè)定值。應(yīng)用過(guò)程控制系統(tǒng)的主要原因：（1）安全性：確保生產(chǎn)過(guò)程中人身與設(shè)備的安全，保護(hù)或減少生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響；（2）穩(wěn)定性：確保產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定，以抑制各種外部干擾；（3）經(jīng)濟(jì)性：實(shí)現(xiàn)效益最大化或成本最小化。2022/7/2611課件控制系統(tǒng)的分類定值控制（Regulatory Control, “調(diào)節(jié)控制”）與伺服控制（Servo Control

5、, “跟蹤控制”）對(duì)照舉例：連續(xù)過(guò)程與間歇過(guò)程（Batch Processes）或飛行控制。前饋控制（Feedforward Control）與反饋控制（Feedback Control）對(duì)照舉例：熱交換器的出口溫度控制。2022/7/2612課件前饋與反饋控制系統(tǒng)舉例2022/7/2613課件控制系統(tǒng)的分類（續(xù)）開(kāi)關(guān)量控制（Switch Control）與連續(xù)量控制（Continuous Control）舉例：空調(diào)器的控制連續(xù)時(shí)間控制（Continuous-Time Control）與離散時(shí)間控制（Discrete-Time Control, 也稱“采樣控制”/“數(shù)字控制”）舉例：計(jì)算機(jī)控制

6、系統(tǒng)多變量控制與單變量多回路控制線性控制與非線性控制等2022/7/2614課件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施確定控制目標(biāo)：依據(jù)生產(chǎn)過(guò)程安全性、經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性的要求，針對(duì)具體工業(yè)對(duì)象確定控制目標(biāo)；選擇被控變量：選擇與控制目標(biāo)直接或間接相關(guān)的可測(cè)量參數(shù)作為控制系統(tǒng)的被控變量；選擇操作變量：從所有可操作變量中選擇合適的操作變量，要求對(duì)被控變量的調(diào)節(jié)作用盡可能大而快；確定控制方案：當(dāng)被控變量與操作變量多于1個(gè)時(shí)，既可以直接用MIMO（多輸入多輸出）控制方案；也可以將系統(tǒng)分解成幾個(gè)SISO（單輸入單輸出）子系統(tǒng)再進(jìn)行設(shè)計(jì)（當(dāng)然這里存在最佳分解問(wèn)題）。2022/7/2615課件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施（續(xù)）調(diào)節(jié)閥的選

7、擇：根據(jù)被控變量與操作變量的工藝條件及對(duì)象特性，選擇合適大小與流量特性的調(diào)節(jié)閥；控制算法的選擇：依據(jù)控制方案選擇合適的控制算法。通常對(duì)于SISO系統(tǒng)，PID控制算法能滿足大部分情況；而對(duì)于MIMO系統(tǒng)，可采用的控制算法很多，但一般都需要對(duì)象模型，僅適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的調(diào)試和投用：控制系統(tǒng)安裝完畢后，按控制要求檢查和調(diào)整各控制儀表和設(shè)備的工作狀況(包括控制器參數(shù)的在線整定)，依次將其投入運(yùn)行。2022/7/2616課件舉例：精餾塔控制系統(tǒng)控制目標(biāo)CV、MV選擇控制系統(tǒng)調(diào)試與投用控制方案控制算法2022/7/2617課件常用控制算法PID類（包括：?jiǎn)位芈稰ID、串級(jí)、前饋、均勻、比值、分程、選擇或超馳控制等），特點(diǎn)：主要適用于SISO系統(tǒng)、基本上不需要對(duì)象的動(dòng)態(tài)模型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在線調(diào)整方便。APC類（先進(jìn)控制方法，包括：解耦控制、內(nèi)模控制、預(yù)測(cè)控制、自適