過(guò)程控制工程第一章單回路控制系統(tǒng)

1、過(guò)程控制工程第一章單回路控制系統(tǒng)第1頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 單回路反饋控制系統(tǒng) 四個(gè)基本環(huán)節(jié)：被控對(duì)象、測(cè)量變送、控制器和控制閥 反饋控制中的最基本系統(tǒng) 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、有效、 應(yīng)用最成熟、最普遍 - 占70%以上第2頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三例2：水槽液位控制系統(tǒng)1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成F1增加 L增加 變送器輸出信號(hào)增加 偏差（測(cè)量值-設(shè)定值）為正、增加 控制器輸出減小 閥開(kāi)度增加 F2增加 L降低；工作過(guò)程：F1F2LCF1F2A.C 第3頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三

2、1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成控制器控制閥被控對(duì)象測(cè)量變送偏差給定 測(cè)量 液位給定量位于系統(tǒng)的輸入端，稱為系統(tǒng)輸入量。也稱為參考輸入量（信號(hào)）。被控制量位于系統(tǒng)的輸出端，稱為系統(tǒng)輸出量。 輸出量（全部或一部分）通過(guò)測(cè)量裝置返回系 統(tǒng)的輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差（給定信號(hào)與返回的輸出信號(hào)之差）信號(hào)。輸出量的返回過(guò)程稱為反饋。返回的全部或部分輸出信號(hào)稱為反饋信號(hào)。第4頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 控制系統(tǒng)的原理和作用（定值）維持被控參數(shù)保持在設(shè)定值上，偏差越小越好偏差控制：糾正偏差 過(guò)程工業(yè)中，此類系統(tǒng)占大多數(shù)按被控參數(shù)分類： 溫度控

3、制回路、壓力控制回路、 流量控制回路、物位（液位）控制回路第5頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章第6頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 1.2 被控變量的選擇即，要控制什么 基于工

4、藝要求，選擇的結(jié)果直接影響生產(chǎn)（產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)安全）第7頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三分類1.2 被控變量的選擇直接控制 最基本的熱工參數(shù)，一般是可以直接進(jìn)行測(cè)量和控制的參數(shù) 溫度、壓力、液位、流量間接控制 質(zhì)量指標(biāo)，以及一些特殊的參數(shù)成份、物性參數(shù)等，在一般條件下，無(wú)法直接測(cè)量和控制 應(yīng)根據(jù)工藝參數(shù)的關(guān)系，用可測(cè)的參數(shù)，間接進(jìn)行控制第8頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.2 被控變量的選擇例1：苯、甲苯二元精餾系統(tǒng) 質(zhì)量指標(biāo)是最重要的控制參數(shù) 如塔頂產(chǎn)品的純度 xD 但 xD 目前無(wú)法直接測(cè)量，因此，只能用間接控制參數(shù)進(jìn)行控制。 根

5、據(jù)精餾原理，xD = f (TD, p), 即與溫度和壓力成非線性函數(shù)關(guān)系。 理論上，固定一項(xiàng)，就可用另一項(xiàng)控制xD 。 一般的，實(shí)際中都采用恒定p，通過(guò)控制塔頂溫度來(lái)控制塔頂成分。 第9頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.2 被控變量的選擇選擇原則： （1） 測(cè)量滯后 P （2） 工藝合理性 T工藝合理性：規(guī)定塔壓穩(wěn)定，保證分離度，保證效率 各塊塔板壓力恒定，XD與T有對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇XD=F（T）0 50 100%苯、甲苯百分含量（%）0 50 100%TP一定T一定P第10頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.2 被控變量的選擇選擇被控變量的

6、原則（1）盡可能選擇直接質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)； （2）必須選擇間接量指標(biāo)參數(shù)時(shí)，選擇對(duì)目標(biāo)參數(shù)影響最顯著的可控參數(shù)，單值對(duì)應(yīng)關(guān)系最好； （3）靈敏度好，反映產(chǎn)品質(zhì)量變化，易于控制； （4）考慮工藝的合理性、測(cè)量?jī)x表的選擇。操縱變量的選擇：（1）一般選系統(tǒng)中可以調(diào)整的物料量或能量參數(shù)，多是流量；（2）不止一個(gè)，重要因素第11頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及

7、控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章第12頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇對(duì)象特性分析精餾塔: 影響塔頂成分的有,溫度、壓力、 進(jìn)料流量、進(jìn)料成分等 對(duì)于實(shí)際過(guò)程，影響輸出的因素一般不只一個(gè)，因此，實(shí)際上都是多輸入系統(tǒng)（MIMO)F1F2FnY第13頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng): 必須從影響被控量的諸多影響參數(shù)中 選擇一個(gè)，作為操縱變量

8、 其它影響量則只能視作干擾量了控制： 用操縱量克服干擾量對(duì)被控變量的影響F1(s)F2(s)U(s)Y(s)Y(s)=GPC(s)U(s)+GPD1(s) F1(s) +GPD2(s) F2 (s)第14頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇操縱量輸出：控制通道干擾量輸出：干擾通道干擾作用與控制作用相互對(duì)立而存在問(wèn)題：如何選擇一個(gè)良好的操縱變量。分析通道特性通道的概念：通道就是某個(gè)參數(shù)影響另外一個(gè)參數(shù)的通路第15頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇 干擾通道

9、特性分析Gc(s)GPC(s)GPD(s)R(s)E(s)F(s)Y(s)=GPD(s)1+ Gc(s) GPC(s)Y(s)F(s)干擾作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：第16頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（1） 放大倍數(shù)Kf的影響結(jié)論： Kf越大，系統(tǒng)的余差也越大， 控制質(zhì)量越差Y()=Kf1+ KC Ko分析過(guò)程：Y(s)=GPD(s)1+ Gc(s)GPC(s)F(s)第17頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（2） 時(shí)間常數(shù)Tf的影響 結(jié)論：Tf越大

10、，個(gè)數(shù)越多，干擾對(duì)被控變量的影響越小，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差越小， 控制質(zhì)量提高 干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置：越離被控變量近的干擾，對(duì)被控變量的影響也越大 第18頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（3） 純滯后 f的影響 結(jié)論： 干擾通道的純滯后對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量沒(méi)有影響， 只是滯后了干擾對(duì)控制的影響 Y(s)=GPD(s)e-s1+ Gc(s) GPC(s)F(s)第19頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇干擾通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響特性參數(shù)靜態(tài)質(zhì)量的影響動(dòng)態(tài)質(zhì)量的影響K

11、f增加余差增加無(wú)影響Tf增加無(wú)影響過(guò)渡過(guò)程時(shí)間減小，振蕩幅值減小f增加無(wú)影響無(wú)影響第20頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇 控制通道特性分析Gc(s)GPC(s)GPD(s)R(s)E(s)F(s)第21頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（1） 放大倍數(shù)K0的影響靜態(tài)：控制通道放大倍數(shù)K0大，控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)余差小，見(jiàn)式（1-7）動(dòng)態(tài)：控制系統(tǒng)衰減比與Kc 與K0的乘積有關(guān)，見(jiàn)式（1-18），且 Kc K0越大，越小，穩(wěn)定性差，因此，要保證Kc K0=常數(shù)

12、。在Kc K0=常數(shù)情況下，控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)余差不變。從控制角度看，K0大些，說(shuō)明控制通道對(duì)系統(tǒng)的影響大，易于調(diào)節(jié)，因此，一般希望K0大些好第22頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（2） 時(shí)間常數(shù)T0的影響從控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)進(jìn)行分析 結(jié)論：控制通道的時(shí)間常數(shù)大，經(jīng)過(guò)的容量數(shù)多，系統(tǒng)的工作 頻率低，控制不及時(shí)、系統(tǒng)控制質(zhì)量差，如溫度系統(tǒng)。 一般希望控制通道時(shí)間常數(shù)小些好。 但控制通道時(shí)間常數(shù)過(guò)小，將使得系統(tǒng)過(guò)于靈敏，也會(huì)使穩(wěn)定性變差，如流量系統(tǒng) 第23頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性

13、對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇（3） 純滯后 0的影響 結(jié)論：純滯后0的存在，使得控制不及時(shí)，增加動(dòng)態(tài)偏差， 降低穩(wěn)定性。 控制通道純滯后是控制系統(tǒng)非常不利的因素，會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)品質(zhì)，以至于使控制系統(tǒng)發(fā)散，造成嚴(yán)重后果，因此，實(shí)際工程中，必須重視。 第24頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇操縱變量的選擇 兼顧考慮工藝的合理性，工藝上不易頻繁改變的量也不宜作為操縱變量。 實(shí)質(zhì)上是決定了控制通道的選擇。原則：（1）操縱變量必須可控（2）選擇通道放大倍數(shù)相對(duì)大的（3）選擇通道時(shí)間常數(shù)相對(duì)小的（干擾通道時(shí)間常數(shù)大些）（4）選

14、擇通道的純滯后盡量?。?）選擇使干擾點(diǎn)遠(yuǎn)離被控變量而靠近控制閥第25頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇控制通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響圖特性參數(shù)對(duì)靜態(tài)質(zhì)量的影響對(duì)動(dòng)態(tài)質(zhì)量的影響K0增加余差減?。ǚ€(wěn)定前提下）系統(tǒng)趨向于振蕩T0增加無(wú)影響過(guò)渡過(guò)程時(shí)間增加，系統(tǒng)頻率變慢0增加無(wú)影響穩(wěn)定程度大大降低第26頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及

15、其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章第27頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.4 控制閥的選擇控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件接受控制器的命令執(zhí)行控制任務(wù)。選擇內(nèi)容：口徑大小、開(kāi)閉形式、流量特性、結(jié)構(gòu)形式第28頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三口徑大小 直接決定介質(zhì)流過(guò)的能力1.4 控制閥的選擇 通過(guò)計(jì)算閥的流通能力，并且保證具有一定的余量，具有較寬的可控范圍。 口徑過(guò)大，正常流量時(shí)閥門處于小的開(kāi)度，閥的特性不好； 口

16、徑過(guò)小，正常流量時(shí)閥門處于大的開(kāi)度，閥的特性也不好。第29頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三開(kāi)閉形式氣動(dòng)控制閥：1.4 控制閥的選擇電動(dòng)控制閥：一般均為電開(kāi)式（電機(jī)帶動(dòng)閥門）氣開(kāi)式輸入氣壓信號(hào)（來(lái)自控制器）增大，閥的開(kāi)度增大；氣閉式輸入氣壓信號(hào)（來(lái)自控制器）增大，閥的開(kāi)度減??；第30頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三控制閥的氣開(kāi)、閉形式的選擇原則：1.4 控制閥的選擇（1）安全角度： 即當(dāng)出現(xiàn)意外事故時(shí)，如氣源中斷，或電源中斷，此時(shí)輸入控制閥的氣壓信號(hào)最小，這時(shí)，考慮到工藝設(shè)備的安全性，必須使閥門全閉（氣開(kāi)式）或閥門全開(kāi)（氣閉式） 如：鍋爐燃?xì)饪?/p>

17、制閥氣開(kāi)式 （2）質(zhì)量角度：出現(xiàn)以外事故，考慮產(chǎn)品質(zhì)量 （3）消耗角度：原料、成品及動(dòng)力消耗 （4）介質(zhì)特點(diǎn)：特殊介質(zhì)，考慮氣結(jié)晶、蒸發(fā)等因素 具體工藝過(guò)程，對(duì)控制閥開(kāi)閉有要求的場(chǎng)合，要區(qū)分主次因素（安全第一），對(duì)控制閥開(kāi)閉沒(méi)有要求時(shí)，可以任選第31頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.4 控制閥的選擇流量特性流量特性：指流體通過(guò)閥門的相對(duì)流量和閥門相對(duì)開(kāi)度 之間的關(guān)系 Q/Qmax=f(L/Lmax) Q/Qmax 相對(duì)流量 f(L/Lmax)相對(duì)開(kāi)度第32頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.4 控制閥的選擇流量特性 目前控制閥的特性有三種：

18、 線性特性、對(duì)數(shù)特性（等百分比特性）、快開(kāi)特性 L/LmaxF/Fmax第33頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三 一般的，生產(chǎn)負(fù)荷變化對(duì)象特性發(fā)生變化 如，熱交換器： 負(fù)荷（被加熱的流體）增大： 通過(guò)熱交換器的時(shí)間縮短， 純滯后減??； 特性改變 流速增大，傳熱效果變好 控制系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，已經(jīng)整定好了PID參數(shù)，一旦對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)，原來(lái)好的PID參數(shù)就變得不好了1.4 控制閥的選擇流量特性什么時(shí)候選擇非線性特性？第34頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三（1）選擇自整定調(diào)節(jié)器，代價(jià)大（2）通過(guò)控制閥的特性選擇進(jìn)行彌補(bǔ) K 1 / K0G0如對(duì)象負(fù)荷

19、靜態(tài)部分K0與控制閥流量F成反比，對(duì)象負(fù)荷動(dòng)態(tài)部分G0與控制閥流量F成正比，控制閥特性取線性；P15 表1-1 控制閥流量特性的選擇 課本P15分析的例子P16 表1-2 控制閥流量特性經(jīng)驗(yàn)選擇1.4 控制閥的選擇流量特性解決辦法：第35頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.4 控制閥的選擇結(jié)構(gòu)形式直通單座、直通雙座、角閥、高壓閥、蝶閥、隔膜閥、三通閥適用于不同工藝場(chǎng)合表1-4 ABC第36頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.4 控制閥的選擇閥門定位器 控制閥的輔助裝置 接受控制器信號(hào)，輸出控制控制閥 作用： 提高控制閥控制精度，準(zhǔn)確定位； 功

20、率放大； 可改變控制閥流量特性； 可實(shí)現(xiàn)分程控制 第37頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章第38頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.5 測(cè)量及傳送滯后的影響及消除方法測(cè)量滯后的影響容量滯后： 由于

21、測(cè)量元件具有一定的時(shí)間常數(shù)，一階慣性環(huán)節(jié) 理論上講，只有當(dāng)過(guò)渡時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)時(shí)，輸出才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)（等于工藝參數(shù)值）。因此，測(cè)量變送的輸出一般小于工藝參數(shù)實(shí)際值，不利于系統(tǒng)控制測(cè)量變送裝置的容量滯后對(duì)控制系統(tǒng)不利。第39頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.5 測(cè)量及傳送滯后的影響及消除方法測(cè)量滯后的影響純滯后： 參數(shù)變化信號(hào)傳遞到測(cè)量點(diǎn)需要一定的時(shí)間 使得廣義對(duì)象中含有純滯后環(huán)節(jié)，不利于控制，要盡量克服第40頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.5 測(cè)量及傳送滯后的影響及消除方法傳遞滯后的影響 測(cè)量信號(hào)傳送滯后：變送器控制室 控制信號(hào)傳送滯后：控制室

22、控制閥 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與控制室有較長(zhǎng)的一段距離，對(duì)于氣動(dòng)信號(hào)的傳遞，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的傳送滯后。一般比較小，對(duì)于電信號(hào)，可以忽略。 第41頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.5 測(cè)量及傳送滯后的影響及消除方法克服滯后的辦法測(cè)量滯后： 選擇快速反應(yīng)的測(cè)量元件，以減小時(shí)間常數(shù) 選擇合適的測(cè)量點(diǎn)，以減小純滯后 使用微分單元，以克服容量滯后 微分環(huán)節(jié)起到超前作用，參考書上的推導(dǎo)，在分子上多了一個(gè)零點(diǎn)，對(duì)給定值的變化起到快速跟蹤作用。 但是，微分環(huán)節(jié)會(huì)使得系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，因此，要合理使用。 第42頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.5 測(cè)量及傳送滯后的影響及消除

23、方法克服滯后的辦法傳送滯后： 一般，氣動(dòng)儀表容易產(chǎn)生傳送滯后，在氣動(dòng)管線比較長(zhǎng)時(shí)，可考慮加入氣動(dòng)繼動(dòng)裝置。第43頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8 單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章教學(xué)進(jìn)程第44頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.

24、6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇控制質(zhì)量：系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差PID 三作用控制器PID：Proportional Integral DerivativePID控制：對(duì)偏差信號(hào) (t)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算變換后形成的一種控制規(guī)律。第45頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三其中： Kpe (t) 比例控制項(xiàng)， Kp 為比例系數(shù) 積分控制項(xiàng)，Ti 為積分時(shí)間常數(shù)； 微分控制項(xiàng)，d 為微分時(shí)間常數(shù)； 1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇 PID 控制器，3個(gè)可調(diào)整的參數(shù)： 比例度（P）、 積分時(shí)間Ti（I）、微分時(shí)間T

25、d（D） PID控制的傳遞函數(shù)：第46頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇 PID控制是控制工程中技術(shù)成熟、理論完善、應(yīng)用最為廣泛的一種控制策略，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工程實(shí)踐，已形成了一套完整的控制方法和典型結(jié)構(gòu)。 在很多情形下，PID 控制并不一定需要全部的三項(xiàng)控制作用，而是可以方便靈活地改變控制策略，實(shí)施P、PI、PD 或PID 控制。顯然，比例控制部分是必不可少的。 PID 不僅適用于數(shù)學(xué)模型已知的控制系統(tǒng)，而且對(duì)大多數(shù)數(shù)學(xué)模型難以確定的工業(yè)過(guò)程也可應(yīng)用。 PID 控制參數(shù)整定方便，結(jié)構(gòu)靈活，在眾多工業(yè)過(guò)程控制中取得了滿意

26、的應(yīng)用效果。第47頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)誤差的影響R(s)E(s)Gc(s)Go(s)F(s)F(s)Go(s)E(s)Gc(s)第48頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三終值定理：控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)誤差的影響結(jié)論： 當(dāng)控制器為純比例作用時(shí)，系統(tǒng)余差與放大倍數(shù)成反比，即與比例度成正比，比例度越大，余差越大； 當(dāng)控制器引入積分作用時(shí)，可消除余差； 微分作用對(duì)余差沒(méi)有影響。 第49頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差的影響（1）比例放大倍數(shù)K的影響： Kc 0，相當(dāng)于開(kāi)路 Kc 控制

27、精度提高（余差減?。?， 矛盾 系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，只有原系統(tǒng)穩(wěn)定裕量充分大時(shí)才采用純比例控制。0ty(t) Kc增大比例控制器：第50頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三（2）Ti的影響：比例作用基礎(chǔ)上疊加對(duì)偏差的積分輸出 消除余差 Ti小，積分作用強(qiáng)，消除余差的能力強(qiáng)，但是，系統(tǒng)振蕩加劇，衰減比變?。?Ti大，積分作用弱，消除余差的能力弱。 對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差的影響 PI控制器： 0ty(t) Ti減小第51頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三（3）微分時(shí)間Td ： 也是和比例作用配合，P、PI、PD、PID 微分輸出與偏差變化速度成正比， “超前”調(diào)節(jié)作

28、用 Td大，微分作用大，控制系統(tǒng)靈敏， 但穩(wěn)定性變差P、I、D三參數(shù)相互配合控制器參數(shù)整定 PD控制器： 對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差的影響第52頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三控制規(guī)律的選擇 （1）對(duì)控制要求不高的參數(shù)，可只采用比例控制器； （2）對(duì)控制要求不高，且慣性較大的參數(shù)，可采用比例-微分控制器； （3）對(duì)于精度要求高的，要加入積分規(guī)律，PI； （4）較重要，控制精度要求比較高，希望動(dòng)態(tài)偏差小，被控對(duì)象的時(shí)間滯后比較大的，PID控制規(guī)律選擇原則：工業(yè)常見(jiàn)控制器有：P、PI、PD、PID第53頁(yè)，共81頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)36分，星期三單回路反饋控制系統(tǒng)1.1 單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2 被控變量的選擇1.3 對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4 控制閥的選擇1.5 測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6 控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.