化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件變送器控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制器輸出pqy測(cè)量值z(mì)_干擾作用f控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制1第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)本章內(nèi)容簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則控制器參數(shù)的工程整定第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)本章內(nèi)容簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)2由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變送器、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)（單回路控制系統(tǒng)）控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件變送器控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制器輸出pqy測(cè)量值z(mì)_干擾作用f由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制3說(shuō)明：在本系統(tǒng)中繪出的變送器LT及TT等，按自控設(shè)計(jì)規(guī)范，可以省略不畫(huà)，所以在本書(shū)以后的控制系統(tǒng)圖中，也將不再畫(huà)出測(cè)量、變送環(huán)節(jié)，但要注意在實(shí)際的系統(tǒng)中總是存在這一環(huán)節(jié)，只是在畫(huà)圖時(shí)被省略罷了。說(shuō)明：在本系統(tǒng)中繪出的變送器LT及TT等，按自控設(shè)計(jì)4圖7—3是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象(簡(jiǎn)稱對(duì)象)、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。對(duì)于不同對(duì)象的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用相同的方塊圖來(lái)表示，這就便于對(duì)它們的共性進(jìn)行研究。圖7—3是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。5本章將介紹組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本原則；被控變量及操縱變量的選擇；控制器控制規(guī)律的選擇及控制器參數(shù)的工程整定等。本章將介紹組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本原則；被控6生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值(或按一定規(guī)律變化)的變量稱為被控變量。根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)系，可分為兩種類型的控制型式：直接指標(biāo)控制與間接指標(biāo)控制。一、被控變量的選擇生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值(或按一定規(guī)7直接指標(biāo)控制被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)(溫度、壓力、流量、液位、成分等)；間接指標(biāo)控制如果工藝是按質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行操作的，照理應(yīng)以產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量進(jìn)行控制，但有時(shí)缺乏各種合適的獲取質(zhì)量信號(hào)的檢測(cè)手段，或雖能檢測(cè)，但信號(hào)很微弱或滯后很大，這時(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)又快的另一變量，如溫度、壓力等作為間接控制指標(biāo)。直接指標(biāo)控制間接指標(biāo)控制8化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)9化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)10在二元系統(tǒng)的精餾中，當(dāng)氣液兩相并存時(shí)，塔頂易揮發(fā)組分的濃度xD、塔頂溫度TD、壓力p三者之間有一定的關(guān)系。當(dāng)壓力恒定時(shí)，組分xD和溫度TD之間存在有單值對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在二元系統(tǒng)的精餾中，當(dāng)氣液兩相并存時(shí)，塔頂易11化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)12化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)13由此可見(jiàn)，在組分、溫度、壓力三個(gè)變量中，只要固定溫度或壓力中的一個(gè)，另一個(gè)變量就可以代替xD作為被控變量。在溫度和壓力中，究竟應(yīng)選哪一個(gè)參數(shù)作為被控變量呢?由此可見(jiàn)，在組分、溫度、壓力三個(gè)變量中，只要固定溫度14第一在精餾塔操作中，壓力往往需要固定。只有將塔操作在規(guī)定的壓力下，才易于保證塔的分離純度，保證塔的效率和經(jīng)濟(jì)性。如塔壓波動(dòng)，就會(huì)破壞原來(lái)的汽液平衡，影響相對(duì)揮發(fā)度，使塔處于不良工況。同時(shí)、隨著塔壓的變化，往往還會(huì)引起與之相關(guān)的其他物料量的變化，影響塔的物料平衡，引起負(fù)荷的波動(dòng)。

從工藝合理性考慮，常常選擇溫度作為被控變量。第一在精餾塔操作中，壓力往往需要固定。只有將塔15由此可見(jiàn)，固定壓力，選擇溫度作為被控變量是可能的，也是合理的。第二在塔壓固定的情況下，精餾塔各層塔板上的壓力基本上是不變的，這樣各層塔板上的溫度與組分之間就有一定的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此可見(jiàn)，固定壓力，選擇溫度作為被控變量是可能的，也16在選擇被控變量時(shí)，還必須使所選變量有足夠的靈敏度。在上例中，當(dāng)xD變化時(shí)，溫度TD的變化必須靈敏，有足夠大的變化，容易被測(cè)量元件所感受．且使相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表比較簡(jiǎn)單、便宜。在選擇被控變量時(shí)，還必須使所選變量有足夠的靈敏度。在17此外，還要考慮簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)被控變量間的獨(dú)立性。假如在精餾操作中，塔頂和塔底的產(chǎn)品純度都需要控制在規(guī)定的數(shù)值，則在塔頂溫度與塔底溫度之間互相影響，存在關(guān)聯(lián)問(wèn)題。因此，以兩個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)分別控制塔頂溫度與塔底溫度，勢(shì)必造成相互干擾。使兩個(gè)系統(tǒng)都不能正常工作。所以采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)時(shí)，通常只能保證塔頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。工藝要求保證塔頂產(chǎn)品質(zhì)量，則選塔頂溫度為被控變量；若工藝要求保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量，則選塔底溫度為被控變量。如果工藝要求塔頂和塔底產(chǎn)品純度都要保證，則通常需要組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，增加解耦裝置，解決相互關(guān)聯(lián)問(wèn)題。此外，還要考慮簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)被控變量間的獨(dú)立性。18化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)19被控變量的選擇原則選擇對(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)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。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。⑴滿足工藝的合理性⑵具有盡可能大的靈敏度且線形好⑶測(cè)量變送裝置的滯后小。被控變量的選擇原則選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行20

1、操縱變量在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量，最常見(jiàn)的操縱變量是介質(zhì)的流量。二、操縱變量的選擇1、操縱變量二、操縱變量的選擇21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)被控變量（輸出量）操縱變量（輸入量）從諸22化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)23根據(jù)工藝要求，選擇提餾段某塊塔板(一般為溫度變化最靈敏的板，稱為靈敏板)的溫度作為被控變量。那么，自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)就是通過(guò)維持靈敏板上溫度恒定，來(lái)保證塔底產(chǎn)品的成分滿足工藝要求。根據(jù)工藝要求，選擇提餾段某塊塔板(一般為溫24這些影響因素可分為兩大類，即可控的和不可控的。從工藝角度看，本例中只有回流量和蒸汽流量為可控因素，其他一般為不可控因素。在兩個(gè)可控因素中．蒸汽流量對(duì)提餾段溫度影響比起回流量對(duì)提餾段溫度影響來(lái)說(shuō)更及時(shí)、更顯著。同時(shí)，從節(jié)能角度來(lái)講，控制蒸汽流量比控制回流量消耗的能量要小，所以通常應(yīng)選擇蒸汽流量作為操縱變量。這些影響因素可分為兩大類，即可控的和不可控的。252、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響在諸多影響被控變量的因素中，一旦選擇了其中一個(gè)作為操縱變量，那么其余的影響因素都成了干擾變量。操縱變量與干擾變量作用在對(duì)象上，都會(huì)引起被控變量變化的。2、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響在諸多影響被26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ＫＯ干擾通道放大倍數(shù)為ＫfＫＯ的大小表征了操縱變量對(duì)被控變量的影響程度Ｋf的大小表征了干擾對(duì)被控變量的影響程度小結(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，干擾通道的放大倍數(shù)Ｋf越小越好，控制通道放大倍數(shù)ＫＯ希望適當(dāng)大些，以使控制通道靈敏些。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ＫＯ小結(jié)：27對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）設(shè):干擾通道時(shí)間常數(shù)為Ｔf，純滯后為τf

對(duì)干擾通道特性的影響ft0yft0(1)(2)Tf1Tf2Ｔfτf對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）設(shè):干擾通道時(shí)間常數(shù)為Ｔ28對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）設(shè)：控制通道的時(shí)間常數(shù)為Ｔo，純滯后時(shí)間為τo時(shí)間常數(shù)ＴO(shè)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)ＴO(shè)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τ0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)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）設(shè)：控制通道的時(shí)間常數(shù)為Ｔ29要構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制通道特性應(yīng)具有足夠大放大系數(shù)、比較小的時(shí)間常數(shù)及盡可能小的純滯后時(shí)間。系統(tǒng)主要干擾通道特性應(yīng)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)。考慮工藝上的合理性。如生產(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，就不宜選為操縱變量。操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇原則30三、測(cè)量元件特性的影響控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e給定值被控變量 -干擾三、測(cè)量元件特性的影響控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e給31測(cè)量、變送裝置是控制系統(tǒng)中獲取信息的裝置，也是系統(tǒng)進(jìn)行控制的依據(jù)。測(cè)量、變送裝置是控制系統(tǒng)中獲取信息的裝置，也是321、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)對(duì)測(cè)量的影響1、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)對(duì)測(cè)量的影響33因此，控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)不能太大，最好選用惰性小的快速測(cè)量元件，例如用快速熱電偶代替工業(yè)用普通熱電偶或溫包。必要時(shí)也可以在測(cè)量元件之后引入微分作用。利用它的超前作用來(lái)補(bǔ)償測(cè)量元件引起的動(dòng)態(tài)誤差。因此，控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)不能太大，最342、測(cè)量元件的純滯后當(dāng)測(cè)量存在純滯后時(shí)，也和對(duì)象控制通道存在純滯后一樣，會(huì)嚴(yán)重地影響控制質(zhì)量。2、測(cè)量元件的純滯后當(dāng)測(cè)量存在純滯后時(shí)，也35、

為主管道，分管道的長(zhǎng)度為主管道，分管道流體的流速測(cè)量元件的安裝位置、為主管道，分管道的長(zhǎng)度為主管道，分管道流體的流速測(cè)量36目前，以物性作為被控變量時(shí)往往都有類似問(wèn)題，這時(shí)引入微分作用是徒勞的、加得不好，反而會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以在測(cè)量元件的安裝上，一定要注意盡量減小純滯后。對(duì)于大純滯后的系統(tǒng)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往是無(wú)法滿足控制要求的，須采用復(fù)雜控制系統(tǒng)。目前，以物性作為被控變量時(shí)往往都有類似問(wèn)題，這373、信號(hào)的傳送滯后信號(hào)傳送滯后通常包括測(cè)量信號(hào)傳送滯后和控制信號(hào)傳送滯后兩部分。3、信號(hào)的傳送滯后信號(hào)傳送滯后通常包括測(cè)量38是指由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變送裝置的信號(hào)傳送到控制室的控制器所引起的滯后。測(cè)量信號(hào)傳送滯后是指由控制室內(nèi)控制器的輸出控制信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器所引起的滯后?？刂菩盘?hào)傳送滯后是指由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變送裝置的信號(hào)傳送到控制室的控制39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６mm?；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(mén)定位器等。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：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)30040四、控制器控制規(guī)律的選擇1、控制器控制規(guī)律的確定廣義對(duì)象控制器被控變量四、控制器控制規(guī)律的選擇1、控制器控制規(guī)律的確定廣義對(duì)象41目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律：P、PI和PID。選擇哪種控制規(guī)律主要是根據(jù)廣義對(duì)象的特性和工藝的要求來(lái)決定的。目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律：P、PI42（1）比例控制器比例控制器是具有比例控制規(guī)律的控制器，它的輸出p與輸入偏差e之間的關(guān)系為：比例控制器的可調(diào)整參數(shù)是Kp或比例度δ，對(duì)于單元組合儀表來(lái)說(shuō)。它們的關(guān)系為：（1）比例控制器比例控制器是具有比例控制規(guī)律43比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過(guò)渡時(shí)間短。比例控制器的特點(diǎn)純比例控制系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)存在余差。負(fù)荷變化越大，余差就越大。比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過(guò)渡時(shí)44比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，例如中間貯槽的液位、精餾塔塔釜液位以及不太重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等。比例控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝45（2）比例積分控制器比例積分控制器是具有比例積分控制規(guī)律的控制器。它的輸出p與輸人偏差e的關(guān)系為：比例積分控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)Kp(或比例度δ)和積分時(shí)間TI。（2）比例積分控制器比例積分控制器是具46過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)是無(wú)余差，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。加上積分作用，會(huì)使穩(wěn)定性降低，雖然在加積分作用的同時(shí)，可以通過(guò)加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間也加長(zhǎng)。比例積分控制器的特點(diǎn)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)是無(wú)余差，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。比47比例積分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分控制器是使用最普遍的控制器。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。例如流量、壓力和要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng)，常采用比例積分控制器。比例積分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分控制器是使用最普遍的48（3）比例積分微分控制器比例積分微分控制器是具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，輸出p與輸入偏差e之間具有下列關(guān)系：比例積分微分控制器的可調(diào)整參數(shù)Kp(比例度δ)、TI和TD。（3）比例積分微分控制器比例積分微分控制器49微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性，再加上積分作用可以消除余差。所以，適當(dāng)調(diào)整δ、TI、TD三個(gè)參數(shù)、可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。比例積分微分控制器的特點(diǎn)微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度50比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。對(duì)于滯后很小或噪聲嚴(yán)重的系統(tǒng)，應(yīng)避免引人微分作用，否則會(huì)由于被控變量的快速變化引起控制作用的大幅度變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例積分微分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變51化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)522、控制器正、反作用的確定控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送器 e被控變量 -給定值作用方向：就是指輸入變化后，輸出的變化方向。當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，則稱該環(huán)節(jié)為“正作用”方向；反之，當(dāng)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)、輸出減少的稱“反作用”方向。2、控制器正、反作用的確定控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送器 e被控53對(duì)于執(zhí)行器，它的作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。氣開(kāi)閥是“正”方向。氣關(guān)閥是“反”方向。執(zhí)行器的氣開(kāi)或氣關(guān)型式主要應(yīng)從工藝安全角度來(lái)確定。控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值對(duì)于執(zhí)行器，它的作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。氣54對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，則隨具體對(duì)象的不同而各不相同。當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于“正作用”的。反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于“反作用”的?？刂破鲌?zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，則隨具體對(duì)象的不同55控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值56對(duì)于控制器的作用方向是這樣規(guī)定的：當(dāng)給定值不變，被控變量測(cè)量值增加時(shí)，控制器的輸出也增加，稱為“正作用”方向，或者當(dāng)測(cè)量值不變，給定值減小時(shí)，控制器的輸出增加的稱為“正作用”方向。反之，如果測(cè)量值增加(或給定值減小)時(shí)，控制器的輸出減小的稱為“反作用”方向?？刂破鲌?zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值對(duì)于控制器的作用方向是這樣規(guī)定的：當(dāng)給定值57化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)58化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)59控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值60五、控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)整定-----對(duì)已定的控制系統(tǒng)求取保證控制過(guò)程質(zhì)量為最好的控制器參數(shù)（比例度δ、積分時(shí)TI、微分時(shí)間TD）五、控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)整定-----對(duì)已定的控制61控制器的參數(shù)整定方法理論計(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)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PID參數(shù)。工程整定法——條件：在已經(jīng)投運(yùn)的實(shí)際控制系統(tǒng)中進(jìn)行。1）臨界比例度法2）衰減曲線法3）經(jīng)驗(yàn)湊數(shù)法控制器的參數(shù)整定方法62方法一：臨界比例度法在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，即將TI放到“∞”位置上，TD放在“0”位置上，在干擾作用下，從大到小地逐漸改變控制器的比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩（即臨界振蕩）。方法一：臨界比例度法在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，將控制器變?yōu)?3控制器參數(shù)控制規(guī)律δ(%)TI(min)TD(min)P2δKPI2.2δKTk/1.2PID1.6δK0.5Tk0.25TI臨界振蕩整定計(jì)算公式控制器參數(shù)δ(%)TI(min)TD(m64方法二：衰減曲線法衰減曲線法控制器參數(shù)計(jì)算表控制器參數(shù)控制規(guī)律δ(%)TI(min)TD(min)PδSPI1.2δS0.5TSPID0.8δS0.3TS0.1TS方法在純比例作用下，由大到小調(diào)整比例度以得到具有衰減比（4：1）的過(guò)渡過(guò)程，記下此時(shí)的比例度δS及振蕩周期TS，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，求出相應(yīng)的積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD。方法二：衰減曲線法衰減曲線法控制器參數(shù)計(jì)算表控制器65方法三：經(jīng)驗(yàn)湊數(shù)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，看輸出曲線的形狀，以δ、TI、TD，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。方法三：經(jīng)驗(yàn)湊數(shù)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）66系統(tǒng)參數(shù)δ(%)TI(min)TD(min)溫度流量壓力液面20～6040～10030～7020～803～100.1～10.4～30.5～3系統(tǒng)參數(shù)δ(%)TI(min)TD(min)溫度267化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)68化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)69化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)70化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)71化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)72化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)73化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)74化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)75化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)76化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)77化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)78化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)79化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)80化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)81化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)82化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)83

控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件變送器控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制器輸出pqy測(cè)量值z(mì)_干擾作用f控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制84第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)本章內(nèi)容簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則控制器參數(shù)的工程整定第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)本章內(nèi)容簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)85由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變送器、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)（單回路控制系統(tǒng)）控制器操縱變量被控變量測(cè)量元件變送器控制閥對(duì)象給定值x偏差e控制器輸出pqy測(cè)量值z(mì)_干擾作用f由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制86說(shuō)明：在本系統(tǒng)中繪出的變送器LT及TT等，按自控設(shè)計(jì)規(guī)范，可以省略不畫(huà)，所以在本書(shū)以后的控制系統(tǒng)圖中，也將不再畫(huà)出測(cè)量、變送環(huán)節(jié)，但要注意在實(shí)際的系統(tǒng)中總是存在這一環(huán)節(jié)，只是在畫(huà)圖時(shí)被省略罷了。說(shuō)明：在本系統(tǒng)中繪出的變送器LT及TT等，按自控設(shè)計(jì)87圖7—3是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象(簡(jiǎn)稱對(duì)象)、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。對(duì)于不同對(duì)象的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用相同的方塊圖來(lái)表示，這就便于對(duì)它們的共性進(jìn)行研究。圖7—3是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。88本章將介紹組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本原則；被控變量及操縱變量的選擇；控制器控制規(guī)律的選擇及控制器參數(shù)的工程整定等。本章將介紹組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本原則；被控89生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值(或按一定規(guī)律變化)的變量稱為被控變量。根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)系，可分為兩種類型的控制型式：直接指標(biāo)控制與間接指標(biāo)控制。一、被控變量的選擇生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值(或按一定規(guī)90直接指標(biāo)控制被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)(溫度、壓力、流量、液位、成分等)；間接指標(biāo)控制如果工藝是按質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行操作的，照理應(yīng)以產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量進(jìn)行控制，但有時(shí)缺乏各種合適的獲取質(zhì)量信號(hào)的檢測(cè)手段，或雖能檢測(cè)，但信號(hào)很微弱或滯后很大，這時(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)又快的另一變量，如溫度、壓力等作為間接控制指標(biāo)。直接指標(biāo)控制間接指標(biāo)控制91化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)92化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)93在二元系統(tǒng)的精餾中，當(dāng)氣液兩相并存時(shí)，塔頂易揮發(fā)組分的濃度xD、塔頂溫度TD、壓力p三者之間有一定的關(guān)系。當(dāng)壓力恒定時(shí)，組分xD和溫度TD之間存在有單值對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在二元系統(tǒng)的精餾中，當(dāng)氣液兩相并存時(shí)，塔頂易94化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)95化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)96由此可見(jiàn)，在組分、溫度、壓力三個(gè)變量中，只要固定溫度或壓力中的一個(gè)，另一個(gè)變量就可以代替xD作為被控變量。在溫度和壓力中，究竟應(yīng)選哪一個(gè)參數(shù)作為被控變量呢?由此可見(jiàn)，在組分、溫度、壓力三個(gè)變量中，只要固定溫度97第一在精餾塔操作中，壓力往往需要固定。只有將塔操作在規(guī)定的壓力下，才易于保證塔的分離純度，保證塔的效率和經(jīng)濟(jì)性。如塔壓波動(dòng)，就會(huì)破壞原來(lái)的汽液平衡，影響相對(duì)揮發(fā)度，使塔處于不良工況。同時(shí)、隨著塔壓的變化，往往還會(huì)引起與之相關(guān)的其他物料量的變化，影響塔的物料平衡，引起負(fù)荷的波動(dòng)。

從工藝合理性考慮，常常選擇溫度作為被控變量。第一在精餾塔操作中，壓力往往需要固定。只有將塔98由此可見(jiàn)，固定壓力，選擇溫度作為被控變量是可能的，也是合理的。第二在塔壓固定的情況下，精餾塔各層塔板上的壓力基本上是不變的，這樣各層塔板上的溫度與組分之間就有一定的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此可見(jiàn)，固定壓力，選擇溫度作為被控變量是可能的，也99在選擇被控變量時(shí)，還必須使所選變量有足夠的靈敏度。在上例中，當(dāng)xD變化時(shí)，溫度TD的變化必須靈敏，有足夠大的變化，容易被測(cè)量元件所感受．且使相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表比較簡(jiǎn)單、便宜。在選擇被控變量時(shí)，還必須使所選變量有足夠的靈敏度。在100此外，還要考慮簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)被控變量間的獨(dú)立性。假如在精餾操作中，塔頂和塔底的產(chǎn)品純度都需要控制在規(guī)定的數(shù)值，則在塔頂溫度與塔底溫度之間互相影響，存在關(guān)聯(lián)問(wèn)題。因此，以兩個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)分別控制塔頂溫度與塔底溫度，勢(shì)必造成相互干擾。使兩個(gè)系統(tǒng)都不能正常工作。所以采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)時(shí)，通常只能保證塔頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。工藝要求保證塔頂產(chǎn)品質(zhì)量，則選塔頂溫度為被控變量；若工藝要求保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量，則選塔底溫度為被控變量。如果工藝要求塔頂和塔底產(chǎn)品純度都要保證，則通常需要組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，增加解耦裝置，解決相互關(guān)聯(lián)問(wèn)題。此外，還要考慮簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)被控變量間的獨(dú)立性。101化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)102被控變量的選擇原則選擇對(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)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。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。⑴滿足工藝的合理性⑵具有盡可能大的靈敏度且線形好⑶測(cè)量變送裝置的滯后小。被控變量的選擇原則選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行103

1、操縱變量在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量，最常見(jiàn)的操縱變量是介質(zhì)的流量。二、操縱變量的選擇1、操縱變量二、操縱變量的選擇104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)被控變量（輸出量）操縱變量（輸入量）從諸105化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)106根據(jù)工藝要求，選擇提餾段某塊塔板(一般為溫度變化最靈敏的板，稱為靈敏板)的溫度作為被控變量。那么，自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)就是通過(guò)維持靈敏板上溫度恒定，來(lái)保證塔底產(chǎn)品的成分滿足工藝要求。根據(jù)工藝要求，選擇提餾段某塊塔板(一般為溫107這些影響因素可分為兩大類，即可控的和不可控的。從工藝角度看，本例中只有回流量和蒸汽流量為可控因素，其他一般為不可控因素。在兩個(gè)可控因素中．蒸汽流量對(duì)提餾段溫度影響比起回流量對(duì)提餾段溫度影響來(lái)說(shuō)更及時(shí)、更顯著。同時(shí)，從節(jié)能角度來(lái)講，控制蒸汽流量比控制回流量消耗的能量要小，所以通常應(yīng)選擇蒸汽流量作為操縱變量。這些影響因素可分為兩大類，即可控的和不可控的。1082、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響在諸多影響被控變量的因素中，一旦選擇了其中一個(gè)作為操縱變量，那么其余的影響因素都成了干擾變量。操縱變量與干擾變量作用在對(duì)象上，都會(huì)引起被控變量變化的。2、對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量的影響在諸多影響被109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ＫＯ干擾通道放大倍數(shù)為ＫfＫＯ的大小表征了操縱變量對(duì)被控變量的影響程度Ｋf的大小表征了干擾對(duì)被控變量的影響程度小結(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，干擾通道的放大倍數(shù)Ｋf越小越好，控制通道放大倍數(shù)ＫＯ希望適當(dāng)大些，以使控制通道靈敏些。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ＫＯ小結(jié)：110對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）設(shè):干擾通道時(shí)間常數(shù)為Ｔf，純滯后為τf

對(duì)干擾通道特性的影響ft0yft0(1)(2)Tf1Tf2Ｔfτf對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（一）設(shè):干擾通道時(shí)間常數(shù)為Ｔ111對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）設(shè)：控制通道的時(shí)間常數(shù)為Ｔo，純滯后時(shí)間為τo時(shí)間常數(shù)ＴO(shè)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)ＴO(shè)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τ0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)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量的影響（二）設(shè)：控制通道的時(shí)間常數(shù)為Ｔ112要構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其控制通道特性應(yīng)具有足夠大放大系數(shù)、比較小的時(shí)間常數(shù)及盡可能小的純滯后時(shí)間。系統(tǒng)主要干擾通道特性應(yīng)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)?？紤]工藝上的合理性。如生產(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，就不宜選為操縱變量。操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇原則113三、測(cè)量元件特性的影響控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e給定值被控變量 -干擾三、測(cè)量元件特性的影響控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e給114測(cè)量、變送裝置是控制系統(tǒng)中獲取信息的裝置，也是系統(tǒng)進(jìn)行控制的依據(jù)。測(cè)量、變送裝置是控制系統(tǒng)中獲取信息的裝置，也是1151、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)對(duì)測(cè)量的影響1、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)對(duì)測(cè)量的影響116因此，控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)不能太大，最好選用惰性小的快速測(cè)量元件，例如用快速熱電偶代替工業(yè)用普通熱電偶或溫包。必要時(shí)也可以在測(cè)量元件之后引入微分作用。利用它的超前作用來(lái)補(bǔ)償測(cè)量元件引起的動(dòng)態(tài)誤差。因此，控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件時(shí)間常數(shù)不能太大，最1172、測(cè)量元件的純滯后當(dāng)測(cè)量存在純滯后時(shí)，也和對(duì)象控制通道存在純滯后一樣，會(huì)嚴(yán)重地影響控制質(zhì)量。2、測(cè)量元件的純滯后當(dāng)測(cè)量存在純滯后時(shí)，也118、

為主管道，分管道的長(zhǎng)度為主管道，分管道流體的流速測(cè)量元件的安裝位置、為主管道，分管道的長(zhǎng)度為主管道，分管道流體的流速測(cè)量119目前，以物性作為被控變量時(shí)往往都有類似問(wèn)題，這時(shí)引入微分作用是徒勞的、加得不好，反而會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以在測(cè)量元件的安裝上，一定要注意盡量減小純滯后。對(duì)于大純滯后的系統(tǒng)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往是無(wú)法滿足控制要求的，須采用復(fù)雜控制系統(tǒng)。目前，以物性作為被控變量時(shí)往往都有類似問(wèn)題，這1203、信號(hào)的傳送滯后信號(hào)傳送滯后通常包括測(cè)量信號(hào)傳送滯后和控制信號(hào)傳送滯后兩部分。3、信號(hào)的傳送滯后信號(hào)傳送滯后通常包括測(cè)量121是指由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變送裝置的信號(hào)傳送到控制室的控制器所引起的滯后。測(cè)量信號(hào)傳送滯后是指由控制室內(nèi)控制器的輸出控制信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器所引起的滯后。控制信號(hào)傳送滯后是指由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變送裝置的信號(hào)傳送到控制室的控制122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６mm?；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(mén)定位器等。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：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)300123四、控制器控制規(guī)律的選擇1、控制器控制規(guī)律的確定廣義對(duì)象控制器被控變量四、控制器控制規(guī)律的選擇1、控制器控制規(guī)律的確定廣義對(duì)象124目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律：P、PI和PID。選擇哪種控制規(guī)律主要是根據(jù)廣義對(duì)象的特性和工藝的要求來(lái)決定的。目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律：P、PI125（1）比例控制器比例控制器是具有比例控制規(guī)律的控制器，它的輸出p與輸入偏差e之間的關(guān)系為：比例控制器的可調(diào)整參數(shù)是Kp或比例度δ，對(duì)于單元組合儀表來(lái)說(shuō)。它們的關(guān)系為：（1）比例控制器比例控制器是具有比例控制規(guī)律126比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過(guò)渡時(shí)間短。比例控制器的特點(diǎn)純比例控制系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)存在余差。負(fù)荷變化越大，余差就越大。比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過(guò)渡時(shí)127比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，例如中間貯槽的液位、精餾塔塔釜液位以及不太重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等。比例控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝128（2）比例積分控制器比例積分控制器是具有比例積分控制規(guī)律的控制器。它的輸出p與輸人偏差e的關(guān)系為：比例積分控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)Kp(或比例度δ)和積分時(shí)間TI。（2）比例積分控制器比例積分控制器是具129過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)是無(wú)余差，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。加上積分作用，會(huì)使穩(wěn)定性降低，雖然在加積分作用的同時(shí)，可以通過(guò)加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間也加長(zhǎng)。比例積分控制器的特點(diǎn)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)是無(wú)余差，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。比130比例積分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分控制器是使用最普遍的控制器。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。例如流量、壓力和要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng)，常采用比例積分控制器。比例積分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分控制器是使用最普遍的131（3）比例積分微分控制器比例積分微分控制器是具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，輸出p與輸入偏差e之間具有下列關(guān)系：比例積分微分控制器的可調(diào)整參數(shù)Kp(比例度δ)、TI和TD。（3）比例積分微分控制器比例積分微分控制器132微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性，再加上積分作用可以消除余差。所以，適當(dāng)調(diào)整δ、TI、TD三個(gè)參數(shù)、可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。比例積分微分控制器的特點(diǎn)微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度133比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。對(duì)于滯后很小或噪聲嚴(yán)重的系統(tǒng)，應(yīng)避免引人微分作用，否則會(huì)由于被控變量的快速變化引起控制作用的大幅度變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例積分微分控制器的應(yīng)用場(chǎng)合比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變134化工儀表及自動(dòng)化課件第六章-簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1352、控制器正、反作用的確定控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送器 e被控變量 -給定值作用方向：就是指輸入變化后，輸出的變化方向。當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，則稱該環(huán)節(jié)為“正作用”方向；反之，當(dāng)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)、輸出減少的稱“反作用”方向。2、控制器正、反作用的確定控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送器 e被控136對(duì)于執(zhí)行器，它的作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。氣開(kāi)閥是“正”方向。氣關(guān)閥是“反”方向。執(zhí)行器的氣開(kāi)或氣關(guān)型式主要應(yīng)從工藝安全角度來(lái)確定。控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值對(duì)于執(zhí)行器，它的作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。氣137對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，則隨具體對(duì)象的不同而各不相同。當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于“正作用”的。反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于“反作用”的?？刂破鲌?zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，則隨具體對(duì)象的不同138控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送裝置 e被控變量 -給定值139對(duì)于控制器的作用方向是這樣