版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
第七章簡單控制系統(tǒng)第一節(jié)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成第二節(jié)
被控變量的選擇第三節(jié)操縱變量的選擇第四節(jié)
測量元件特性的影響第五節(jié)控制規(guī)律的選擇第六節(jié)
控制器參數(shù)的工程整定1第一節(jié)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成定義:由一個測量儀表(測量元件、變送器)、一個控制器和一個執(zhí)行機構(gòu)所組成的控制一個對象參數(shù)的(單閉環(huán))控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)又稱單回路控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)是構(gòu)成復雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。優(yōu)點:簡單、有效;應用最成熟、最普遍,占90%以上。2簡單控制系統(tǒng)舉例3簡單控制系統(tǒng)方塊圖4控制系統(tǒng)的作用等控制系統(tǒng)的作用(定值):維持被控參數(shù)保持在設(shè)定值上,偏差越小越好特點:偏差控制:糾正偏差分類:按被控參數(shù)分類:溫度控制回路、壓力控制回路、流量控制回路、物位(液位)控制回路
按給定值分類:定值、隨動、程序(順序)5第二節(jié)
被控變量的選擇方法:1、直接參數(shù)法選擇能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又易于測量的參數(shù)作為被控變量,稱為直接參數(shù)法。一般是可以直接進行測量和控制的參數(shù),如:溫度、壓力、液位、流量等。2、間接參數(shù)法
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)有單值對應關(guān)系、易于測量的參數(shù)作為被控變量稱為間接參數(shù)法。如:質(zhì)量指標,以及一些特殊的參數(shù),如成份等,在一般條件下,無法直接測量和控制;應根據(jù)工藝參數(shù)的關(guān)系,用可測的參數(shù),間接進行控制。重要性:即,要控制什么?基于工藝要求,選擇的結(jié)果直接影響生產(chǎn)(產(chǎn)量、質(zhì)量、安全)。6被控變量的選擇實例-苯、甲苯二元精餾系統(tǒng)質(zhì)量指標是最重要的控制參數(shù)如塔頂產(chǎn)品的純度
xD,但xD
目前無法直接測量,因此,只能用間接控制參數(shù)進行控制。根據(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,就可用另一項控制xD
。
一般的,實際中都采用恒定P,通過控制塔頂溫度來控制塔頂成分。?7被控變量的選擇原則工藝過程的重要參數(shù);在工藝系統(tǒng)中易受干擾變化,需要經(jīng)常調(diào)節(jié)的參數(shù);盡可能選用直接指標作為被控參數(shù),必要時可用與直接指標有單值對應關(guān)系的間接指標作為被控變量。被控變量應方便檢測,并有足夠的靈敏度;考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀;被控變量應是獨立可控的。如下:8第三節(jié)
操縱變量的選擇對象特性分析
對于實際過程,影響輸出的因素一般不只一個,因此,實際上都是多輸入系統(tǒng)設(shè)計單回路控制系統(tǒng):
必須從影響被控量的諸多影響參數(shù)中選擇一個,作為操縱變量;其它影響量則只能視作干擾量??刂疲河貌倏v量克服干擾量對被控變量的影響。9精餾塔:影響塔板溫度的因素精餾塔:影響塔板溫度的因素有:壓力、進料流量、進料成分等。
10問題:如何選擇一個良好的操縱變量分析對象通道特性操縱量—輸出變量:控制通道干擾量—輸出變量:干擾通道11干擾通道特性分析(1)放大倍數(shù)K的影響K越大,對被控變量的影響越大,越小越好.(2)時間常數(shù)T的影響T越大,干擾對被控變量的影響越緩慢。越大越好.干擾進入系統(tǒng)的位置:越離被控變量近的干擾,對被控變量的影響也越大。(3)純滯后τ的影響干擾通道的純滯后對控制系統(tǒng)質(zhì)量沒有影響,只是滯后了干擾對控制的影響。12控制通道特性分析(1)
放大倍數(shù)K0的影響控制通道放大倍數(shù)K0大,控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)余差小.從控制角度看,K0大些,說明控制通道對系統(tǒng)的影響大,易于調(diào)節(jié),因此,一般希望K0大些好
.13控制通道特性分析(續(xù))(2)
時間常數(shù)T的影響結(jié)論:控制通道的時間常數(shù)大,經(jīng)過的容量數(shù)多,系統(tǒng)控制不及時、系統(tǒng)控制質(zhì)量差,如溫度系統(tǒng)。一般希望控制通道時間常數(shù)小些好。但控制通道時間常數(shù)過小,將使得系統(tǒng)過于靈敏,也會使穩(wěn)定性變差,如流量系統(tǒng)14控制通道特性分析(續(xù))(3)純滯后τ0的影響結(jié)論:純滯后τ0的存在,使得控制不及時,增加動態(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,會嚴重影響控制系統(tǒng)品質(zhì),以至于使控制系統(tǒng)發(fā)散,造成嚴重后果,因此,實際工程中,必須重視。15純滯后τ0的影響--圖16操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇,實質(zhì)上是決定了控制通道的選擇。原則:
(1)
操縱變量必須可控,工藝上允許調(diào)節(jié);(2)操縱變量一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏.
因此應通過合理選擇操縱變量,使得:控制通道的放大系數(shù)適當大,時間常數(shù)適當小,純滯后時間盡量小;(3)為了使其他干擾對被控變量的影響減小.應使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小,時間常數(shù)盡可能大;(4)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。如:生產(chǎn)負荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量,就不宜選為操縱變量。17第四節(jié)測量元件特性的影響一、測量元件的時間常數(shù)由于測量元件具有一定的時間常數(shù),可看作一階慣性環(huán)節(jié)。理論上講,只有當過渡時間無限長時,輸出才能達到穩(wěn)態(tài)(等于工藝參數(shù)值)。因此,測量變送的輸出一般小于工藝參數(shù)實際值,不利于系統(tǒng)控制。18一、測量元件的時間常數(shù)測量元件的時間常數(shù)Tm<對象的To
的1/10,對系統(tǒng)的控制質(zhì)量影響不大。特別是測溫元件.19二、測量元件的純滯后:參數(shù)變化信號傳遞到測量點需要一定的時間,使得對象中含有純滯后環(huán)節(jié),不利于控制,要盡量克服。測量純滯后的例子20三、傳遞滯后的影響測量信號傳送滯后:變送器→控制室控制信號傳送滯后:控制室→控制閥
生產(chǎn)現(xiàn)場與控制室有較長的一段距離,對于氣動信號的傳遞,就會產(chǎn)生信號的傳送滯后。一般比較小,對于電信號,可以忽略。21克服滯后的辦法測量滯后:
選擇快速反應的測量元件,以減小時間常數(shù);選擇合適的測量點,以減小純滯后;使用微分單元,起到超前作用,以克服容量滯后,但是,微分環(huán)節(jié)會使得系統(tǒng)穩(wěn)定性變差,因此,要合理使用。傳送滯后:
⑴盡可能縮短傳送管線長度,一般氣壓信號管路長度不超過300m,管徑應大于6mm?;蛟跉饴?0m距離間加氣動繼動器,提高氣信號傳輸功率,減小傳輸時間。⑵采用氣-電、電-氣轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換傳遞,或用閥門定位器等。22第五節(jié)控制規(guī)律的選擇PID控制器,3個可調(diào)整的參數(shù):比例度δ(P);積分時間Ti(I);微分時間Td(D)。重要性!自動控制系統(tǒng)=廣義對象+控制器。常用控制一般都采用PID控制,通過適當調(diào)節(jié)比例常數(shù)、積分時間和微分時間常數(shù)可以實現(xiàn)多種控制規(guī)律。23可調(diào)參數(shù)對系統(tǒng)靜態(tài)誤差的影響(回顧)結(jié)論:
當控制器為純比例作用時,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δ越大,余差越大;當控制器引入積分作用時,可消除余差;微分作用對余差沒有影響。24可調(diào)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響(1)Kp的影響
比例增益增大:系統(tǒng)穩(wěn)定性變差,但穩(wěn)態(tài)余差變小——矛盾?。?)Ti的影響PI控制器比例作用基礎(chǔ)上疊加對偏差的積分輸出
—消除余差Ti小,積分作用強,消除余差的能力強,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。25(3)微分時間Td的影響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)作用Td大,微分作用大,控制系統(tǒng)靈敏,但穩(wěn)定性變差26控制規(guī)律選擇原則:(1)對控制要求不高的參數(shù),可只采用比例控制器;(2)對控制要求不高,且慣性較大的參數(shù),可采用比例-微分控制器;(3)對于精度要求高的,要加入積分規(guī)律,PI、PID。P:控制及時,有余差;滯后小、負荷變化小、無無差要求的場合。如液位、壓力控制。PI:無余差,穩(wěn)定性、及時性下降;滯后小、負荷變化小、有無差要求的場合;如:流量、壓力、液位控制。PID:無余差,穩(wěn)定性、及時性較好;容量滯后大、負荷變化大、有無差要求的場合;如;溫度、成分控制;滯后小、噪聲重時不能加微分作用。27控制器正反作用的確定實際控制系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)的正反作用:正作用:環(huán)節(jié)的輸入量增加,輸出量也增加。正作用:環(huán)節(jié)的輸入量增加,但輸出量減少。測量環(huán)節(jié):一般為正作用;對象:由工作機理分析可得;控制環(huán)節(jié):用被測量減去設(shè)定值作為輸入量;執(zhí)行環(huán)節(jié):安全原則??刂破髡醋饔玫拇_定原則:保證整個控制系統(tǒng)為閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。28例:加熱爐出口溫度控制系投分析例:圖7-15,執(zhí)行器氣開(危險:無控制信號時閥門大開燒毀爐),假設(shè)控制器正作用,當出料溫↑,測量值↑,偏差↑,控制器輸出↑,(執(zhí)行器氣開)閥門開↑,爐溫、出料溫↑,是正反饋,29例:水槽液位控制系統(tǒng)分析圖7-16,執(zhí)行器氣開(危險:無控制信號時閥門大開物料全流走),假設(shè)控制器正作用當出料溫↑,測量值↑,偏差↑,控制器輸出↑,(執(zhí)行器氣開)閥門開↑,液位↓,構(gòu)成負反饋,控制器正作用假設(shè)正確。30第六節(jié)控制器參數(shù)的工程整定1、整定的目的
目前基本控制器一般均為PID控制器(比例、積分、微分控制器)PID控制器整定,調(diào)節(jié)P、I、D參數(shù),使得控制系統(tǒng)的控制性能指標達到滿意。一旦控制系統(tǒng)安裝到位,控制系統(tǒng)的品質(zhì)就取決于控制器的參數(shù)設(shè)置。2、整定方法
兩類:理論計算和工程整定方法
3、理論整定方法
基于控制原理的計算方法(時域法、頻域法、根軌跡法等),具體方法見相關(guān)參考書。314、工程整定方法理論整定方法,必須要求已知各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),對于一般的實際問題,難于滿足。另外,理論計算也比較煩瑣,工程上一般不采用。工程整定方法,經(jīng)驗方法,簡單、方便,工程實際中廣泛采用。(1)臨界比例度法(2)衰減曲線法(3)經(jīng)驗湊試法32(1)臨界比例度法步驟:系統(tǒng)閉環(huán);純比例作用,TI最大、TD最?。]有積分、微分);比例度δ放到100%(K=1),從大往小逐漸改變,每改變一次,通過設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾,觀察輸出Y的變化;若Y衰減振蕩,則繼續(xù)減小δ;若Y發(fā)散振蕩,則應增大δ;當Y出現(xiàn)等幅振蕩,臨界振蕩,此時δk稱為臨界比例度,振蕩周期Tk稱為臨界周期。33臨界比例度法-續(xù)34(2)衰減曲線法與臨界法類似4:1衰減曲線:比例度δ放到100%(K=1),從大往小逐漸改變,每改變一次,通過設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾,觀察輸出Y的變化若Y衰減比大于4:1,則繼續(xù)減小δ;若小于4:1,則應增大δ,直到出現(xiàn)4:1衰減振蕩,記錄此時比例度δs和振蕩周期Ts按經(jīng)驗公式確定δ、TI、TD35(2)衰減曲線法-續(xù)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 員工聘用協(xié)議書2023
- 個人租房的合同協(xié)議書范本10篇
- 再婚離婚協(xié)議書2025年
- 重癥肌無力樣綜合征病因介紹
- T-CIECCPA 011-2024 高雜貴金屬冶煉渣資源化處理技術(shù)規(guī)范
- 中考歷史復習第一部分教材知識速查模塊2中國近代史第1講列強的侵略與中國人民的抗爭公開課一等獎省
- (2024)汽車內(nèi)飾用品項目可行性研究報告寫作范本(一)
- 2023年金屬門窗及類似制品項目融資計劃書
- 2023年紡織產(chǎn)品項目籌資方案
- 《開環(huán)伯德圖的繪制》課件
- 妊娠期高血壓疾病診治指南(2022版)解讀
- 公章證照使用登記表
- 政府經(jīng)濟學網(wǎng)上作業(yè)-第2次任務-以“政府支出”為主題-撰寫一篇不少于1000字的小論文
- 哈薩克斯坦勞動法中文版
- 格構(gòu)護坡施工方案完整
- 腎惡性腫瘤的護理查房
- 軟件項目驗收確認書
- 環(huán)境科學統(tǒng)計與建模方法-南京大學中國大學mooc課后章節(jié)答案期末考試題庫2023年
- 青島科技大學機械設(shè)計基礎(chǔ)期末復習題
- 全國優(yōu)質(zhì)課大賽一等獎道德與法治人教版八年級上冊《維護國家安全》大單元教學設(shè)計精美課件
- 幼兒園大班科學聰明的中國人
評論
0/150
提交評論