第二簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

第二簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)

簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是指單輸入-單輸出（SISO）的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則是力求簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)和保證控制效果。第三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單廣泛的適應(yīng)性經(jīng)濟(jì)實(shí)用可靠性高2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)第四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)2.1.1控制系統(tǒng)的組成1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的示例溫度控制系統(tǒng)示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（溫度）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)溫度控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)2.1.1控制系統(tǒng)的組成1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的示例溫度控制系統(tǒng)示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（溫度）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)溫度控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)壓力控制系統(tǒng)的示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（壓力）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)壓力控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)壓力控制系統(tǒng)的示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（壓力）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)壓力控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)液位控制系統(tǒng)示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（液位）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)液位控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)液位控制系統(tǒng)示例當(dāng)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)的影響時(shí)，為使被控變量（液位）與設(shè)定值保持一致，檢測(cè)被控變量，并與設(shè)定值比較得到偏差，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)操縱變量（流量），最終使被控變量回復(fù)到設(shè)定值。變送器檢測(cè)液位控制器對(duì)偏差運(yùn)算執(zhí)行器改變操縱變量

第十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由檢測(cè)元件和變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成。流量控制系統(tǒng)示例

第十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)2.控制系統(tǒng)的框圖及有關(guān)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的框圖簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述-第十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的有關(guān)術(shù)語(yǔ)（1）檢測(cè)元件和變送器用于檢測(cè)被控變量，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。（2）控制器用于將檢測(cè)變送單元的輸出信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，按一定的控制規(guī)律對(duì)其偏差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出到執(zhí)行器。（3）執(zhí)行器是控制系統(tǒng)回路中的最終元件，直接用于控制操縱變量變化。（4）被控對(duì)象是以被控變量表現(xiàn)其特征的裝置、設(shè)備或過(guò)程。第十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)被控變量y：需要控制的工藝參數(shù)，過(guò)程控制中的常見(jiàn)被控變量有溫度、壓力、流量、液位、組分、PH值等。第十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)給定值r：生產(chǎn)過(guò)程中被控變量需要保持的值。第十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)操縱變量m：受控于調(diào)節(jié)閥，用于改變被控變量大小的物理量稱為操縱變量。第十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)干擾f：除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并對(duì)被控變量影響較大的輸入作用為干擾。第十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)偏差信號(hào)e：設(shè)定值r減去反饋信號(hào)z之差。控制器根據(jù)偏差信號(hào)的大小去控制操縱變量。第十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)

簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是被控變量和操縱變量的選擇。被控變量的選擇原則是：盡可能的選擇直接被控變量，有足夠的靈敏度，工藝合理，等等。操縱變量的選擇原則是：靜態(tài)合理，動(dòng)態(tài)迅速，穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，等等。第十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)3.控制系統(tǒng)框圖的幾點(diǎn)說(shuō)明框圖中的各個(gè)信號(hào)是增量。信號(hào)流向用箭頭，不是物流和能流的方向。第二十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)常用執(zhí)行器、被控對(duì)象和檢測(cè)變送環(huán)節(jié)組成廣義對(duì)象，用Go(s)表示。-3.控制系統(tǒng)框圖的幾點(diǎn)說(shuō)明第二十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)4.控制系統(tǒng)的負(fù)反饋原則什么是反饋？反饋是系統(tǒng)輸出通過(guò)測(cè)量變送器返回到輸入，并和設(shè)定值比較的過(guò)程。反饋是控制論中最基本的概念，也是對(duì)付復(fù)雜系統(tǒng)的一條基本的系統(tǒng)學(xué)原理。（負(fù)反饋、正反饋）負(fù)反饋能保持系統(tǒng)穩(wěn)定并可減少或消除系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的偏差，在工程控制系統(tǒng)中多采用負(fù)反饋。第二十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)正作用與負(fù)作用

環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)增加而增加為正作用環(huán)節(jié)；

環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)增加而減少為反作用環(huán)節(jié)。各環(huán)節(jié)增益的正負(fù)根據(jù)穩(wěn)態(tài)條件下輸出增量與輸入增量之比確定。該環(huán)節(jié)輸入增加時(shí)，輸出增加，增益為正，輸出減少，增益為負(fù)?？刂破鞯恼醋饔?/p>

正作用——控制器輸出隨測(cè)量值的增加而增大，放大倍數(shù)為負(fù)（Kc<0）；

反作用——控制器輸出隨測(cè)量值的增加而減小，放大倍數(shù)為正（

Kc>0

）

。4.控制系統(tǒng)的負(fù)反饋原則第二十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)控制通道：操縱變量到被控變量的通道擾動(dòng)通道：擾動(dòng)變量到被控變量的通道

擾動(dòng)影響被控變量或設(shè)定變化時(shí)，通過(guò)控制通道的調(diào)節(jié)改變操縱變量，克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響或跟隨設(shè)定變化第二十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)定值控制系統(tǒng)：設(shè)定值固定的控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)：被控變量跟隨設(shè)定值變化的控制系統(tǒng)-第二十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一穩(wěn)定性——閉環(huán)控制系統(tǒng)必須穩(wěn)定快速性——在受到干擾或設(shè)定值發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)存在偏差的時(shí)間應(yīng)盡量短準(zhǔn)確性——控制系統(tǒng)被控變量與設(shè)定值之間的偏差應(yīng)盡量小定值系統(tǒng)的控制要求——定得穩(wěn)、快、準(zhǔn)隨動(dòng)系統(tǒng)的控制要求——跟得穩(wěn)、快、準(zhǔn)2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)2.1.2控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)第二十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)1.單項(xiàng)控制性能指標(biāo)y(t)y(∞)B-e(∞)TsB′Cty(0)階躍作用下的定值控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線第二十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)Tsty(t)y(0)B’r(t)y(t)r(t)CB階躍作用下的隨動(dòng)控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線第二十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)（1）衰減比

衰減比是衡量過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，它的定義是第一個(gè)波的振幅與同方向第二個(gè)波的振幅之比。（通常希望n在4:1～10:1范圍）y(t)y(∞)B-e(∞)TsB′Cty(0)第二十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)（2）最大動(dòng)態(tài)偏差emax或超調(diào)量σ

最大動(dòng)態(tài)偏差或超調(diào)量是描述被控變量偏離設(shè)定值最大程度的物理量，也是衡量過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。隨動(dòng)系統(tǒng)的超調(diào)量σ

Tsty(t)y(0)B’r(t)y(t)r(t)CB第三十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)（2）最大動(dòng)態(tài)偏差emax或超調(diào)量σ

最大動(dòng)態(tài)偏差或超調(diào)量是描述被控變量偏離設(shè)定值最大程度的物理量，也是衡量過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。定值系統(tǒng)的最大動(dòng)態(tài)偏差y(t)y(∞)B-e(∞)TsB′Cty(0)第三十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)

（3）余差e(∞)

余差是控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)設(shè)定值與被控變量穩(wěn)態(tài)值之差，即。定值控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，其余差以C表示，即y(t)的最終值y(∞)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，余差

準(zhǔn)確性指標(biāo)。y(t)y(∞)B-e(∞)TsB′Cty(0)第三十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)（4）回復(fù)時(shí)間Ts和振蕩頻率ω

回復(fù)時(shí)間也稱調(diào)節(jié)時(shí)間，表示控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的長(zhǎng)短，也就是控制系統(tǒng)在受到階躍作用后，被控變量從原有的穩(wěn)態(tài)值達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。

在衰減比相同的條件下，振蕩頻率與回復(fù)時(shí)間成反比。

快速性指標(biāo)。

Tsty(t)y(0)B’r(t)y(t)r(t)CB第三十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一通常采用以下3種表達(dá)形式。（1）平分積分鑒定ISE2.綜合控制性能指標(biāo)綜合控制指標(biāo)采用積分鑒定的形式：式中，J為積分鑒定值，e為動(dòng)態(tài)偏差，t為時(shí)間。2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)第三十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.1控制系統(tǒng)組成和控制性能指標(biāo)（2）絕對(duì)值積分鑒定IAE（3）時(shí)間乘以絕對(duì)值的積分鑒定ITAE注意：對(duì)于有余差的系統(tǒng)，存在e(∞)，并且3種形式的積分鑒定值J都將趨于無(wú)窮大，無(wú)法鑒定系統(tǒng)的控制質(zhì)量，為此采用e(t)-e(∞)作為動(dòng)態(tài)偏差項(xiàng)代入。第三十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第三十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.2.1典型過(guò)程動(dòng)態(tài)特性1.自衡非振蕩過(guò)程

y(t)y(∞)y(0)t自衡非振蕩過(guò)程的階躍響應(yīng)液位儲(chǔ)槽自衡非振蕩過(guò)程Qih該類過(guò)程在階躍輸入信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)曲線沒(méi)有振蕩地從一個(gè)穩(wěn)態(tài)趨向另一個(gè)穩(wěn)態(tài)。第三十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性具有時(shí)滯的一階環(huán)節(jié)：具有時(shí)滯的二階非振蕩環(huán)節(jié)：

具有自衡的非振蕩過(guò)程特性的傳遞函數(shù)描述：第三十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.無(wú)自衡非振蕩過(guò)程該類過(guò)程沒(méi)有自衡能力，它在階躍輸入信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)曲線無(wú)振蕩地從一個(gè)穩(wěn)態(tài)一直上升或下降，不能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。y0τTt無(wú)自衡非振蕩過(guò)程的階躍響應(yīng)液位儲(chǔ)槽無(wú)自衡非振蕩過(guò)程Qih第三十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性具有時(shí)滯的積分環(huán)節(jié)：具有時(shí)滯的一階和積分串聯(lián)環(huán)節(jié)：具有無(wú)自衡的非振蕩過(guò)程特性的傳遞函數(shù)描述：第四十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性3.衰減振蕩過(guò)程

該過(guò)程具有自衡能力，在階躍輸入信號(hào)作用下，輸出響應(yīng)呈現(xiàn)衰減振蕩特性，最終過(guò)程會(huì)趨于新的穩(wěn)態(tài)值。y(t)0t它具有位于s左平面的共軛復(fù)極點(diǎn)，其傳遞函數(shù)形式為自衡振蕩過(guò)程的階躍響應(yīng)第四十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性4.具有反向特性的過(guò)程該類過(guò)程在階躍輸入信號(hào)作用下開(kāi)始與終止時(shí)出現(xiàn)反向的變化。即有或自衡型無(wú)自衡型y(t)0t

反向特性過(guò)程的階躍響應(yīng)第四十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性它具有自衡和無(wú)自衡兩種類型，可表示為兩個(gè)環(huán)節(jié)的差，即其中，，根據(jù)類型確定。

自衡型：

無(wú)自衡型：

第四十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性自衡型對(duì)象的傳遞函數(shù)：

時(shí)，具有位于s右半平面的零點(diǎn)，出現(xiàn)反向響應(yīng)。第四十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性無(wú)自衡型對(duì)象的傳遞函數(shù)

：

時(shí)，具有位于s右半平面的零點(diǎn)，出現(xiàn)反向響應(yīng)。第四十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性若對(duì)象中含有純滯后，則

自衡型對(duì)象的傳遞函數(shù)：

無(wú)自衡型對(duì)象的傳遞函數(shù)：

汽包水位的虛假水位：當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加時(shí)，引起蒸汽壓力突然下降，水急劇汽化，產(chǎn)生大量氣泡，造成水位不僅不下降反而迅速上升，然后再下降省煤器汽包蒸汽給水第四十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2.2過(guò)程特性對(duì)控制性能指標(biāo)的影響

2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性-為了使討論具有廣泛性，假設(shè)過(guò)程是廣義對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。控制通道和擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)：第四十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性1.增益的影響（1）控制通道增益的影響定值控制系統(tǒng)中，采用比例控制時(shí)其增益為Kc,設(shè)階躍擾動(dòng)幅值為F，根據(jù)終值定理，計(jì)算出新的穩(wěn)態(tài)值為：余差為第四十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性若該控制系統(tǒng)為二階衰減振蕩過(guò)程，最大偏差為A，則

可見(jiàn)，隨著過(guò)程增益Ko的增加，余差減小，最大偏差減小，控制作用增強(qiáng)，但穩(wěn)定性變差。在其他因素相同的條件下，如果過(guò)程增益Ko越大，則控制作用就越大，克服擾動(dòng)的能力也越強(qiáng)。第四十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性（2）擾動(dòng)通道增益的影響在其他因素相同的條件下，越大，則余差越大，最大偏差越大。第五十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.時(shí)間常數(shù)的影響（1）控制通道時(shí)間常數(shù)的影響在時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)之比不變的條件下進(jìn)行討論?？刂葡到y(tǒng)的閉環(huán)特征方程為相位條件為：第五十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性若固定，則相位條件不變，對(duì)穩(wěn)定性沒(méi)有影響。若固定，時(shí)間常數(shù)To大，則為使穩(wěn)定性不變，應(yīng)減小，因此，時(shí)間常數(shù)大的時(shí)候，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，振蕩頻率減小，回復(fù)時(shí)間變長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。第五十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性（2）擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)的影響

擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)Tf大，擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出地影響緩慢，有利于通過(guò)控制作用克服擾動(dòng)的影響，因此控制質(zhì)量高。Tf小，擾動(dòng)作用快，對(duì)系統(tǒng)輸出地影響也快，控制作用不能及時(shí)克服擾動(dòng)。如果不考慮時(shí)滯和，則有

如果To>Tf，使控制品質(zhì)變差；如果To<Tf，擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出有濾波作用，減小了擾動(dòng)對(duì)輸出的影響。第五十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性3.時(shí)滯的影響（1）控制通道時(shí)滯的影響開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)存在時(shí)滯，引起相位滯后，從而使交界頻率和臨界增益降低，使控制不及時(shí)，超調(diào)量增大，穩(wěn)定性下降，使閉環(huán)控制品質(zhì)下降。當(dāng)時(shí)，尚可用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。（2）擾動(dòng)通道時(shí)滯的影響時(shí)滯τf

的存在不影響系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的分布，因此，不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。它僅表示擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間先后，即不影響系統(tǒng)的控制品質(zhì)。第五十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性4.擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)位置的影響進(jìn)入系統(tǒng)的擾動(dòng)位置遠(yuǎn)離被控變量，等效于擾動(dòng)傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)增大，因此，與擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)的影響相似。-第五十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性5.被控變量與操縱變量的選擇被控變量的選擇原則為：深入了解工藝過(guò)程，選擇能夠反映工藝過(guò)程的被控變量；控制通道的Ko盡量大；過(guò)程的τo/To應(yīng)盡量??；過(guò)程的To/Tf

應(yīng)盡量??；擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離被控變量。操縱變量的選擇原則為：選擇對(duì)被控變量影響較大的操縱變量，即Ko盡量大；選擇對(duì)被控變量有較快響應(yīng)的操縱變量，即過(guò)程的τo/To應(yīng)盡量?。贿^(guò)程的To/Tf

應(yīng)盡量小；使過(guò)程的KfF盡量??；工藝的合理性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性應(yīng)有機(jī)結(jié)合。第五十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第五十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.1檢測(cè)變送原理

檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的作用是將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)（流量、壓力、溫度、物位、成分等）經(jīng)檢測(cè)、變送單元轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

在模擬儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通常采用1~5V、4~20mA、0~10mA電流或電壓信號(hào)，20~100kPa氣壓信號(hào)；在現(xiàn)場(chǎng)總線儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。檢測(cè)元件變送器過(guò)程變量位移、壓力差壓、電量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的工作原理圖第五十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.1檢測(cè)變送原理

檢測(cè)變送環(huán)節(jié)包括傳感器和變送器。傳感器：將非電物理量通過(guò)各種物理、化學(xué)、光學(xué)等原理轉(zhuǎn)換為電學(xué)量；

變送器：將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。

智能變送器：由傳感器和微處理器結(jié)合構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、處理、調(diào)節(jié)。檢測(cè)元件變送器過(guò)程變量位移、壓力差壓、電量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的工作原理圖第五十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.2檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的性能

靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能靜態(tài)性能：1）線性度：輸出與輸入之間的線性程度；2）靈敏度S：輸出增量與相應(yīng)輸入增量之比；3）遲滯：正反行程輸出信號(hào)的差值；4）重復(fù)性：輸入量按同方向多次變化時(shí)，輸出曲線特性不一致的程度；5）漂移：輸入量不變情況下，輸出隨時(shí)間而變化。第六十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.2檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的性能

靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能：檢測(cè)元件和變送器的類型繁多，有模擬和數(shù)字狀態(tài)，但它們都可以用時(shí)滯的一階環(huán)節(jié)近似，其傳遞函數(shù)為：紅外溫度傳感器壓力變送器第六十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的選擇原則

檢測(cè)元件和變送器的基本要求：準(zhǔn)確、迅速和可靠

準(zhǔn)確：能正確反映被控或被測(cè)變量，誤差??；

迅速：能及時(shí)反映被控或被測(cè)變量的變化；可靠：檢測(cè)元件和變送器的基本要求，能在環(huán)境工況下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。第六十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的選擇原則1)由于檢測(cè)元件直接與被測(cè)或被控介質(zhì)接觸，因此在選擇檢測(cè)元件時(shí)，首先考慮該元件是否能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的高低溫、高壓、腐蝕性、粉塵和爆炸性環(huán)境，能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；2)檢測(cè)元件的精度、快速性、線性特性：以滿足工藝檢測(cè)和控制要求為原則，儀表的量程應(yīng)滿足讀數(shù)誤差的要求同時(shí)應(yīng)盡量選用線性特性。儀表量程大，則Km小；而儀表量程小，則Km大。第六十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)3）檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)相對(duì)過(guò)程，大多數(shù)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)是較小的成分檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)和時(shí)滯很大；氣動(dòng)儀表的時(shí)間常數(shù)比電動(dòng)儀表大；采用保護(hù)套管的溫度計(jì)比直接與被側(cè)介質(zhì)接觸檢測(cè)溫度有更大的時(shí)間常數(shù)（保護(hù)套管結(jié)垢—變大；保護(hù)套管磨損—變?。?/p>

第六十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)4）檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的時(shí)滯產(chǎn)生原因：檢測(cè)點(diǎn)與檢測(cè)變送儀表之間有一定的傳輸距離l，而傳輸速度v也有制約，因此，產(chǎn)生時(shí)滯為減小時(shí)滯的措施：選擇合適的傳輸位置，減小傳輸距離l;選用增壓泵、抽氣泵等裝置，提高傳輸速度v。第六十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一在考慮時(shí)滯影響時(shí)，應(yīng)考慮時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)之比，盡量減小時(shí)滯與時(shí)間常數(shù)的比值。流量、壓力、物位的時(shí)滯較小過(guò)程成分等物性參數(shù)的檢測(cè)變送時(shí)滯大溫度檢測(cè)變送的時(shí)滯相對(duì)時(shí)間常數(shù)較大2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)第六十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.3.4對(duì)檢測(cè)變送信號(hào)的處理

1.信號(hào)補(bǔ)償（1）熱電偶：冷端溫度補(bǔ)償；（2）熱電阻：線路電阻補(bǔ)償；（3）氣體流量：溫度、壓力補(bǔ)償。2.線性化檢測(cè)變送環(huán)節(jié)是根據(jù)有關(guān)的物理化學(xué)規(guī)律檢測(cè)被控變量的，有些存在非線性，如熱電勢(shì)與溫度、差壓與流量等，會(huì)造成控制系統(tǒng)的非線性，應(yīng)進(jìn)行線性化處理。（1）軟件實(shí)現(xiàn)線性化；（2）硬件實(shí)現(xiàn)線性化——開(kāi)方器。第六十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)3.信號(hào)濾波信號(hào)濾波有硬件濾波和軟件濾波，有高頻濾波、低頻濾波、帶通濾波、帶阻濾波等。

硬件濾波：通常采用阻容濾波環(huán)節(jié)，可以用電阻電容組成低通濾波，也可以用氣阻和氣容組成濾波環(huán)節(jié)；可以組成有源濾波，也可組成無(wú)源濾波等。

軟件濾波：采用計(jì)算方法，用程序編制各種數(shù)字濾波器。在智能儀表、DCS等裝置中，通常采用軟件濾波。第六十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)工程控制中常用的數(shù)學(xué)濾波算法有下列幾種。（1）一階低通濾波（濾去高頻干擾）計(jì)算公式：式中，和y(k)分別是濾波器的第k次輸出信號(hào)和輸入信號(hào)；

是低通濾波器的濾波系數(shù)，Ts為采樣周期，T為濾波時(shí)間常數(shù)。該濾波器等價(jià)于傳遞函數(shù)，常用于去除信號(hào)中夾帶的高頻噪聲。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛采用，如智能儀表和DCS中對(duì)測(cè)量信號(hào)的高頻濾波。第六十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)（2）一階高通濾波（濾去低頻干擾——如零點(diǎn)漂移）計(jì)算公式有兩種形式：該濾波器常用于去除信號(hào)中夾帶的低頻噪聲，如零漂、直流分量等，分別等價(jià)于傳遞函數(shù)和。Ts為采樣周期，T為時(shí)間常數(shù)第七十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)（3）遞推平均濾波（低通濾波）遞推平均濾波是一種低通濾波器，以第k次采樣時(shí)刻為基準(zhǔn)，依次將該時(shí)刻以前時(shí)刻共m個(gè)采樣值的平均值作為濾波器的輸出，并進(jìn)行遞推。計(jì)算公式為：寫(xiě)成遞推形式為：第七十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一遞推加權(quán)平均濾波器被控對(duì)象流量液位壓力溫度m11331根據(jù)被測(cè)和被控對(duì)象的不同，采樣個(gè)數(shù)m可按下表選取，加權(quán)系數(shù)ci按新信息的加權(quán)系數(shù)大的原則設(shè)置。2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)第七十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)（4）程序判別濾波程序判別濾波采用程序判別確定濾波器輸出信號(hào)的數(shù)值，常用于剔除跳變的誤碼。計(jì)算公式：式中，b為規(guī)定的閾值。應(yīng)用時(shí)應(yīng)適合選取b值，來(lái)達(dá)到剔除尖峰干擾的濾波效果。第七十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)4.信號(hào)處理（1）數(shù)學(xué)運(yùn)算壓差數(shù)據(jù)的開(kāi)方；累積流量是瞬時(shí)流量的積分；溫度壓力補(bǔ)償時(shí)的加、乘、除運(yùn)算。（2）信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖（3）數(shù)學(xué)變換富里葉變換小波變換數(shù)模變換、模數(shù)變換第七十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第七十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇控制閥是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用是根據(jù)控制器輸出信號(hào)，直接控制能量或物料等介質(zhì)的輸送量，達(dá)到控制工藝參數(shù)的目的。

由于控制閥安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，常年與生產(chǎn)介質(zhì)直接接觸，且不少控制閥工作在高溫、高壓、深冷、強(qiáng)腐蝕、易堵塞等惡劣條件下，如果控制閥選擇不當(dāng)或維護(hù)不善，就會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)不能可靠工作，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。第七十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥2.4控制閥的選擇第七十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2.4控制閥的選擇第七十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一液動(dòng)調(diào)節(jié)閥2.4控制閥的選擇第七十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇控制閥根據(jù)能源分類：氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)。氣動(dòng)閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、防火防爆等優(yōu)點(diǎn)控制閥選擇的內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)形式及材料的選擇、口徑大小及開(kāi)閉形式的選擇、流量特性的選擇及閥門定位器的選擇等。第八十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.4.1結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇1.控制閥的結(jié)構(gòu)控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將控制器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，兩者之間為比例關(guān)系；類型：薄膜式（直線位移）、活塞式（直線位移）和長(zhǎng)行程式（角位移）。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：將執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的直線位移或角位移轉(zhuǎn)換成流通截面積的變化，從而改變操縱變量的大小。類型：直通閥、角閥、三通閥、球型閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥等。第八十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇第八十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一直通單座閥只有一個(gè)閥芯,閥前后壓差小,適用于要求泄漏量小的場(chǎng)合有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座。閥桿與閥芯連接，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作直線位移時(shí)，通過(guò)閥桿帶動(dòng)閥芯移動(dòng)，從而改變操縱變量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的功能。直通單座閥是一種最常見(jiàn)的控制閥。2.4控制閥的選擇第八十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一直通雙座閥有兩個(gè)閥芯,閥前后壓差大,適用于允許有較大泄漏量的場(chǎng)合直通雙座調(diào)節(jié)閥有兩個(gè)閥芯和兩個(gè)閥座。流體從左側(cè)流入，經(jīng)兩個(gè)閥芯和閥座后，匯合到右側(cè)流出。由于上閥芯所受向上推力和下閥芯所受向下推力基本平衡，因此，整個(gè)閥芯所受不平衡力小。2.4控制閥的選擇第八十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一角閥閥體呈直角,適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的場(chǎng)合2.4控制閥的選擇第八十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一隔膜閥適用于有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)合2.4控制閥的選擇第八十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一蝶閥適用于有懸浮物的介質(zhì)、大流量、壓差小、允許大泄漏量的場(chǎng)合2.4控制閥的選擇第八十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一高壓閥適用于高壓控制的特殊場(chǎng)合2.4控制閥的選擇第八十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一三通閥適用于分流或合流控制的場(chǎng)合2.4控制閥的選擇第八十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.控制閥的材質(zhì)閥芯：不銹鋼、特殊合金、表面涂層閥芯等；閥體：鑄鋼、鑄鐵、青銅、高分子材料、復(fù)合材料等。第九十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一特殊情況（1）閃蒸和空化閃蒸——當(dāng)壓力為P1的流體流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，流速突然急劇增加，而靜壓力驟然下降；當(dāng)節(jié)流孔后的壓力P2達(dá)到或者低于該流體所在情況的飽和蒸汽壓Pv時(shí)，部分液體就氣化成氣體，形成氣液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是閃蒸?？栈绻a(chǎn)生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓下，在離開(kāi)節(jié)流孔之后又急驟上升，這時(shí)氣泡產(chǎn)生破裂并轉(zhuǎn)化為液體，這個(gè)過(guò)程就是空化。2.4控制閥的選擇第九十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一兩個(gè)階段閃蒸——液體內(nèi)形成空腔或氣泡；空化——?dú)馀萜屏?。?yán)重后果閃蒸階段——對(duì)閥芯和閥座環(huán)接觸線附近造成破壞，閥芯外表產(chǎn)生一道道磨痕;空化階段——?dú)馀萃蝗黄屏?，產(chǎn)生極大的沖擊力，嚴(yán)重沖撞和破壞閥芯、閥體和閥座。2.4控制閥的選擇第九十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一避免空化作用的方法從壓差上考慮，選擇壓力恢復(fù)系數(shù)小的控制閥，如球閥、蝶閥等從結(jié)構(gòu)上考慮，選擇特殊結(jié)構(gòu)的閥芯、閥座，如閥芯上帶有錐孔，使高速液體通過(guò)閥芯、閥座時(shí)的每一點(diǎn)壓力都高于在該溫度下的飽和蒸汽壓，或者使液體本身相互沖撞，形成高度紊流，使控制閥中的液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，減少氣泡的形成；從材質(zhì)上考慮——材料越硬，抵御空化作用的能力越強(qiáng)。2.4控制閥的選擇第九十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）磨損當(dāng)流體速度高并且含有顆粒物時(shí)，磨損非常嚴(yán)重。為減小磨損，選擇控制閥時(shí)盡量要求流路光滑，采用堅(jiān)硬的閥內(nèi)件，如套筒閥；材料應(yīng)選抗磨性能強(qiáng)的，也可以選擇有彈性襯里的隔膜閥、蝶閥、球閥等。（3）腐蝕

選擇隔膜閥，加襯蝶閥等；如果介質(zhì)是極強(qiáng)腐蝕的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸，采用價(jià)格昂貴的全鈦控制閥。2.4控制閥的選擇第九十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（4）高溫選擇耐高溫的球閥、角閥、蝶閥，并在閥體上裝散熱片，閥內(nèi)件采用硬熱性材料，或者考慮采用有陶瓷襯里的特殊閥門。（5）低溫溫度低于-30°C，在閥上安裝不銹鋼蓋，內(nèi)部裝有高度絕熱的冷箱。（6）高壓降

選擇角閥，和防空化控制閥2.4控制閥的選擇第九十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.4.2口徑大小及控制閥作用方式的選擇1.口徑大小的選擇選擇原則：最大流量時(shí)，閥門開(kāi)度為85%左右；最小流量時(shí)，閥門開(kāi)度在15%左右。2.控制閥氣開(kāi)和氣關(guān)作用方式氣開(kāi)：輸入的氣壓信號(hào)越高，閥門開(kāi)度越大，失氣時(shí)全關(guān)，故稱FC型；

氣關(guān)：輸入的氣壓信號(hào)越高，閥門開(kāi)度越小，失氣時(shí)全開(kāi)，故稱FO型。氣動(dòng)薄膜控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)式兩種調(diào)節(jié)。第九十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一氣動(dòng)控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)組合方式圖序號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥體控制閥a正正氣關(guān)b正反氣開(kāi)c反正氣開(kāi)d反反氣關(guān)氣動(dòng)控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)組合方式表2.4控制閥的選擇第九十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)形式的選擇：基本原則：根據(jù)安全生產(chǎn)的要求選擇控制閥的氣開(kāi)氣關(guān)特性實(shí)際應(yīng)用：氣源中斷或電源中斷時(shí)，進(jìn)入裝置的原料、熱源應(yīng)切斷——進(jìn)料閥選氣開(kāi)切斷裝置向外輸出產(chǎn)品——出料閥選氣開(kāi)精餾塔回流應(yīng)打開(kāi)——回流閥選氣關(guān)2.4控制閥的選擇第九十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.4.3控制閥的流量特性

介質(zhì)流過(guò)閥門的流量與閥桿行程之間的關(guān)系，通常用相對(duì)值來(lái)表示：式中，和分別為閥全開(kāi)時(shí)最大流量和閥桿的最大行程。根據(jù)控制閥兩端的壓降，控制閥流量特性分為理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性可分為線性、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線、雙曲線、快開(kāi)、平方根等多種類型。國(guó)內(nèi)常用的理想特性有線性、等百分比和快開(kāi)等幾種。第九十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇1.線性流量特性

線性流量特性是指控制閥的流量與閥桿的行程成線性關(guān)系，即單位行程變化引起的流量變化是常數(shù)。流量與行程的關(guān)系為

定義控制閥的可調(diào)比：則線性流量特性表示為：當(dāng)L=0時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。第一百頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇1.線性流量特性

線性流量特性是指控制閥的流量與閥桿的行程成線性關(guān)系，即單位行程變化引起的流量變化是常數(shù)。調(diào)節(jié)閥增益：CL為常數(shù)，增益KV與可調(diào)比有關(guān)，與流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量Q無(wú)關(guān)。第一百零一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）

等百分比流量特性是指單位行程變化引起的流量變化與此點(diǎn)的流量成正比關(guān)系。流量和行程的函數(shù)關(guān)系：等百分比的流量特性的函數(shù)關(guān)系為等百分比特性控制閥的增益為第一百零二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）

等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥，CE=lnR為常數(shù)，KV與流量q成正比，0第一百零三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇3.快開(kāi)流量特性

快開(kāi)流量特性是指單位行程變化引起的流量變化與此點(diǎn)的流量成反比關(guān)系。流量與行程的函數(shù)關(guān)系為：快開(kāi)流量特性的函數(shù)關(guān)系為：控制流量特性控制閥的增益為：第一百零四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇3.快開(kāi)流量特性

快開(kāi)流量特性，是常數(shù)，KV與流量q的倒數(shù)成正比。0第一百零五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一1-線性；2-對(duì)數(shù)（等百分比）；3-快開(kāi)控制閥的流量特性l/lmax(%)2.4控制閥的選擇5010031203.350100q/qmax(%)第一百零六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一控制閥的理想流量特性是在閥兩端壓降恒定條件下的流量特性，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，控制閥兩端的壓降下降，因此控制閥的理想流量特性發(fā)生畸變。

壓降比的定義：控制閥全開(kāi)時(shí)閥兩端壓降占系統(tǒng)總壓降的比值。2.4控制閥的選擇一般情況下，S=1時(shí)，理想流量特性第一百零七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一隨著壓降比S的減小，管道總阻力增大，控制閥全開(kāi)時(shí)最大流量減小，實(shí)際可調(diào)比減?。浑S著壓降比S的減小，控制閥流量特性畸變，曲線上凸，線性畸變?yōu)榭扉_(kāi)，等百分比趨向于線性。2.4控制閥的選擇第一百零八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一SS<0.30.3<S<0.6S>0.6所需工作流量特性宜用低S線性等百分比快開(kāi)線性等百分比快開(kāi)應(yīng)選理想流量特性控制閥等百分比等百分比線性線性等百分比快開(kāi)根據(jù)壓降比S確定控制閥理想流量特性2.4控制閥的選擇第一百零九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.4.4控制閥流量特性的選擇

控制系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是控制系統(tǒng)各開(kāi)環(huán)增益之積基本恒定；

控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是控制系統(tǒng)總開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的?；竞愣?。

流量特性選擇的目的

通過(guò)控制閥增益Kv的變化來(lái)補(bǔ)償被控對(duì)象增益Kp的變化，使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益基本恒定。

第一百一十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一隨動(dòng)控制系統(tǒng)的情況2.4控制閥的選擇第一百一十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一定值控制系統(tǒng)的情況2.4控制閥的選擇第一百一十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一以換熱器定值控制系統(tǒng)為例說(shuō)明控制閥工作流量特性的選擇。假設(shè)兩種流體均未發(fā)生相變，根據(jù)熱量平衡方程有2.4控制閥的選擇第一百一十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇即對(duì)象增益換熱器控制閥的選擇第一百一十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇（1）負(fù)荷G1變化：被控對(duì)象的負(fù)荷線隨G1變化。當(dāng)G1大時(shí)，Kp小，G1小時(shí)，Kp大。根據(jù)控制閥流量特性使G2大時(shí)，Kv大，使G2小時(shí)，Kv大，因此選用等百分比特性。o(a)擾動(dòng)變化（b）溫度變化o第一百一十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇（2）溫度θ1i

變化：被控對(duì)象的負(fù)荷線隨θ1o變化。Kp不隨G2大小的變化而變化，即Kp為常數(shù)，根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行準(zhǔn)則，應(yīng)選用線性特性。o(a)擾動(dòng)變化（b）溫度變化o第一百一十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4控制閥的選擇2.4.5閥門定位器的選擇

閥門定位器有氣動(dòng)閥門定位器和電-氣閥門定位器兩種，后者兼有電-氣轉(zhuǎn)換功能。閥門定位器有如下3種功能。1.改善控制閥的動(dòng)、靜態(tài)特性—負(fù)反饋2.改善控制閥的流量特性—改變反饋凸輪的形狀3.實(shí)現(xiàn)分程控制

—調(diào)整零位和量程的調(diào)整第一百一十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.4.6其他執(zhí)行器1.執(zhí)行電動(dòng)機(jī)2.液壓伺服機(jī)構(gòu)3.其他執(zhí)行裝置

新型直流電動(dòng)機(jī)、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、壓電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、超導(dǎo)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器等。2.4控制閥的選擇第一百一十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第一百一十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一控制器將被控變量的測(cè)量值與設(shè)定值相比較，如果存在偏差，就按預(yù)先設(shè)置的不同控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)，控制生產(chǎn)過(guò)程，使被控變量與設(shè)定值相等，控制器的輸出信號(hào)隨輸入的偏差信號(hào)的變化而變化的規(guī)律稱為控制規(guī)律。常用的控制規(guī)律有：比例（P）控制比例積分（PI）控制比例微分（PD）控制比例積分微分（PID）控制2.5控制器的控制算法第一百二十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.5.1連續(xù)PID控制算法1.比例控制（1）比例（P）控制的數(shù)學(xué)表達(dá)式

u0是控制器偏差e=0時(shí)的初值增量式:傳遞函數(shù)：ttu0ue（2）比例作用第一百二十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）控制器輸出與偏差在一定范圍內(nèi)保持比例關(guān)系。2.5控制器的控制算法第一百二十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）通常用比例度δ表示控制器輸出與偏差成線性關(guān)系的比例控制器輸入（偏差）的范圍，因此，又稱為比例帶。2.5控制器的控制算法第一百二十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）比例控制是有余差的控制，Kc越大，余差越小，最大偏差也越小，但系統(tǒng)的振蕩也越劇烈，穩(wěn)定性越差。2.5控制器的控制算法第一百二十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）比例控制是有余差的控制，Kc越大，余差越小，最大偏差也越小，但系統(tǒng)的振蕩也越劇烈，穩(wěn)定性越差。對(duì)于二階衰減振蕩，定值控制系統(tǒng)的最大偏差:可見(jiàn)，隨著過(guò)程增益Kc的增加，最大偏差減小，但穩(wěn)定性變差。2.5控制器的控制算法第一百二十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）比例控制是有余差的控制，Kc越大，余差越小，最大偏差也越小，但系統(tǒng)的振蕩也越劇烈，穩(wěn)定性越差。對(duì)于二階衰減振蕩，隨動(dòng)控制系統(tǒng)的超調(diào)量：可見(jiàn)，隨著過(guò)程增益Kc的增加，余差減小，而超調(diào)量增大。2.5控制器的控制算法第一百二十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）比例控制是有余差的控制，Kc越大，余差越小，最大偏差也越小，但系統(tǒng)的振蕩也越劇烈，穩(wěn)定性越差。2.5控制器的控制算法第一百二十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）比例控制是有余差的控制，Kc越大，余差越小，最大偏差也越小，但系統(tǒng)的振蕩也越劇烈，穩(wěn)定性越差。定值控制系統(tǒng)KC增加時(shí)2.5控制器的控制算法第一百二十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一對(duì)于開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定對(duì)象，則應(yīng)具體情況具體分析：2.5控制器的控制算法第一百二十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定對(duì)象的示例第一百三十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一比例度參考范圍：壓力控制系統(tǒng)——30%～70%流量控制系統(tǒng)——40%～100%液位控制系統(tǒng)——20%～80%溫度控制系統(tǒng)——20%～60%適用場(chǎng)合：干擾較小、對(duì)象時(shí)滯較小而時(shí)間常數(shù)并不太小，控制質(zhì)量要求不高，允許有余差的場(chǎng)合。2.5控制器的控制算法第一百三十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.比例積分控制2.5控制器的控制算法傳遞函數(shù)：(2)比例積分作用u0(1)比例積分控制規(guī)律數(shù)學(xué)表達(dá)式ttue第一百三十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一比例積分控制2.5控制器的控制算法第一百三十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法(3)積分時(shí)間Ti的影響0ty(t)

Ti減小PI控制器（1）比例作用基礎(chǔ)上疊加對(duì)偏差的積分輸出

—消除余差（2）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??；（3）Ti大，積分作用弱，消除余差的能力弱。第一百三十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法(3)積分時(shí)間Ti的影響第一百三十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法定值控制系統(tǒng)Ti增加時(shí)(3)積分時(shí)間Ti的影響第一百三十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法比例積分控制引入積分作用后，要保持原有的穩(wěn)定裕度，必須減小比例增益Kc，同時(shí)會(huì)使其他控制指標(biāo)下降。適用場(chǎng)合：因其能消除余差，范圍較廣，大多數(shù)場(chǎng)合都可使用。Ti常用范圍：壓力控制系統(tǒng)——0.4～3min流量控制系統(tǒng)——0.1～1min溫度控制系統(tǒng)——3～10min液位控制系統(tǒng)——一般不加入積分作用第一百三十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法3.比例微分控制（1）比例微分控制規(guī)律數(shù)學(xué)表達(dá)式傳遞函數(shù)：（2）比例微分作用eu(t)0ttKc

e0第一百三十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法理想比例微分控制第一百三十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法實(shí)際比例微分控制實(shí)際比例微分控制傳遞函數(shù)KD為“微分增益”，一般為5～10第一百四十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法(3)微分時(shí)間Td的影響

PD控制器（1）也是和比例作用配合，P、PI、PD、PID（2）微分輸出與偏差變化速度成正比，

——

“超前”調(diào)節(jié)作用（3）Td大，微分作用大，控制系統(tǒng)靈敏，但穩(wěn)定性變好第一百四十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法使用微分作用時(shí)，需注意：（1）微分時(shí)間Td的要適當(dāng)；（2）微分作用適用于容量滯后較大的對(duì)象，但對(duì)時(shí)滯不起作用；（3）對(duì)于具有大噪聲的對(duì)象，一般不引入微分作用；（4）KD>1，正微分；KD<1，反微分；（5）對(duì)于PD或PID控制系統(tǒng)，設(shè)定值調(diào)整需緩慢進(jìn)行，或者“微分先行”——只對(duì)測(cè)量值進(jìn)行微分計(jì)算。第一百四十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法4.比例積分微分控制從以上討論可知，比例、積分、微分3種控制規(guī)律各有其獨(dú)特的作用。將3種控制規(guī)律組合在一起，就是比例積分微分（PID）控制，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為第一百四十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法4.比例積分微分控制

第一百四十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法4.比例積分微分控制實(shí)際PID數(shù)學(xué)表達(dá)式為比例積分微分（PID）控制器適用于被控對(duì)象負(fù)荷變化較大，容量滯后較大，干擾變化比較強(qiáng)，工藝不允許有余差存在，且控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。第一百四十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法5.積分飽和及其防止

實(shí)際積分作用與比例作用一樣，只在一定范圍內(nèi)起作用，輸出達(dá)到限值后就不繼續(xù)上升或下降，這是積分作用的飽和特性；因積分過(guò)量造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能及時(shí)改變方向的現(xiàn)象稱為積分飽和。積分飽和的原因：內(nèi)因：控制規(guī)律有積分作用，使積分輸出達(dá)到某一限值；外因：由于偏差長(zhǎng)期存在，例如閥關(guān)閉、控制器未選中等

第一百四十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法5.積分飽和及其防止

第一百四十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法5.積分飽和及其防止防止積分飽和現(xiàn)象有以下3種方法。（1）對(duì)控制器的輸出加以限幅，使其不超過(guò)額定的最大值或最小值。（2）限制控制器積分部分的輸出，使之不超過(guò)限值。（3）積分切除法，即在控制器的輸出超過(guò)某一限值時(shí)，將控制器的控制規(guī)律由比例積分自動(dòng)切換成純比例控制狀態(tài)。第一百四十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.5.2離散PID控制算法1.離散PID控制算法（1）位置式PID控制算法（2）增量式PID控制算法（3）速度式控制算法第一百四十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.5.2離散PID控制算法1.離散PID控制算法（1）位置式PID控制算法第一百五十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.5.2離散PID控制算法1.離散PID控制算法（2）增量式PID控制算法第一百五十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.5.2離散PID控制算法1.離散PID控制算法（3）速度式控制算法第一百五十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.離散PID控制算法的特點(diǎn)與連續(xù)PID控制算法相比較，離散PID控制算法具有下列特點(diǎn)。（1）PID三種控制參數(shù)獨(dú)立的，沒(méi)有控制器參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。（2）離散PID控制器的參數(shù)可以在更大范圍的設(shè)置。第一百五十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.離散PID控制算法的特點(diǎn)與連續(xù)PID控制算法相比較，離散PID控制算法具有下列特點(diǎn)。（3）離散PID控制器是采樣控制，相當(dāng)于引入時(shí)滯環(huán)節(jié)，所以控制品質(zhì)差于連續(xù)控制品質(zhì)。常用控制度表示連續(xù)控制與離散控制控制品質(zhì)的差異程度?？刂贫榷x為控制度總是大于1。采樣周期越小，控制度越小；采樣周期越大，離散控制品質(zhì)越差。第一百五十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.離散PID控制算法的特點(diǎn)與連續(xù)PID控制算法相比較，離散PID控制算法具有下列特點(diǎn)。（4）采樣周期Ts選擇，滿足香農(nóng)定理第一百五十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法2.離散PID控制算法的特點(diǎn)（4）采樣周期Ts選擇，滿足香農(nóng)定理第一百五十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法3.離散PID控制算法的改進(jìn)（1）積分分離所謂的積分分離，就是僅在偏差處于較小的范圍內(nèi)才使用積分作用，當(dāng)偏差大于一定的數(shù)值時(shí)，則取消積分的作用。其算式為其中，當(dāng)e(k)≤A時(shí)，Kl=1，即引入積分作用；當(dāng)e(k)≥A時(shí)，Kl=0，即取消積分作用；A為預(yù)定的閾值。第一百五十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法（2）不完全微分所謂的不完全微分，是用實(shí)際的微分環(huán)節(jié)來(lái)代替理想微分環(huán)節(jié)其中，(b)t完全微分與不完全微分的階躍響應(yīng)0uupudu1u0(a)u1udupt第一百五十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.5控制器的控制算法3.微分先行所謂的微分先行，是將微分環(huán)節(jié)移到測(cè)量值與設(shè)定值的比較點(diǎn)之前，即對(duì)測(cè)量值y(t)而不是對(duì)偏差e(t)進(jìn)行微分運(yùn)算。微分先行算式微分先行第一百五十九頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)主要內(nèi)容2.1控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)2.2過(guò)程動(dòng)態(tài)特性2.3檢測(cè)變送環(huán)節(jié)2.4控制閥的選擇2.5控制器的控制算法2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第一百六十頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定2.6.1控制器正反作用的選擇第一百六十一頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定2.6.1控制器正反作用的選擇(-)控制器執(zhí)行器被控對(duì)象測(cè)量變送器+-reumyz工業(yè)控制器(正作用)(-)(+)(+)廣義對(duì)象(負(fù)作用)(?)第一百六十二頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定2.6.1控制器正反作用的選擇氣開(kāi)閥第一百六十三頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定2.6.1控制器正反作用的選擇氣開(kāi)閥蒸汽第一百六十四頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6.2控制器的參數(shù)整定若干原則假設(shè)廣義對(duì)象為控制器參數(shù)：2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定-第一百六十五頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）開(kāi)環(huán)總增益為KcKo，如果增大了Ko，則相應(yīng)減小相同倍數(shù)的Kc；反之亦然。例如，變送器量程變小，則相應(yīng)減小Kc。（2）是廣義對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)，該值越大，控制系統(tǒng)越不易穩(wěn)定，應(yīng)取Kc較小，（3）P，I，D三者中，比例是最基本的控制作用，先采用比例作用，然后再考慮Ti，Td。也可以按廣義對(duì)象的純滯后，設(shè)置Ti，Td，最后調(diào)Kc2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第一百六十六頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（4）積分作用的引入：可以消除余差，應(yīng)盡量縮小不穩(wěn)定性。一般，Tp為工作周期。引入積分作用，相位滯后小于40°，幅值比增加小于20%，Kc下降10%~20%。（5）微分作用的引入：對(duì)容量滯后有效，而對(duì)純滯后無(wú)能為力，一般，引入微分后可適當(dāng)提高穩(wěn)定性，Kc可以提高10%~20%。對(duì)含有高頻噪聲過(guò)程，不宜引入微分，有些流量系統(tǒng)可以引入反微分。2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第一百六十七頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一（6）穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)品質(zhì)的基本性能，一般取衰減比n作為穩(wěn)定性指標(biāo)。對(duì)于PI控制器，滿足衰減比有多組Kc與Ti，一般取Kc/Ti

大的一組為好。因?yàn)?/p>

Kc/Ti越大，則積分作用越強(qiáng)，控制品質(zhì)好。（7）衰減比n的選擇：對(duì)于定值控制系統(tǒng)，要求被控變量在受到干擾的影響后，有一個(gè)衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程，動(dòng)態(tài)偏差要小一些，過(guò)渡過(guò)程短一些，衰減比應(yīng)取4：1；對(duì)于隨動(dòng)控制系統(tǒng)，要求能夠緊跟，不作大幅度來(lái)回振蕩，則可取衰減比10:1，甚至剛好達(dá)到臨界阻尼狀態(tài)。2.6控制器控制規(guī)律選擇與參數(shù)整定第一百六十八頁(yè)，共一百八十六頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.6.3控制器參數(shù)工程整定法1.控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)整定法主要通過(guò)調(diào)整比例度δ的大小來(lái)滿足質(zhì)量指標(biāo)，有以下兩條整定途徑。（1）先用單純型的比例（P）作用，即尋找合適的比例度δ，加入人為干擾，直到出現(xiàn)4：1的衰減振蕩過(guò)程。然后加入積分（I）作用，調(diào)整積分時(shí)間（Ti）的大小