過(guò)程控制性能指標(biāo)

過(guò)程掌握的性能指標(biāo)過(guò)程掌握系統(tǒng)的性能由組成系統(tǒng)的構(gòu)造、被控過(guò)程與過(guò)程儀表〔測(cè)量變送、執(zhí)行器和掌握器〕各環(huán)節(jié)特性所共同打算的。過(guò)程掌握系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)一共性能良好的過(guò)程掌握系統(tǒng)，在受到外來(lái)擾動(dòng)作用或給定值發(fā)生變化后，應(yīng)能快速〔快、平穩(wěn)〔穩(wěn)、準(zhǔn)確〔準(zhǔn)〕地到達(dá)或趨近給定值。過(guò)程掌握系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)可概括為：系統(tǒng)必需是穩(wěn)定的〔最重要、最根本的需求〕系統(tǒng)應(yīng)供給盡可能優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)調(diào)整〔靜態(tài)指標(biāo)；系統(tǒng)應(yīng)供給盡可能優(yōu)良的過(guò)渡過(guò)程〔動(dòng)態(tài)指標(biāo)。打算過(guò)程掌握系統(tǒng)性能的因素掌握系統(tǒng)構(gòu)造〔反響掌握等；各組成環(huán)節(jié)特性：被控過(guò)程特性〔滯后、非線性、時(shí)變性和耦合特性；檢測(cè)環(huán)節(jié)特性〔非線性、間接測(cè)量；執(zhí)行環(huán)節(jié)特性〔非線性；掌握器特性。當(dāng)系統(tǒng)構(gòu)造和上述三個(gè)環(huán)節(jié)都確定后，掌握器特性是打算掌握系統(tǒng)性能指標(biāo)的唯一因素。這就是參數(shù)整定Tunin。穩(wěn)定是系統(tǒng)性能中最重要、最根本的指標(biāo)，只有在系統(tǒng)是穩(wěn)定的前提下，才能爭(zhēng)論靜態(tài)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。性能指標(biāo)確實(shí)定和分析方法過(guò)程掌握系統(tǒng)性能指標(biāo)應(yīng)依據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程的實(shí)際需要來(lái)確定性能指標(biāo)。分析方法：〔1〕.階躍響應(yīng)性能指標(biāo)，系統(tǒng)工程整定時(shí)承受； 〔重點(diǎn)介紹〕〔2〕.偏差積分性能指標(biāo)，計(jì)算機(jī)仿真或理論分析時(shí)承受。①階躍擾動(dòng)作用下掌握系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線yyyyttt(a)(b)(c)ytt(d)(e)y發(fā)散振蕩程(b)非振蕩發(fā)散過(guò)程(c)等幅振蕩過(guò)程(d)衰減振蕩過(guò)程 (e)非振蕩衰減過(guò)程在階躍振動(dòng)作用下，掌握系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線有以上幾種典型形式：發(fā)散振蕩過(guò)程、非振蕩前三者屬于不穩(wěn)定過(guò)程→性能指標(biāo)無(wú)從談起，后兩種過(guò)程為穩(wěn)定過(guò)程，重點(diǎn)爭(zhēng)論衰減振蕩過(guò)程的常用性能指標(biāo)。②給定值階躍變化時(shí)過(guò)渡過(guò)程的典型曲線y(t)y(t)ryp±5%y(∞)給定值穩(wěn)態(tài)值tptts③靜態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)誤差是描述系統(tǒng)靜態(tài)性能的唯一指標(biāo)。定義：指系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)給定值與被控參數(shù)穩(wěn)態(tài)值之差：一般要求穩(wěn)態(tài)誤差為零或越小越好?！驳恍心転榱恪硠?dòng)態(tài)性能指標(biāo)更有意義。描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要包括：a.衰減比；b.超調(diào)量；c.過(guò)渡過(guò)程時(shí)間衰減比n衡量系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)：Bn 1B24:1～10:14:1衰減比常作為評(píng)價(jià)過(guò)渡過(guò)程動(dòng)態(tài)性能的一個(gè)抱負(fù)指標(biāo)。對(duì)于緩慢變化過(guò)程，可取到10:1超調(diào)量與過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts超調(diào)量：(對(duì)于定值系統(tǒng)來(lái)說(shuō)：最大偏差是指被控參數(shù)第一個(gè)峰值與給定值之差)y(t

)y()py()

100%過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts

指系統(tǒng)從受擾動(dòng)作用時(shí)起，直到被控參數(shù)進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)值±5%〔或±2%〕的范圍內(nèi)所經(jīng)受的時(shí)間。要求、ts

應(yīng)越小越好。④性能指標(biāo)之間的關(guān)系a.有些指標(biāo)之間是相互沖突的〔如超調(diào)量與過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。b對(duì)于不同的過(guò)程掌握系統(tǒng)，性能指標(biāo)各有其重要性。c1：40±5過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。T/T/。C45在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線42414051823t/min解：穩(wěn)態(tài)誤差ess=41-40=1℃衰減比 第一個(gè)波峰值=45-41=4℃；其次個(gè)波峰值=42-41=1℃Bn 14:1B2超調(diào)量σ=〔45-41〕/41=9.75%〔。⑤偏差確定值積分IAE〔IntegralofAbsoluteError〕IAEJ0

e(t)dtmin適用于衰減和無(wú)靜差系統(tǒng)，不易用分析方法來(lái)求值，但用計(jì)算機(jī)計(jì)算很便利。偏差確定值與時(shí)間乘積的積分〔ITAE〕定義：偏差確定值與時(shí)間乘積的積分ITAE〔IntegralofTimeandAbsoluteError〕teJ (t)dtminte0用以降低初始大誤差對(duì)性能指標(biāo)的影響；同時(shí)強(qiáng)調(diào)了過(guò)渡過(guò)程后期的誤差對(duì)指標(biāo)的影響，著重懲罰過(guò)渡過(guò)程拖得過(guò)長(zhǎng)。偏差平方值積分〔ISE〕ISE〔IntegralofSquaredError〕Je2(t)dtmin0該性能指標(biāo)著重于抑制過(guò)渡過(guò)程中的大誤差。時(shí)間乘偏差平方積分〔ITSE〕ITSE〔IntegralofTimeandSquaredError〕Jte2(t)dtmin0著重懲罰過(guò)渡過(guò)程拖得過(guò)長(zhǎng)和大誤差。⑥階躍響應(yīng)與偏差積分性能指標(biāo)的比較階躍響應(yīng)性能指標(biāo)中各單項(xiàng)指標(biāo)清楚明白，但如何統(tǒng)籌〔兼顧偏差和時(shí)間難。等各單項(xiàng)指標(biāo)，屬于綜合性能指標(biāo)。指標(biāo)則更便于計(jì)算機(jī)仿真和理論分析。過(guò)程掌握技術(shù)的進(jìn)展過(guò)程掌握儀表的進(jìn)展2040 氣動(dòng)電動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)就地中心掌握室掌握工業(yè)自動(dòng)化儀表的進(jìn)展儀表盤〔屏〕上監(jiān)視計(jì)算機(jī)操作站操作過(guò)程掌握儀表的進(jìn)展史

模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)組裝式儀表組裝式儀表計(jì)算機(jī)在過(guò)程掌握中的應(yīng)用及進(jìn)展表：計(jì)算機(jī)在過(guò)程掌握順的應(yīng)用及進(jìn)展早期：由于計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，牢靠性不高，計(jì)算機(jī)在過(guò)程掌握中的應(yīng)用僅限于取代模擬PID掌握器，監(jiān)視、記錄或報(bào)警等，即所謂的計(jì)算機(jī)直接數(shù)字掌握〔DDC〕集散掌握系統(tǒng)〔DCS〕的使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開(kāi)頭有用化工業(yè)過(guò)程掌握的一個(gè)爭(zhēng)論熱點(diǎn)：以市場(chǎng)為導(dǎo)向的集治理與掌握為一體的計(jì)算機(jī)集成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。特點(diǎn)：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)掌握技術(shù)，引入實(shí)時(shí)生產(chǎn)工藝操作優(yōu)化、趨勢(shì)分析、物質(zhì)供給、產(chǎn)品質(zhì)量、辦公和財(cái)務(wù)等整個(gè)企業(yè)信息的平臺(tái)集成和利用，實(shí)現(xiàn)全車間，全廠甚至全企業(yè)無(wú)人或很少人參與操作治理，實(shí)現(xiàn)過(guò)程掌握最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調(diào)度治理相結(jié)合。過(guò)程掌握理論的進(jìn)展4060年月，經(jīng)典掌握理論為主?！睸ISO系統(tǒng)〕60年月后，現(xiàn)代掌握理論在生產(chǎn)過(guò)程掌握中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。依靠于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。近年來(lái)，掌握理論界已形成一個(gè)包括智能掌握等在內(nèi)的多角度、多方位的爭(zhēng)論態(tài)勢(shì)。目前，在工業(yè)過(guò)程掌握系統(tǒng)中，90％以上PID掌握算法！我國(guó)過(guò)程掌握技術(shù)的進(jìn)展1、我國(guó)過(guò)程掌握技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r50年月末期，主要承受機(jī)械式和氣動(dòng)儀表；2050年月60年月廣泛承受Ⅰ型電動(dòng)單元組合儀表；70年月中期，Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表成為過(guò)程檢測(cè)和掌握的主流產(chǎn)品；0年月初，開(kāi)頭承受Ⅲ型電動(dòng)單元組合儀表，相繼引進(jìn)了分布式掌握系統(tǒng)可編程序掌握器〔PLC〕PC機(jī)〔IPC〕等。目前，掌握系統(tǒng)以DCSPLC-SCADA系統(tǒng)為主。我國(guó)已有DCS、PLC的研發(fā)和生產(chǎn)能力。注：儀表仍大量使用氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合儀表；在掌握策略方面，開(kāi)頭承受先進(jìn)掌握策略2、當(dāng)前過(guò)程掌握的幾個(gè)進(jìn)展方向FCSPLC-SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用爭(zhēng)論遠(yuǎn)程監(jiān)視與掌握智能掌握應(yīng)用爭(zhēng)論過(guò)程掌握與治理信息集成本課程的地位和性質(zhì)本課程的地位過(guò)程掌握與運(yùn)動(dòng)掌握的關(guān)系過(guò)程掌握〔ProcessControl〕和運(yùn)動(dòng)掌握〔MotionControl〕是自動(dòng)化專業(yè)的主干課程。二者的區(qū)分在于掌握對(duì)象有所不同：過(guò)程掌握爭(zhēng)論化工、石油、冶金、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、物位、成份等變量的掌握；而運(yùn)動(dòng)掌握爭(zhēng)論速度和位置掌握，如數(shù)控機(jī)床、航空航天、機(jī)器人等等。可見(jiàn)，過(guò)程掌握所涉及的行業(yè)面廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占有極其重要的地位。２.過(guò)程掌握的重要地位過(guò)程掌握可提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)、削減環(huán)境污染，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益具有格外重要的意義。目前，我國(guó)還有很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程仍舊處于手動(dòng)或半自動(dòng)狀態(tài)，操作水平較低，穩(wěn)定性差，效益不佳，存在很大的生產(chǎn)技術(shù)改造空間。承受過(guò)程掌握及信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化掌握和治理，已成為當(dāng)務(wù)之急。本課程的任務(wù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的擾動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的擾動(dòng)作用使得生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定，主要有：原材料特性的變化；產(chǎn)品質(zhì)量與規(guī)格的變化；生產(chǎn)設(shè)備特性的漂移；裝置與裝置或工廠與工廠之間的關(guān)系等。過(guò)程物料與能量的平衡。一個(gè)局部的擾動(dòng)，往往會(huì)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中傳播開(kāi)來(lái)。影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的因素主要有：信號(hào)的測(cè)量問(wèn)題；執(zhí)行器特性；被控過(guò)程的滯后特性、非線性特性、時(shí)不變性、本征不穩(wěn)定性和耦合特性。過(guò)程掌握的主要任務(wù)過(guò)程掌握的主要任務(wù)是使生產(chǎn)過(guò)程到達(dá)安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效〔高產(chǎn)、低耗?！苍较迗?bào)警、聯(lián)鎖〕并平穩(wěn)地進(jìn)展。過(guò)程掌握的設(shè)計(jì)過(guò)程掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程掌握系統(tǒng)的首要條件藝人員充分溝通。過(guò)程掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容調(diào)校以及掌握器參數(shù)整定等主要內(nèi)容。其中，掌握方案設(shè)計(jì)和掌握器參數(shù)整定則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)核心內(nèi)容！假設(shè)掌握方案