過程控制第5章簡單控制系統(tǒng)設(shè)計課件

過程控制第五章簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與參數(shù)整定過程控制第五章簡單控制系統(tǒng)設(shè)計5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成

簡單控制系統(tǒng)（單回路控制系統(tǒng)）是指由一個被控對象、一個測量變送器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器（控制閥）所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控變量控制器執(zhí)行器被控對象測量變送環(huán)節(jié)干擾偏差設(shè)定值＋－5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成 簡單控制系統(tǒng)（單回路控制系統(tǒng)）是5.1簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)流程圖溫度控制系統(tǒng)被控變量：要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化的）物理量。5.1.1簡單控制系統(tǒng)實(shí)例y:加熱器出口溫度q:載熱體流量控制系統(tǒng)方框圖：控制變量：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量。Gpc(s):控制通道Gpd(s):擾動通道5.1簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)流程圖溫度控制系統(tǒng)被控5.1簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成壓力控制系統(tǒng)被控變量：水泵出口壓力。控制變量：旁路流量。壓力控制系統(tǒng)流程圖5.1簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成壓力控制系統(tǒng)被控變量：水泵出口壓力5.1.2控制系統(tǒng)的工程表示及方框圖在工藝設(shè)計給出的流程圖上，按流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動信號。工藝控制流程圖：管道、儀表流程圖5.1.2控制系統(tǒng)的工程表示及方框圖在工藝設(shè)計給出的流程圖(1)圖形符號a、測量點(diǎn)

一般是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點(diǎn)

b、連線

通用的儀表信號線均以細(xì)實(shí)線表示

c、儀表符號

儀表的圖形符號是一個細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm

就地安裝儀表就地安裝儀表嵌在管道中集中儀表盤面安裝儀表就地儀表盤面安裝儀表(1)圖形符號一般是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的儀表符號除了圖形之外，圓圈之中還應(yīng)有一串有字母和數(shù)字組成的代號例如：

PIC－207TRC－210

……(2)字母代號

字母編號寫在圓圈的上半部第一位字母表示被測變量后繼字母表示儀表的功能

PIC－207壓力指示控制(3)儀表位號

數(shù)字編號寫在圓圈的下半部第一位數(shù)字表示段號后續(xù)數(shù)字(二位或三位數(shù)字)表示儀表序號。

第2工段儀表序號為07儀表符號除了圖形之外，圓圈之中還應(yīng)有一串有字母和數(shù)字組成的代字母第一位字母后續(xù)字母A分析報警C

控制F流量

I電流指示L液位

P壓力

R

記錄或打印T溫度傳送常用儀表功能字母代號字母第一位字母后續(xù)字母A分析報警C

控制F流量

I電流指示L脫乙烷塔的管道及儀表流程圖脫乙烷塔的管道及儀表流程圖5.1.3過程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求安全性：生產(chǎn)過程中，確保人員設(shè)備安全。穩(wěn)定性：系統(tǒng)在一定外界擾動下，能長期穩(wěn)定運(yùn)行的能力。方法：參數(shù)越限報警

事故報警

聯(lián)鎖保護(hù)：當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)異常時，為保證設(shè)備、人員安全，使各個設(shè)備按一定次序緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn)（手工操作，忙亂中可能出錯。）其它安全保護(hù)對策（危險環(huán)境）：系統(tǒng)可靠性設(shè)計；用本質(zhì)安全防爆儀表。經(jīng)濟(jì)性：降耗節(jié)能，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會效益要求：適當(dāng)穩(wěn)定裕度良好動態(tài)性能（過渡過程時間短、穩(wěn)態(tài)誤差小）5.1.3過程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求安全性：生產(chǎn)過程中，5.1.4過程控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容系統(tǒng)控制方案設(shè)計（核心）工程設(shè)計工程安裝和儀表調(diào)校調(diào)節(jié)器參數(shù)整定被控變量選擇控制變量選擇測量、變送器選擇執(zhí)行器選擇控制規(guī)律選擇控制室操作臺設(shè)計；儀表、計算機(jī)系統(tǒng)選型；供電系統(tǒng)設(shè)計每臺儀表進(jìn)行單校，各控制回路進(jìn)行聯(lián)校調(diào)整PID參數(shù)，使控制作用達(dá)到最佳5.1.4過程控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容系統(tǒng)控制方案設(shè)計（核5.1.5過程控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟3.控制方案的確定2.建立被控過程的數(shù)學(xué)模型1.熟悉和理解生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的技術(shù)要求和性能指標(biāo)。4.控制設(shè)備選型5.實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證檢測設(shè)計正確性及系統(tǒng)性能。依據(jù)被控過程的技術(shù)要求和性能指標(biāo)；綜合考慮安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上5.1.5過程控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟3.控制方案的確定2.明確控制目的使生產(chǎn)過程自動按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，并使工藝參數(shù)保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上（或按預(yù)定規(guī)律變化）分析生產(chǎn)工藝“關(guān)鍵”變量：對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的安全具有決定作用的變量確定被控變量選擇被控變量選擇控制變量處理測量信號選擇調(diào)節(jié)閥選擇控制規(guī)律系統(tǒng)投運(yùn)參數(shù)整定5.2簡單控制系統(tǒng)設(shè)計5.2.1被控變量的選擇明確使生產(chǎn)過程自動按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，并使工藝參數(shù)保持在預(yù)先

被控變量的選擇方法：直接指標(biāo)控制（直接參數(shù)法）：被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)。例如溫度、壓力、液位、流量反映等生產(chǎn)工藝控制指標(biāo)的參數(shù)。間接指標(biāo)控制（間接參數(shù)法）：選擇那些能間接反映產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又與直接質(zhì)量指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系、靈敏度高、易于測量的另一變量作為被控變量。例如組分（某物質(zhì)含量）、轉(zhuǎn)化率等。原則——盡量采用直接參數(shù)法采用間接參數(shù)法時的注意問題：單值性、線性性或確定的函數(shù)關(guān)系、靈敏度高、工藝的合理性CBDA控制指標(biāo)被控變量被控變量的選擇方法：直接指標(biāo)控制（直接參數(shù)法）：被控變量本被控變量被控對象原則上，在諸多影響被控變量的輸入中選擇一個對被控變量影響顯著而且可控性良好的輸入作為控制變量后，其它所有未被選中的輸入則成了為系統(tǒng)的干擾變量。

5.2.2操縱變量（控制變量）的選擇控制通道干擾通道干擾變量控制變量被控變量干擾作用與控制作用之間的關(guān)系

被控對象即控制通道的選擇問題被控變量被控對象原則上，在諸多影響被控變量的輸入中選擇一個對

某控制系統(tǒng)的方塊圖如右圖所示，求干擾發(fā)生階躍變化時的穩(wěn)態(tài)變化量(已知：給定值為0)。先求

Y(s)=??

×F(s)令干擾發(fā)生單位階躍變化：

則：

1、對象靜態(tài)特性的影響控制通道傳函：干擾通道傳函：靜態(tài)特性？放大系數(shù)抗干擾能力強(qiáng)，y(∞)？越小越好某控制系統(tǒng)的方塊圖如右圖所示，求干擾發(fā)生階躍變化時的控制變量選擇的原則一：當(dāng)多個輸入變量都影響被控變量時，從穩(wěn)態(tài)性質(zhì)考慮，應(yīng)該選擇其中放大系數(shù)大的可控變量作為控制變量?？刂仆ǖ婪糯笙禂?shù)Ko?K0越大，控制作用對被控變量的影響越大。K0

過大時，控制作用過于靈敏，使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，應(yīng)避免。干擾通道放大系數(shù)Kf?

Kf越小干擾變量對被控變量的影響就越小y(∞)越小越好越小越好應(yīng)適當(dāng)?shù)拇笠恍?，K0KC>>Kf控制變量選擇的原則一：當(dāng)多個輸入變量都影響被控變量時，從穩(wěn)態(tài)2、控制通道動態(tài)特性的影響控制通道時間常數(shù)

T0？小一點(diǎn)好控制通道純滯后τ0？Ｔ0過大：控制變量的校正作用遲緩，控制不及時，過渡時間增長，超調(diào)量增大Ｔ0?。悍从踌`敏，控制及時，有利于克服干擾的影響；但Ｔ0太小系統(tǒng)易振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降?？刂仆ǖ纻骱涸叫≡胶茫ㄗ詈媚鼙苊猓│?作用：使系統(tǒng)響應(yīng)不及時；降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，超調(diào)量增加，偏差增加。2、控制通道動態(tài)特性的影響控制通道時間常數(shù)T0？小一點(diǎn)好干擾通道時間常數(shù)Tf

？Tf越大越好，干擾對被控變量的影響越緩慢，越有利于改善控制質(zhì)量干擾通道純滯后τf的影響無純滯后有純滯后干擾通道滯后時間τf?干擾通道的純滯后τf僅使干擾對被控變量的影響推遲了時間τf，不會影響控制質(zhì)量3、干擾通道動態(tài)特性的影響干擾通道傳函：干擾通道時間常數(shù)Tf？Tf越大越好，干擾對被控變量的影響總結(jié)：控制變量的選擇原則

1、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。2、控制變量一般應(yīng)比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。為此，應(yīng)通過合理選擇控制變量，使控制通道的放大倍數(shù)適當(dāng)大、時間常數(shù)適當(dāng)小(但不宜過小，否則易引起振蕩)、純滯后時間盡量小。為使其他干擾對被控變量的影響盡可能小，應(yīng)使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小、時間常數(shù)盡可能大。

3、考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。一般說來不宜選擇生產(chǎn)負(fù)荷作為控制變量，因?yàn)樯a(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量，是不宜經(jīng)常波動的?？偨Y(jié)：控制變量的選擇原則1、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上工藝要求：在保證產(chǎn)品含水率合格的前提下，保證最大產(chǎn)量。

被控變量：產(chǎn)品含水率(直接指標(biāo)控制)在線檢測含水率有困難；由工藝可知，含水率與干燥溫度有單值對應(yīng)關(guān)系實(shí)際被控變量：干燥溫度T1(間接指標(biāo)控制）影響被控變量的主要輸入變量：乳化物流量fw

旁路空氣流量fQ

加熱蒸汽壓力流量fp

5.4簡單控制系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例高位槽中的液體乳化物經(jīng)過濾器過濾后進(jìn)入干燥筒，用熱風(fēng)進(jìn)行干燥。熱風(fēng)來自被加熱的壓縮空氣。根據(jù)動態(tài)性質(zhì)選擇控制變量乳化物干燥系統(tǒng)示意圖乳化物高位槽過濾器A12WWW3蒸汽空氣產(chǎn)品T1T2干燥筒過濾器B工藝要求：在保證產(chǎn)品含水率合格的前提下，保證最大產(chǎn)量。被控1100S+11100S+1e-3Se-2S(8.5S+1)(8.5S+1)(8.5S+1)fPT1fQfW乳化物干燥系統(tǒng)被控對象對象方塊圖乳化物干燥系統(tǒng)示意圖=1GW(S)(8.5S+1)(8.5S+1)(8.5S+1)e-2S=1GQ(S)(100S+1)=1GP(S)(100S+1)(100S+1)GF(S)=e-3S干燥筒（輸入：乳化物流量fw；輸出：干燥溫度T1）換熱器1（輸入：通過調(diào)節(jié)閥2的旁路空氣流量fQ；輸出：冷、熱風(fēng)混合處的溫度T2）風(fēng)管（輸入：冷、熱風(fēng)混合處的溫度T2；輸出：干燥溫度T1）各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)：乳化物高位槽過濾器12WWW3蒸汽空氣產(chǎn)品GW(S)GQ(S)GP(S)T1T2GF(S)換熱器2（輸入：蒸汽壓力流量fp；輸出：冷、熱風(fēng)混合處的溫度T2）11e-3Se-2SfPT1fQfW乳化物干燥系統(tǒng)被控對象對方案1：乳化物流量fW為控制變量fWfp1100S+11100S+1e-3SfQe-2S(8.5S+1)(8.5S+1)(8.5S+1)T1控制器TC偏差設(shè)定值＋－干擾方案2：旁路空氣流量fQ為控制變量設(shè)定值fp1100S+1e-3S

100S+1fQe-2S(8.5S+1)3T1控制器TC偏差＋－fW干擾方案3：蒸汽流量fp為控制變量e-2S(8.5S+1)31100S+1e-3S

100S+1fQT1控制器TC偏差設(shè)定值＋－fWfp1100S+11100S+1e-3Se-2S(8.5S+1)(8.5S+1)(8.5S+1)fPT1fQfW控制方案：哪個方案好？從系統(tǒng)動態(tài)特性考慮，方案1最佳；方案2居中；方案3最差。但乳化物流量fw為生產(chǎn)負(fù)荷，直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量，不宜作控制變量。∴選擇方案2方案1：乳化物流量fW為控制變量fWfp11e-3SfQe-1．儀表性能的考慮：5.2.3系統(tǒng)設(shè)計中的測量變送問題基本要求:準(zhǔn)確、快速。通常按一階慣性環(huán)節(jié)考慮a、測量元件時間Tm常數(shù)的影響：y：被控變量Z：測量值b、測量元件純滯后時間τm的影響

yZ嚴(yán)重影響控制質(zhì)量；一般是由于測量元件安裝位置引起的

Tm越大：失真越顯著。測量值沒有反映被控變量的真實(shí)值，控制器得到的是一個失真信號，就不能發(fā)出正確的控制信號。1．儀表性能的考慮：5.2.3系統(tǒng)設(shè)計中的測量變送問題基本

在自動控制系統(tǒng)中，以溫度測量元件和成分分析的取樣裝置所引起的測量滯后為最大。通常測量元件應(yīng)選擇在最具代表性，響應(yīng)最靈敏、最迅速的位置安裝，減小參數(shù)測量滯后和傳送滯后。

合理引入微分特性的超前作用，對克服測量滯后，改善控制質(zhì)量是一種有效的方法。(TdS+1)KmTmS+1Y(S)Z(S)U(S)測量、變送裝置與微分器連接示意圖克服測量滯后的幾種方法：1、選擇快速測量元件。要求：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。2、正確選擇測量元件的安裝位置。3、正確使用微分器。

但是，微分環(huán)節(jié)會放大測量、變送回路的高頻噪聲，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，因此，要合理使用。

在自動控制系統(tǒng)中，以溫度測量元件和成分分析的取樣裝置所引2.

測量信號的處理⑴測量信號的線性化處理（選擇相應(yīng)的線性化方法）例如：熱電阻、熱電偶測溫⑵測量信號的濾波處理（根據(jù)噪聲特性選擇濾波方式）有脈動或高頻噪聲的信號（模擬RC電路或數(shù)字濾波）3．安裝與使用條件

安裝條件必須符合相應(yīng)檢測儀表的具體要求。例如：流量測量儀表通常對前后管道的直管段的要求、節(jié)流裝置對流向的要求。

實(shí)際使用儀表的工作參數(shù)應(yīng)該符合儀表的設(shè)計參數(shù)。例如：氣體流量測量時的實(shí)際溫度和壓力應(yīng)該與設(shè)計值相等。如果實(shí)際工作溫度和壓力與設(shè)計值偏離較大，將產(chǎn)生較大的附加誤差。必要時需要進(jìn)行校正（即補(bǔ)償）。測量、變送器的輸出，有時不可避免地雜有各種各樣地隨機(jī)干擾信號，即噪聲。若對測量信號不加分析和處理，直接送往控制器，也就把噪聲引入控制器，可能會引起控制器的誤操作。2.測量信號的處理⑴測量信號的線性化處理（選擇相應(yīng)的線1.選擇合適的調(diào)節(jié)工作區(qū)間正常工況下調(diào)節(jié)閥開度：15％～85％5.2.4執(zhí)行器的考慮正常工況下，開度太大

開度太小閥門經(jīng)常處于小開度工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)不靈敏，而且易造成流體對閥芯、閥座的嚴(yán)重沖蝕。→調(diào)節(jié)閥會運(yùn)行在全開狀態(tài)使系統(tǒng)暫時失控?！到y(tǒng)受到大干擾時1.選擇合適的調(diào)節(jié)工作區(qū)間正常工況下調(diào)節(jié)閥開度：15％～8氣開式（正作用）：氣壓（控制）信號增加，閥門開度增加；沒有氣壓（控制）信號時，閥門全關(guān)。氣關(guān)式（反作用）：氣壓（控制）信號增加，閥門開度減??；沒有氣壓（控制）信號時，閥門全開。2.氣開式與氣關(guān)式的選擇選擇原則：控制系統(tǒng)發(fā)生故障、信號中斷時，調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證工藝設(shè)備和操作人員的安全。例如：鍋爐供水調(diào)節(jié)閥？答：氣關(guān)式進(jìn)加熱爐的燃料氣調(diào)節(jié)閥？答：氣開式氣開式（正作用）：氣壓（控制）信號增加，閥門開度增加；2.3、調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇系統(tǒng)要求→確定工作流量特性要求：系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為定值調(diào)節(jié)閥的增益：KV=dQ/dt→依據(jù)流量特性畸變程度（S值），確定理想流量特性S=1~0.6：理想流量特性與工作流量特性相同S=0.3~0.6：理想流量特性總選對數(shù)。S＜0.3：一般已不宜用于自動控制?！驈S家訂貨被控對象為線性→調(diào)節(jié)閥也選線性的流量特性被控對象為非線性→調(diào)節(jié)閥選對數(shù)流量特性3、調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇系統(tǒng)要求→確定工作流量特性要求：系統(tǒng)負(fù)荷變化使得被控對象特性發(fā)生變化，對控制質(zhì)量產(chǎn)生影響?？梢酝ㄟ^選擇不同結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，利用調(diào)節(jié)閥的流量特性來克服負(fù)荷變化帶來的影響。原理：利用調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償控制對象放大系數(shù)的變化，使廣義對象的放大系數(shù)基本保持不變或近似不變，從而達(dá)到較好的控制效果。負(fù)荷變化對控制質(zhì)量的影響及調(diào)節(jié)閥的選擇：例如：若對象為流量Q增加引起τ0減小，K0減小此時選什么流量特性的調(diào)節(jié)閥？對數(shù)還是直線答：對數(shù)，放大系數(shù)隨負(fù)荷增加而增加。負(fù)荷變化使得被控對象特性發(fā)生變化，對控制質(zhì)量產(chǎn)生影響?？梢酝壳肮I(yè)上常用的常規(guī)控制規(guī)律有：P、PI、PD、PID5.2.5調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇1、比例（P）：調(diào)節(jié)作用及時迅速；輸出有余差。只需要整定一個參數(shù)，簡便。2、比例積分（PI）：能消除余差。但動態(tài)響應(yīng)較緩慢。對高頻噪聲有一定的抑制作用。超調(diào)增加。常規(guī)控制規(guī)律的特點(diǎn)和適用場合：P：適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝允許被控變量存在余差的場合。

PI：適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝不允許被控變量存在余差的場合。

例如：儲槽液位控制（一階對象）壓縮機(jī)儲氣罐的壓力控制例如：某些流量、液位要求無余差的控制系統(tǒng)。一、根據(jù)過程特性選擇控制器的控制規(guī)律目前工業(yè)上常用的常規(guī)控制規(guī)律有：P、PI、PD、PID5.23、比例微分（PD）：超前調(diào)節(jié)，能加快調(diào)節(jié)過程，減小超調(diào)，不能消除余差。但會放大噪聲作用。4、比例積分微分（PID）：能消除余差，穩(wěn)定性好。但要整定三個參數(shù)。PD：適用于控制通道滯后較大，負(fù)荷變化大的場合。但對于干擾作用頻繁，測量信號中有高頻噪聲的系統(tǒng)，避免使用PD。PID：適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制要求高的場合。例如：溫度控制、成分控制、容量滯后較大的儲槽液位控制（二階或高階對象）3、比例微分（PD）：超前調(diào)節(jié)，能加快調(diào)節(jié)過程，減小超調(diào)，不二、根據(jù)τ0/T0比值選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律廣義對象近似傳遞函數(shù)：采用簡單控制系統(tǒng)難以滿足工藝要求，采用復(fù)雜控制系統(tǒng)（串級、前饋等）經(jīng)驗(yàn)表明：P，PIPID二、根據(jù)τ0/T0比值選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律廣義對象近似傳遞函1.調(diào)節(jié)器正/反作用設(shè)定確定原則：保證控制系統(tǒng)為負(fù)反饋系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器正/反作用形式是根據(jù)調(diào)節(jié)器輸出與測量值之間的變化關(guān)系而定的。正作用形式：測量值增加，調(diào)節(jié)器輸出隨而增加；靜態(tài)放大系數(shù)Kc取“－”。反作用形式：測量值增加，調(diào)節(jié)器輸出隨而減小；靜態(tài)放大系數(shù)Kc取“＋”。5.3簡單控制系統(tǒng)操作與投運(yùn)被控對象：正作用：輸入增加時，輸出增加；靜態(tài)放大系數(shù)K0取“＋”。反作用：輸入增加時，輸出減??；靜態(tài)放大系數(shù)K0取“－”。調(diào)節(jié)閥：氣開式：KV取“＋”氣關(guān)式：KV取“－”設(shè)定方法：通過設(shè)置儀表側(cè)面板上的正/反作用轉(zhuǎn)換開關(guān)位置實(shí)現(xiàn)。1.調(diào)節(jié)器正/反作用設(shè)定確定原則：保證控制系統(tǒng)為負(fù)反饋系統(tǒng)控制器正/反作用選擇的步驟1、判斷被控對象的正反作用方向，由工藝機(jī)理確定；2、判斷調(diào)節(jié)閥的正反作用方向，由工藝安全原則選定；選擇原則：控制信號中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全；3、確定調(diào)節(jié)器的正反作用方向。確定原則：各環(huán)節(jié)靜態(tài)放大系數(shù)極性相乘為正（已知測量變送環(huán)節(jié)為正作用方向）?？刂破髡?反作用選擇的實(shí)例：驗(yàn)證正確性液位控制－要求：無控制信號時，閥門自動關(guān)閉。氣開式：＋－：正作用Gm(s)r+euy-zqG0(s)Gv(s)Gc(s)？？？控制器正/反作用選擇的步驟1、判斷被控對象的正反作用方向，由圖5－28思考題與習(xí)題(P199)5－12圖5－28是加熱爐流程示意圖。試設(shè)計一個控制系統(tǒng)用于維持工藝物料被加熱的溫度穩(wěn)定。要求：確定控制閥氣開、氣關(guān)特性及調(diào)節(jié)器正、反作用形式。燃料油工藝物料加熱爐燃料油TC加熱爐出口溫度控制+＋：反作用Gm(s)r+euy-zqG0(s)Gv(s)Gc(s)解：氣開式：+圖5－28思考題與習(xí)題(P199)燃料油工藝物料加熱爐燃料油2.調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)設(shè)定

控制器上電前總是設(shè)置在手動狀態(tài)。通過手動操作使生產(chǎn)過程達(dá)到或接近設(shè)計狀態(tài)，再將調(diào)節(jié)器切換到自動或串級狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動控制。

常規(guī)調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)：手動、自動、串級。

手動：調(diào)節(jié)器輸出由操作員直接改變。自動或串級：調(diào)節(jié)器根據(jù)給定的控制規(guī)律對偏差運(yùn)算產(chǎn)生控制輸出。

自動狀態(tài)時的偏差：內(nèi)給定與測量值的偏差。串級狀態(tài)時的偏差：外給定與測量值的偏差。

切換狀態(tài)時，需要保證調(diào)節(jié)器輸出不產(chǎn)生階躍跳變，稱為無擾動切換。手動與自動或串級之間的切換：通過轉(zhuǎn)換儀表正面板上的手動/自動切換杠位置實(shí)現(xiàn)。自動與串級之間的切換：通過設(shè)置儀表側(cè)面板上的內(nèi)/外給定開關(guān)位置實(shí)現(xiàn)。2.調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)設(shè)定控制器上電前總是設(shè)置在手3.

調(diào)節(jié)器參數(shù)整定⑴理論整定：已獲得控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型時，根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)或過渡過程指標(biāo)，計算調(diào)節(jié)器的相應(yīng)參數(shù)。整定的目的：

根據(jù)給定的控制規(guī)律，調(diào)整控制器參數(shù)，使控制器特性與被控過程特性配合好，使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)滿足工藝生產(chǎn)的要求。參數(shù)整定的方法：理論整定和工程整定。⑵工程整定：根據(jù)實(shí)驗(yàn)或工程經(jīng)驗(yàn)，直接在已投入運(yùn)行的控制系統(tǒng)中進(jìn)行整定。

常用方法：頻率特性法和根軌跡法（或通過仿真整定）。常用的工程整定方法：響應(yīng)曲線法、臨界比例度法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)法等。3.調(diào)節(jié)器參數(shù)整定⑴理論整定：已獲得控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)計算對象特性參數(shù)：①響應(yīng)曲線法

整定過程：獲取廣義對象階躍響應(yīng)曲線→計算對象特性參數(shù)→根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算控制器參數(shù)值。獲取階躍響應(yīng)曲線：在工況較穩(wěn)定時，使調(diào)節(jié)器輸出階躍變化5～10％，記錄測量值變化曲線。608010012014016015202530354045tt0t1t2z0z1u0u1廣義對象近似為：計算對象特性參數(shù)：①響應(yīng)曲線法整定過程：獲取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算控制器參數(shù)（按控制系統(tǒng)的衰減比為4：1整定參數(shù)時）：控制規(guī)律δTiTdPPIPID表5－3響應(yīng)曲線法整定參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算控制器參數(shù)（按控制系統(tǒng)的衰減比為4：1整定參臨界振蕩周期Ts：振蕩的兩個波峰之間的時間②臨界比例度法(穩(wěn)定邊界法)

整定過程：獲取臨界振蕩曲線→獲得特征參數(shù)→根據(jù)整定經(jīng)驗(yàn)公式計算控制器參數(shù)值→根據(jù)調(diào)節(jié)效果適當(dāng)調(diào)整參數(shù)值。一、獲取臨界振蕩曲線：1020304000.511.522.5tTsz此時對應(yīng)的比例度稱為臨界比例度δs

。3、根據(jù)過渡過程曲線，調(diào)整比例度（δ

從大逐漸減小），使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩。2、在工況較穩(wěn)定時，控制器切換到自動狀態(tài)。使調(diào)節(jié)器給定階躍變化5～10％，記錄過渡過程曲線。1、控制器設(shè)定為純比例（Ti=∞，Td=0），比例度δ置較大數(shù)值。二、獲得特征參數(shù)：等幅振