过程控制工程课件.pptx

第一章 简单控制系统;第一章 简单控制系统;第一章 简单控制系统第一节 控制系统组成和控制性能指标;第二节 过程动态特性和建立过程的动态模型;第三节 检测变送环节一、检测变送环节的性能;第四节 执行器环节;第五节 控制器的模拟控制算法;第六节 控制器的数字控制算法;第七节 控制器参数整定和控制系统投运;第八节 与PID控制密切相关的几类控制算法;第一节 控制系统组成;一、控制系统的组成;第一节 控制系统组成;;第一节 控制系统组成一、控制系统的组成控制系统的框图控制系统由被控对象、检测变送、控制器和执行器等组成;随动控制系统（Fixed set point control system）传递函数： ;定值控制系统（Follow-up control system）传递函数： ;;;被控对象;变送器;计算机;检测元件;控制器;执行器;一、控制系统的组成控制系统框图的几点说明;说明几点 ：;对象的增益有正、有负例如：加热系统的增益为正、冷却系统的增益为负； 气开阀的增益为正、气关阀的增益为负； 正作用控制器的增益为负，反作用控制器的增益为正； 检测变送器的增益一般为正。 通过调整控制器的正反作用来保证系统为负反馈。;加热系统对象放大倍数为正 采用气开阀放大倍数为正 检测变送器放大倍数为正 控制器应选放大倍数为正即反作用 冷却系统对象放大倍数为负 采用气开阀放大倍数为正 检测变送器放大倍数为正 控制器应选放大倍数为负即正作用 ;通常将执行器、被控对象和检测变送环节合并为广义对象，广义对象传递函数用Go(s) 表示。 控制系统中如果包含采样开关，则这类控制系统称为采样控制系统（Sampling control system）。;第一节 控制系统组成二、控制系统的控制性能指标时域控制性能指标;1.衰减比n：衰减比（Subsidence ratio）是控制系统的稳定性指标。它是相邻同方向两个波峰的幅值之比。即： n1扩散振荡即不稳定 n=1等幅振荡 n.1衰减振荡 n无穷大为非周期过程 衰减率ψ也用于表示控制系统的稳定性。它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即： ;2．超调量和最大动态偏差： 随动控制系统中，超调量??Overshoot）σ定义为： 定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即： ;3．余差：它是控制系统的最终稳态偏差e(∞)。在阶跃输入作用下，余差（Steady-state error）为： 定值控制系统中，r=0，因此有：e(∞)= -C。余差是控制系统稳态准确性指标。;4．回复时间和振荡频率：被控变量从过渡过程开始到进入稳态值±5%或±2%范围内的时间作为过渡过程的回复时间Ts（Settling time）。回复时间是控制系统的快速性指标。 振荡频率ω与振荡周期T的关系是 在相同衰减比n下，振荡频率越高，回复时间越短；在相同振荡频率下，衰减比越大，回复时间越短。 ; 5．偏离度：控制系统偏离度是被控变量统计特性的描述。 在相同干扰作用下，定值控制系统输出的最大偏差越大，系统的偏离度越大；在相同的衰减比下，系统输出的周期越大，系统的偏离度越大。;综合性控制指标（积分鉴定指标）;控制系统运行的重要准则;第二节 过程特性及动态模型建立一、过程特性类型;过程特性1：自衡非振荡过程;过程特性2：无自衡非振荡过程;过程特性3：有自衡振荡过程;过程特性4：具有反向特性的过程;增益的影响;时间常数的影响;时间常数匹配的影响;扰动进入系统位置的影响;时滞的影响：;扰动通道时滞的影响：;被控变量和操纵变量的选择;过程动态模型的建立;系统辩识方法：;(1). 阶跃响应法;把对象作为具有时滞的一阶对象来处理： 式中 K0—对象放大系数；T0—对象时间常数；τ—对象时滞。;各参数求法如下： τ=时间轴原点至通过拐点切线与时间轴交点的时间间隔 T0=被控变量y完成全部变化量的63.2％所需时间-τ。; 另外一种确定τ和T0的方法，是把达到39％和63％响应的时间读出来，分别用t0.39和t0.63来表示，按下式计算 T0= 2（t0.63- t0.39） τ= 2 t0.39- t0.63 ;(2) 脉冲响应法;输入是⊿u(