第二章过程装备控制基础演示文稿.pptVIP

本节学习要点 一 掌握简单控制系统的组成、表示方法以及各个环节的组成 二 掌握简单控制系统被控变量、操纵变量选择的原则 三 了解各种控制规律的特点、可调参数对控制系统过 渡过程的影响规律以及应用场合 四 掌握简单控制系统中各个环节正、反作用确定的方法 五 掌握控制器参数工程整定的方法、会对过渡曲线进行 分析，懂得需要对哪个控制参数进行调节，从而使过渡曲线满足要求 思考题：P63：10、11、13、14 当前第62页\共有88页\编于星期六\16点 §2.3 复杂控制系统   本节主要内容：§2.2.1 串级控制系统§2.3.2 前馈控制系统§2.3.3 比值控制系统§2.3.4 选择性控制系统§2.3.5 均匀控制系统 当前第63页\共有88页\编于星期六\16点 前言  随着生产过程向大型化,连续化和强化方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出了许多新的要求。因此在简单的单回路控制的基础上，设计和开发了另一类复杂控制系统，以满足生产过程控制的要求。 复杂控制系统，根据其开发目的的差异，分为两大类。 1．为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统，可获得比单回路PID控制更优越的过渡过程质量，如串级、前馈控制系统等。 2．按某些特殊目的而开发的控制系统，为满足不同的化工生产工艺、操作方式等的控制性能指标而开发的控制系统，如比值、选择性、均匀等控制系统。 当前第64页\共有88页\编于星期六\16点 §2.2.1 串级控制系统 一 串极控制的基本原理 1 定义：它是由两个被控对象、两套检测元件及变送器、两个控制器和一个执行器所构成的两回路控制系统。其中主、副两个控制器是串级工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对主变量的定值控制。 2 串级控制系统的通用方块图 图2-20 串级控制系统方块图 主被控变量 给定 主控制器 控制阀 主对象 一次干扰 主检测变送器 u1 m e1 － 副控制器 副对象 副检测变送器 － e2 u2 二次干扰 副被控变量 当前第65页\共有88页\编于星期六\16点 （五） 控制器如何选择？ 给定值x0 偏差e 控制器 执行器 对象 干扰f 检测变送装置 被控变量y － z 控制信号u 操纵变量m ▲控制（调节）器的作用：将检测变送信号与工艺上需要保持的设定值进行比较，得出偏差的大小，根据偏差的大小及变化趋势，按照预先设定好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号发送给执行器（控制阀），实现对生产过程的自动控制。 控制器的选择包括两方面的内容： 1 控制规律的选择 2 正、反作用的确定 当前第30页\共有88页\编于星期六\16点 即： u= f(e)=f（ z－x） ●常见的控制规律有： ●控制规律 ——指的是控制器的输出信号（u）与输入信号（e=z－x）之间的关系 位式 比例（P）proportion 积分（I） integral 微分（D）differential 组合（PI、PD、PID） §2.2 控制规律和正、反作用的选择 §2.2.1 控制规律的选择 ∴ 要根据广义对象的特性和工艺要求来决定 当前第31页\共有88页\编于星期六\16点 广义对象 给定值x0 偏差e 控制器 执行器 对象 干扰f 检测变送装置 被控变量y － z 控制信号u 操纵变量m 控制器 广义对象 干扰 － 给定值 简单控制系统简化方块图 被控变量测量值 当前第32页\共有88页\编于星期六\16点 一 位式控制 ——就是控制器的输出只有数个特定的数值，或它的执行机构只有数个特定的位置 ① 位式控制规律（开关控制）：其输出只有两个数值（最大或最小），相应的控制机构只有开和关两个极限位置。 u max u min u e 图2-16 理想的双位控制规律 u（t）= u max e≥0或 e＜0 u min e＜0 或e≥0 ●理想的双位控制器 控制规律表达式： 例P29：图2-17： 利用双位控制器控制炉温。 温度＞T0时，继电器断开 温度＜T0时，继电器合上 优点：结构简单、成本较低、使用方便。 缺点：执行器不断地开、关，不实用 当前第33页\共有88页\编于星期六\16点 ●实际的双位控制器 特点： ① 具有开关特性，工作状态只有开、关两种状态。 ② 其控制作用不是连续变化，是断、续控制。被控变量的变化是一个等幅震荡过程 偏差在某一中间区域时，控制机构不动作。如：家用冰箱、电饭锅（双金属温度计既是测温元件又是控制元件）。 u