第六章简单控制系统方案.ppt

分析加入微分单元后的情况： 在测量元件之后引入微分单元 用拉氏变换式描述各环节 Km /Tms+1 TDs+1 z(s) y(S) Km—测量元件和变送器的放大倍数； Tm、TD—测量元件时间常数、微分时间。 如果使Tm=TD Km y（S） z(s) 可以看出变送器的输出与被控变量的变化成正比关系。 y(s) z(S) 则 测量变送器 y 微分单元 z z 2.测量元件的纯滞后 测量的纯滞后有时是由测量元件安装位置引起的。 1) 合理选择测量元件的安装地点，尽可能缩短纯滞后 时间。 2）采用复杂控制系统。 解决方法： 延迟时间τ0: 图6-13 3.信号的传递滞后 1)测量信号传送产生的滞后: 指由现场测量变送装置的信号传送到控制室的控制器所引起的滞后。 2)控制信号传送产生的滞后: 指由控制室内控制器的输出信号传送到现场执行器所引起的滞后。 控制器 电 气 转换器 现场 室内 解决方法： 1）气压信号管路不能超过300m，直径不能小于6mm，或者用阀门定位器、气动继动器增大输出功率； 2）现场与控制室之间的信号尽量采用电信号传递，必要时可用气—电转换器 。 第二节 简单控制系统的设计 一、被控变量的选择； 二、操纵变量的选择； 三、测量元件特性的影响； 四、控制器控制规律的选择; 四、控制器控制规律的选择 z x P 执行器 1. 控制器控制规律的确定 z x e 广义对象 图6-14 简单控制系统简化方块图 被控变量测量值 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律 系统投运 参数整定 概述 对于单元组合仪表： 特点：控制器的输出与偏差成比例，克服干扰能力强，过渡过程时间短，过程终了存在余差。 (1)、比例控制器 适用范围：控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许余差存在。 (2)、比例积分控制器 根据对象的特性和工艺要求来决定选择P、PI、PID。 特点：过程结束时无余差，超调量和振动周期较大，过渡过程时间较长。 适用范围：控制通道滞后较小，负荷变化不大，不允许余差存在。 (3)、比例积分微分控制器 特点：微分作用能克服对象的滞后。在比例的基础上加上微分作用能提高稳定性、再加上积分作用能消除余差。 适用范围：容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统。 2. 控制器正反作用的确定 自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 即：被控变量值偏高，则控制作用应使之降低； 被控变量偏低，则控制作用应使之升高。 通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的的闭环系统。 定义各环节的作用方向： 作用方向：指各环节输入变化后，输出的变化方向。 输入增加时，输出增加，则称为“正作用”；+ 输入增加时，输出减少的，则称为“反作用”；- ①测量变送器： 当被控变量增加时，其输出也增加。因此，测量变送器一般都是正作用方向，”+” ③被控对象： 当操纵变量增加时，被控变量增加，则对象为“正作用”。”+” 当操纵变量增加时，被控变量降低，则对象为“反作用”。”-” ②执行器： 气开阀： 信号增大时，阀开大,为正作用方向,用“+”号表示。 气关阀： 信号增大时，阀关小,为反作用方向,用“-”号表示。 ④控制器： 控制器的输出取决于于被控变量的测量值与给定值之差 （e=z-x）。 正作用控制器： 输入偏差e增大时,控制器输出p增大,为正作用方向。用“+”号表示。 反作用控制器： 输入偏差e增大时，控制器输出p减少,为反作用方向。 用“-”号表示。 如果①×②×③×④四项相乘为负值时， 系统为负反馈。 例1：加热炉出口温度控制，确定控制器的正、反作用。 1.对象：当阀开大时, 被控变量增大，作用方向为正作用，“+”。 3.变送器：选正作用，“+” 。 2.确定执行器的气开、气关： 因炉温不允许过高。所以一但信号中断时阀应 关死（信号=0）。 所以选气开阀。 “+” 6-15 4.控制器：选反作用的，”-”。 例2：液位控制，确定控制器的正、反作用。 1.确定执行器的气开、气关： 因塔釜液位不允许过低。所以一但信号中断时阀 应关死（信号=0）,所以选气开阀。为“+”表示。 2.变送器：选正作用，“+” 。 4.控制器：选正作用的,”+”。 3.对象：当阀开大时, 被控变量减少, 作用方向为反作用，“-”。 6-1