化工仪表第一章解读.ppt

根据实际操作经验，为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左右，与此对应的衰减比在4:1到10:1的范围内。 衰减率： 衰减比4:1——衰减率0.75 衰减比10:1——衰减率0.90 C t y B B’ A 0 稳态特性 1.3过渡过程及品质指标 （3）余差 定义：控制系统过渡过程终了时设定值与被控变量稳态值之差。 余差是反映控制准确性的一个重要稳态指标，一般希望其为零，或不超过预定的范围。 1.3过渡过程及品质指标 上图中， 在控制系统中，对余差的要求取决于生产过程的要求，并不是越小越好。例如储槽液位，余差可大一些；化学反应器的温度控制要求高，余差就要小一些。 C t y B B’ A 0 稳态特性 1.3过渡过程及品质指标 广西大学化学化工学院 制作 化工仪表与自动化 广西大学化学化工学院 学习这门课的重要性： 自动制系统在化工领域的应用很普遍，比如：炼油厂、化肥厂、纯碱生产过程、涤纶短纤维生产过程、制浆、造纸过程、制药等等。 工艺人员也应该充分了解所用的控制系统，以及控制系统的特性。这样才能设计出合理、高效的生产工艺。 第一章自动控制系统概述 本章的主要内容： 1.2 自动化及仪表发展概述 1.1 自动控制系统 1.3 控制系统过渡过程及品质指标 第一章自动控制系统概述 蒸汽 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包示意图 手动控制的步骤： (1)观察液位数值； (2)把观察到的实际数值与设定值加以比较，根据偏差的大小及变化情况做出判断，并发布命令。 (3)根据命令操作给水阀，使液位回到设定值。 第一章自动控制系统概述 1.1 自动控制系统 1.1.1 自动控制的必要性 蒸汽 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包闭环自动控制系统示意图 1.1自动控制系统 锅炉汽包闭环自动控制系统的组成及方框图 1.1自动控制系统 闭环控制： 在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。 闭环控制的特点（优点）：按偏差进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的。 闭环控制的缺点：控制不够及时；而且如果系统内部各环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统失去控制。 1.1自动控制系统 1.1.2闭环控制与开环控制 开环控制：根据扰动信号来控制操纵变量 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进行测量，只根据输入信号进行控制，控制很及时。 开环控制的缺点：由于不测量被控变量，也不与设定值相比较，所以系统受到扰动作用使被控变量偏离设定值后，无法保证消除偏差，这是开环控制的缺点。 1.1自动控制系统 开环的液位控制系统 （按扰动控制，又称前馈控制） 开环控制举例 1Ff FT LT FdC 蒸汽 汽包 省煤器 给水 蒸汽 汽包 省煤器 给水 闭环控制系统示意图 1.1自动控制系统 开环控制示意图 在研究自动控制系统时，为了更清楚的表示控制系统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都采用方框图。 闭环控制系统组成 1.1自动控制系统 1.1.3 自动控制系统的组成方框图 检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(t)。 比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输出其差值。 控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制器。 执行器的作用是接受控制器送来的u(t)，相应地去改变操纵变量q(t)。系统中控制器以外的各部分组合在一起，即过程、执行器、检测元件与变送器的组合称为广义对象。 1.1自动控制系统 闭环控制系统组成 （1）信息：图中的r(t)、y(t)、f(t)等尽管是实际的物理量，但它们是作为信息来转换和作用的。图中的每一部分称为一个环节，作用于它的信息称为该环节的输入信号，它送出的信息称为输出信号。前一环节的输出就是后一环节的输入信号。每一环节的输出信号与输入信号之间的关系仅仅取决于该环节的特性。 1.1自动控制系统 重要概念： 从整个系统来看，输入信号：设定值、扰动 输出信号：被控变量、测量值 （2）闭环：按信息的流向来说 （3）动态：物理量是时间的函数、是不断变化的。扰动作用使被控变量偏离设定值，控制作用又使它回到设定值。 闭环控制系统组成 1.1自动控制系统 按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类: 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。 随动控制系统 设定值不断变化，且事先是不知道的，