过程控制第三章(简单控制系统)解析.ppt

根据对象动特性对调节质量影响的分析： 方案Ⅰ的干扰作用点与对象的输入重合，因而其控制性能最佳； 方案Ⅱ次之； 方案Ⅲ最差。 从控制的品质这方面考虑，应该选择方案Ⅰ，即选择乳液作为调节量。 从工艺角度来考虑：方案Ⅰ并不是最有利的。 因为若以乳液流量作为调节参数，则它就不能始终在最大值上工作，也就限制了该装置的生产能力。另外在乳液管线上装了调节阀，容易使浓缩乳液结块，降低产量和质量。 因此，综合上述分析比较，选择方案Ⅱ是比较好的。 方案选择： 简单控制系统的设计 综上所述，对象是调节系统的主要因素。从工艺的实际情况出发，分析干扰因素，合理选择调节参量，以组成控制性能较好的系统，这是调节系统设计的一个十分重要的工作。 简单控制系统的设计 简单控制系统的设计原则与步骤 简单控制系统一般是在一个被控对象上用一个控制器来保持一个参数恒定，而控制器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。 设计一个控制系统，首先应对被控对象全面了解，不仅要了解被控对象的静态特性和动态特性，还要对工艺过程和设备深入了解。在了解调节对象之后，下一步主要是解决控制方案和控制器最佳整定值。设计步骤包括：?确定被控参数，?确定调节量，?确定控制规律和选择相应的控制器。 简单控制系统的设计原则与步骤 被控变量的选择 方法一：选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于 测量的参数作为被控变量，称为直接参数法。例如 温度、压力、液位、流量反映等生产工艺状态的参 数。 方法二：选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数 有单值对应关系、易于测量的参数作为被控变量， 称为间接参数法。例如组分（某物质含量）、转化 率等。 简单控制系统的设计原则与步骤 被控变量的选择实例 氨合成塔控制 合成塔中进行的化学反应　 L T TM 催化剂层深度与温度关系 催化剂层深度 合成塔内温度 热点 要正确选择被控变量必须充分了解工艺过程、工艺特点及对控制的要求 简单控制系统的设计原则与步骤 被控变量的选择原则 1. 选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境 保护 具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数为被控变量。 2. 当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有 单值函数关系并满足如下条件的间接参数为被控变量。 ⑴ 满足工艺的合理性 ⑵ 具有尽可能大的灵敏度且线形好 ⑶ 测量变送装置的滞后小。 简单控制系统的设计原则与步骤 操纵变量的选择 被控变量（输出量） 扰动变量（输入量） 操纵变量（输入量） 从诸多影响被控变量的输入参数中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入参数 简单控制系统的设计原则与步骤 操纵变量的选择原则 ⑴ 要构成的控制系统，其控制通道特性应具有足够大的 放大系数、比较小的时间常数及尽可能小的纯滞后时 间。 ⑵ 系统主要扰动通道特性应该具有尽可能大的时间常数 和尽可能小的放大系数。 ⑶ 考虑工艺上的合理性。如生产负荷直接关系到产品的 质量，就不宜选为操纵变量。 对象特性对控制质量的影响 对象静态特性对控制质量的影响 设：控制通道放大倍数为ＫＯ 扰动通道放大倍数为Ｋf　 ＫＯ的大小表征了操纵变量对被控变量的影响程度 Ｋf的大小表征了扰动对被控变量的影响程度 小结：选择操纵变量构成控制系统时，从静态角度考虑，在工艺合理性的前提下，扰动通道的放大倍数Ｋf越小越好，控制通道放大倍数ＫＯ希望适当大些，以使控制通道灵敏些。 对象特性对控制质量的影响 对象动态特性对控制质量的影响（一） 设：控制通道的时间常数为Ｔo，纯滞后时间为τo 时间常数ＴO小，反映灵敏，控制及时，有利于克服干扰的影响 时间常数ＴO过大，造成控制作用迟缓，使被控变量的超调量加大，过渡时间增长 纯滞后时间τ0使操纵变量对被控变量的作用推迟了一段时间，由于控制作用的推迟，不但使被控变量的超调量加大，还使过渡过程振荡加剧，过渡时间增长，控制质量变坏。 对象特性对控制质量的影响 对象动态特性对控制质量的影响（二） 设: 扰动通道时间常数为Ｔf，纯滞后为τf 对扰动通道特性的影响 f t 0 yf t 0 (1) (2) Tf1 Tf2 Ｔf τf 对象特性对控制质量的影响 1.增益的影响 随着过程增益的增加，余差减小，最大偏差减小，控制作用增强，但