第六章简单控制系统(化工专)选编.ppt

第六章 简单控制系统 第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定 第六章 简单控制系统 第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定 第二节 简单控制系统的设计 第二节 简单控制系统的设计 第二节 简单控制系统的设计 第六章 简单控制系统 第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定 第三节 控制器参数的工程整定 作业：P168 1,12,13,15. 四、控制器控制规律的选择 e 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 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：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，“+”。 4.控制器：选反作用的，”-”。 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 例：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，“-”。 6-16 工程整定的方法有两种: 理论计算法和工程整定法。 理论计算法:根据已知的广义对象特性及控制质量的 要求,通过理论计算出控制器的最佳参数。 工程整定法:在已经投运的实际控制系统中,通过实验和探索,来确定控制器的最佳参数。 控制器参数整定:确定最合适的δ 、TI 和TD ，使 控制质量为最佳。 * * 第一节 简单控制系统的结构与组成 简单控制系统：由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统，因此也称为单回路控制系统。 图6-1 液位控制系统 图6-2 温度控制系统 载热体 冷流体 换热器 图6-3 简单控制系统的方块图 e z x P 执行器 该系统中有着一条从系统的输出端引向输入端的反馈路线，也就是说该系统中的控制器是根据被控变量的测量值与给定值的偏差来进行控制的