第6章简单控制系统讲述.ppt

化工仪表及自动化 第一节 简单控制系统的结构与组成 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 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 一、控制规律的选择 目前工业上常用的控制器主要有三种控制规律: 比例控制规律P； 比例积分控制规律PI； 比例积分微分控制规律PID。 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题 第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题 例题分析 例题分析 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 1.临界比例度法 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 一、控制器参数的工程整定 按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。即确定最合适的控制器比例度δ、积分时间TI和微分时间TD。 方法 理论计算的方法和工程整定法。 几种常用的工程整定法 先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。 第三节 控制器控制规律的原则及参数整定 图6-20 临界振荡过程 在闭环的控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，TI为无穷大，TD为零。 在干扰作用下，从大到小地逐渐改变控制器的比例度，直至系统产生等幅振荡，这时记下临界比例度δK和临界振荡周期TK 。 0.1Tk 0.125Tk 0.85Tk 0.5Tk 2δk 2.2δk 1.8δk 1.7δk 比例 比例+积分 比例+微分 比例+积分+微分 微分时间TD/min 积分时间TI/min 比例度/% 控制作用 表 6-1　临界比例度法参数计算公式表 比较简单方便，容易掌握和判断，适用于一般的控制系统。 对于临界比例度很小的系统不适用。 对于工艺上不允许产生等幅振荡的系统本方法亦不适用。 特点 通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值。 图6-19　4∶1和10∶1衰减振荡过程 2.衰减曲线法 在闭环的控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，并将比例度预置在较大的数值上。 在达到稳定后，用改变给定值的办法加入阶跃干扰，观察被控变量记录曲线的衰减比，然后从大到小改变比例度，直至出现4∶1或10∶1衰减比为止。 通过比例度δs 和衰减周期TS或上升时间T升,得到控制器的参数整定值。 0.1TS 0.3TS 0.8δs 比例+积分+微分 0.5TS 1.2δs 比例+积分 δs 比例 TD/min TI/min δ/% 控制作用 0.4T升 1.2T升 0.8δs ′ 比例+积分+微分 2T升 1.2δs ′ 比例+积分 δs ′ 比例 TD/min TI/min δ/% 控制作用 表6-2 4∶1衰减曲线法控制器参数计算表 表6-3　10∶1衰减曲线法控制器参数计算表 （1）加的干扰幅值不能太大，要根据生产操作要求来定，一般为额定值的5％左右，也有例外的情况。 （2）必须在工艺参数稳定情况下才能施加干扰，否则得不到正确的δS 、TS或δS′和T升值。 （3）对于反应快的系统，如流量、管道压力和小容量的液位控制等，要在记录曲线上严格得到4∶1衰减曲线比较困难。一般以被控变量来回波动两次达到稳定，就可以近似地认为达到4∶1衰减过程了。 注意！ 根据经验先将控制器参数放在一个数值上，直接在闭环的控制系统中，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上观察过渡过程曲线。 运用δ、TI、TD对过渡过程的影响为指导，按照规定顺序，对比例度δ、积分时间TI和微分时间TD逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。 3.经验凑试法 20 ～80 对象时间常数范围较大。要求不高时，δ可在一定范围内选取，一般不用微分 液位 0.4 ～3 30 ～70 对象的容量滞后一般，不算大，一般不加微分 压力 0.5 ～3 3 ～10 20 ～60 对象容量滞后较大，即参数受干扰候变化迟缓；δ应小；TI要长；一般需加微分 温度 0.3 ～1 40～100 对象时间常数小，参数有波动， δ要大；TI要短；不用微分 流量 TD/min TI/min δ/% 特 点 控制变量 表6-4 各类控制系统中控制器参数经验