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第四章 简单控制系统 第一节 控制系统组成控制系统的框图控制系统由被控对象、检测变送、控制器和执行器等组成 说明几点 ： 简单控制系统有两个通道：控制通道和扰动通道。 框图中的各个信号都是增量。图中的箭头表示信号的流向，并非物流或能流的方向。 各环节的增益有正、有负。当该环节的输入增加时，其输出增加，则该环节的增益为正，反之，如果输出减小则增益为负。 控制系统运行的重要准则 控制器正反作用的设置 加热系统对象放大倍数为正 采用气开阀放大倍数为正 检测变送器放大倍数为正 控制器应选放大倍数为正即反作用 冷却系统对象放大倍数为负 采用气开阀放大倍数为正 检测变送器放大倍数为正 控制器应选放大倍数为负即正作用 第二节 过程特性及动态模型建立一、过程特性类型 被控变量和操纵变量的选择 深入了解工艺过程，选择能够反映工艺过程的被控变量； 尽量选用易于测量且关系简单的直接质量指标作为被控变量； 操纵变量的选择原则： 选择对被控变量影响较大的操纵变量，即Ko尽量大； 选择对被控变量有较快响应的操纵变量。 PID控制作用 比例作用P是基本控制作用，输出与输入无相位差。Kc越大控制作用越强，随着Kc 的增加(比例度δ减小) ，余差下降，最大偏差减小，但稳定性变差。 比例作用P引入积分作用I后，可以消除余差。但是幅值增加，相位滞后，使稳定性裕度下降，为保持同样稳定性裕度， Kc应减少10-20%(比例度δ应增加10-20%)。积分时间Ti越短，积分作用越强， Ti趋向无穷大时无积分作用。应防积分饱和。 PID控制作用 比例作用P引入适当微分作用D后，幅值增加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保持同样稳定性裕度， Kc应增加10-20%( 比例度δ应减少10-20%)。微分作用D可以克服容滞后，但对时滞毫无作用。微分时间Td越大，微分作用越强， Td=0无微分作用。 控制器参数经验数据 流 量：对象时间常数小，参数有波动，δ要大40―100%；Ti要短0.3―1min ；不用微分 。 温 度：对象容量滞后较大，即参数受干扰后变化迟缓， δ应小20―60%； Ti要长3―10min；一般需加微分 Td=0.5-―3min 压 力：对象的容量滞后不算大，一般不加微分 δ =30―70% Ti=0.4―3min 液 位：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， δ= 20―80 % 控制器参数的经验整定法 运用PID算法时要注意积分饱和现象 安全放空系统 控制器参数的半经验整定法 * TT TC θ 蒸汽 设定值 FT FC 设定值 LT LC 设定值 (a) 温度控制系统 (b) 压力控制系统 (c) 液位控制系统 图1-1 简单控制系统示例 PT PC 设定值 (d)流量控制系统 返回 返回 τ/T0.3为大纯滞后过程，此时常规的控制系统难以奏效 控制阀气开、气关形式的选择 返回 返回 示例 返回