热工控制系统-第四章.ppt

第一节 概述 第一节 概述 第二节 对象特性对控制质量的影响 第二节 对象特性对控制质量的影响 第三节 单回路控制系统的分析 * 第四章 单回路控制系统 第一节、概述 第二节、对象特性对控制质量的影响 第三节、单回路控制系统的分析 第四节、单回路控制系统的整定 第五节、单回路控制系统实例 调节器和控制对象是单回路控制系统的两个主要的组成部分 单回路控制系统原理框图 WT(S) W0(S) WZ(S) Wm(S) VT r Vm (内扰) 广义调节器 调节器 控制对象 广义控制对象 调节器有正作用和反作用，单回路控制系统中调节器的正反作用方式选择的目的是使闭环系统在信号关系上形成负反馈。 正作用调节器：当系统的测量值减给定值增加时，调节器的输 出也增加 。 确定调节器正、反作用的次序一般为:首先根据生产过程安全等原则确定调节阀的形式、测量变送单元正反特性，然后确定被控对象的正反特性，最后确定调节器的正反作用。使系统正常工作时组成该系统的各个环节的极性(可用其静态放大系数表示)相乘必须为负。 控制作用 被调量 干扰作用 热工对象 W0λ（s） W0μ（s） 干扰通道 控制通道 控制质量是用衰减率?或衰减比n、动态偏差ym（?）、静态偏差y（?）或e（?）、控制时间ts等 。 描述对象特性的特征参数是放大系数K 、时间常数Tc（T）、迟延时间τ（n） 。 WT(S) W*0(S) VT Vm （扰动） 控制器为比例控制规律其放大系数为KP 干扰通道和控制通道的放大系数为K? 、K0 干扰通道和扰动通道的时间常数为T?、T 一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响 1．放大系数K?对控制质量的影响 ∴ 在单位阶跃扰动下,系统稳态值： 干扰通道的放大系数K?越大 , 在扰动作用下系统的动态偏差、稳态误差(静态偏差)越大。 一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响 2．时间常数T?对控制质量的影响 设K?=1,且扰动通道为一阶惯性环节 扰动通道的时间常数越大越好,这样可使系统的稳定性裕度提高，动态偏差减小。 n增加,使闭环系统的动态偏差减小 一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响 3．迟延时间对控制质量的影响 当扰动通道存在迟延τ时,则相当于一阶惯性环节串联了一个迟延环节 扰动通道迟延时间τ的存在仅使被调量在时间轴上平移了一个τ值即过渡过程增加了一个τ时间。并不影响系统的控制质量。 一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响 一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响 4．多个扰动对控制质量的影响 扰动进入系统的位置离输出(被调量)越远,对系统控制质量影响就越小。 二、控制通道的特征参数对控制质量的影响 （一）放大系数Ko对控制质量的影响 控制通道的放大系数KP·Ko 是一种互补关系，如果KP保持不变，Ko增大时控制系统的稳定性裕度下降，被调量的动、静态偏差增大，控制系统的过渡过程的时间将加长 。 二、控制通道的特征参数对控制质量的影响 （二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响 （1）n阶惯性对象对控制质量的影响 讨论时间常数T和阶次n 控制通道的时间常数T如果增大,系统的反应速度慢,工作频率将下降,系统的过渡过程的时间将加长，减小控制通道的时间常数，能提高控制系统的控制质量。 惯性对象阶次n越大对被调量的影响越慢，调节的也越慢，使控制系统的动态偏差、控制过程的时间增大，稳定性裕度减小。 二、控制通道的特征参数对控制质量的影响 （二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响 （1）n阶惯性对象对控制质量的影响 二、控制通道的特征参数对控制质量的影响 （二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响 （2）有迟延对象对控制质量的影响 讨论时间常数Tc和迟延时间为τ 当控制通道有迟延时, 迟延时间对调节是不利的，控制质量主要取决于迟延和时间常数的比值τ/Tc ,比值越大则控制质量越差。 时间常数越大, 动态偏差、控制过程的时间减小，稳定性裕度增大，时间常数Tc增大能提高系统的控制质量。 二、控制通道的特征参数对控制质量的影响 （二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响 （2）有迟延对象对控制质量的影响 主要分析调节器参数比例带?、积分时间Ti、微分时间Td对控制过程的影响 稳态偏差 (负荷扰动时) 复原速度 振荡频率 动态偏差 衰减率 整定参数 控制器类型 Ti过大时，输出响应缓慢地趋向其稳态值， 对于