第四章简单控制系统的设计及.ppt

第四章简单控制系统的设计及调节器参数的工程整定 本章主要内容： 1.简单控制系统设计的基本方法和主要内容 2.简单控制系统的设计 3.简单控制系统的投运 4.调节器参数的工程整定 4.1 简单控制系统设计的基本方法和主要内容 4.1.1简单控制系统设计的基本方法 1.提出具体的控制目标； 2.给出系统的品质指标； 3.设计控制方案，选用合适的仪表； 4.现场投运，对调节器参数进行整定。 4.1.2简单控制系统设计的主要内容 1.控制方案的设计 带控制点的工艺流程图 初步设计说明书 2.工程设计 仪表选型、控制室和仪表盘的设计、仪表供电气系统设计、信号及连锁保护系统设计等。 3.工程安装和仪表的调校 4.调节器参数的工程整定 在流程图中的检测仪表、显示仪表和调节器用圆并在圆中标注文字符号和数字编号来表示，表示参数及仪表功能的文字符号填在上半圆中，数字编号填在下半圆中。如上图所示，其中a表示盘面安装仪表，是一台带指示记录的温度调节器。原下部的数字则是该仪表在控制流程图上的编号。B表示一台就地安装的压力指示表，其编号为102。 C是一台流量继动器，其功能是作为流量的低值选择，圆右上方L子母机代表此继动器Y为一低值选择器，此仪表安装在盘后。 4.2 简单控制系统的设计 4.2.1被控变量的选择 对产品的产量、质量以及安全生产和节能等方面具有决定性作用，可直接测量或通过计算可得到的变量作为被控变量。 遵循的原则： 1.能表征生产过程的质量； 2.确定表征生产过程的独立变量数； 3.注意控制系统间的相互影响。 4.2.2操纵变量的选择 一、控制通道特性对控制质量的影响 1.放大系数K0的影响： 2.时间常数T0影响： T0越大，反应速度越慢，被控变量变化越缓和，过渡过程也较稳定；控制作用不及时，过渡过程的最大偏差加大，过渡时间加长。 T0越小，反应灵敏，调节及时，过渡时间短，但易引起振荡，稳定性变差。 3.纯滞后时间Τ0影响 是控制作用落后于被控变量的变化，容易引起超调和振荡，最大偏差增大，过渡时间拉长。 二、扰动通道特性对控制质量的影响 扰动通道的时间常数大，容易克服扰动对控制量的影响； 三、操纵变量的选择原则： 1.控制通道的放大系数k0要大； 2.扰动通道的时间常数大，控制通道的时间常数小； 3.控制通道的纯滞后时间小； 4.考虑工艺的合理性。（如不选择生产负荷作为操纵变量） 4.2.3调节器控制规律及作用方向的选择 一、控制规律的选择 1.控制过程通道的时间常数大，或多容对象，采用PD或PID 控制规律。 2.时间常数小，系统负荷变化小时，采用PI控制规律。 3.时间常数和时滞都较大，系统负荷变化亦大时，采用复杂控制系统。 二、调节起作用方向的选择 4.3简单控制系统的投运 4.4 调节器参数的工程整定 反应曲线法 测定对象的动态特性的参数，K、T、τ,计算对应衰减比=4:1下调节器的最佳参数。 P调节器： PI调节器： PID调节器； 控制器参数整定的凑试法 根据实际经验，将调节器的参数预置在常见范围上，然后施加一定的人为扰动，观察过渡过程，调参数，直到满意为止。 凑试程序有两种； 1.先比例，后积分微分将将调节器置于纯比例下按下表取的经验值，调比例度大小直到系统达到4：1为止；然后加入积分作用，在后加入微分作用。 2.先积分微分后比例：先选取Ti（取上表所列范围某一数值）和Td（1/2~1/4Ti ），然后凑试比例度。 关键：看曲线、作分析、调参数、寻最佳。 注意；上表为常见范围，特殊情况例外。 a:Ti太小 b:δ太小 C:Td太大 思考题 1.如何选择被控变量和操纵变量？ 2.控制器参数整定的任务是什么？工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法？各种方法适用于何种场合？ 3.试述用衰减曲线法整定控制器参数的步骤和注意事项。 4.如何区分由于比例读过小、积分时间过小或微分时间过大所引起的振荡过渡过程？ 5.经验凑试法整定控制器参数的关键是什么？ * * 本章重点： 1.对象特性参数及控制器参数对控制过程的影响 2.调节器参数的工程整定本章难点： 对象特性参数及控制器参数对控制过程的影响。 a:过大 Ti过大 *