第1章 单回路反馈控制系统 1.ppt

* 过程控制工程 绪论 北京化工大学 信息科学与技术学院自动化系 宿翀 suchong@mail.buct.edu.cn 第 1 课 Process Control Engineering 课程性质 控制理论与控制工程学科主干课程 生产过程控制领域最重要专业课 我校控制科学与工程硕士研究生复试（笔试、面试）主要内容 教学进程 课程安排 学时：授课48学时， 周二（1~16周）14：45-17：15 教402 实验16学时（8个实验） 考核：期末闭卷考试 成绩：考试70%+实验20%+作业和考勤10% 作业：要求同学全部完成 每次抽查部分同学（按学号） 每周一交作业 教学进程 自动化技术发展概况 早期 一千多年前：铜壶滴漏计时器、指南车（中国西汉时期-开环前馈）、各种天文仪器。十八世纪：风车定向装置（1750年），蒸汽机调速装置（1784年） 30年代~ 黑箱子时期：凭经验，配仪表 (经典控制理论 1代+2代) 1948年：N. Wiener发表《控制论》 50年代~ 仪表化阶段：发展仪表硬件，基地式仪表（控制系统） 主要是单回路控制系统 W. R. Evans提出根轨迹法，钱学森发表《工程控制论》 60年代~ 发展阶段（现代控制理论，第3代） 单元组合仪表，电动、气动 ①化工动态学（建立数学模型） ②计算机发展 ③PID控制和复杂控制：(串级、比值、前馈、均匀、选择等） ④全局设计观念 教学进程 70年代~ 微电子技术的发展 --〉计算机控制 DDC（Direct Digital Control) DCS(Distributed Control System) PID控制及高级算法：推断，预测，自适应，最优 大系统理论（第4代） 80年代~ 多级优化控制 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) CIPS (Computer Integrated Process System) FCS (Field-bus Control System) 智能控制理论（第4代）：模糊控制、神经网络控制、专家控制、 遗传算法、灰色理论 教学进程 自动化技术发展概况 生产过程自动控制（简称过程控制） -------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。 过程控制 教学进程 过程控制发展的特点 ●任务的需要、理论的开拓、 技术手段的进展 ●一门综合性的技术 教学进程 本课程的研究对象与任务 控制理论 仪表与计算机 过程控制系统 化学工程与工艺 综合与分析 任务：生产过程自控方案的设计 两个环节：实验、工程设计 教学进程 ●过程（Process）--生产过程 基本概念 历经一段时间 一般工业生产 伴随物质能量变化 ●过程（Process）的特点 连续过程(Continuous Process) 批量（间歇）过程(Batch Process) 离散过程(Discrete Process) 流程工业(Flow Manufacturing Industry) 离散制造业(Discrete Industry) 混合型工业过程/混杂系统(Hybrid System) 教学进程 ●过程控制(Process Control） 针对连续或半连续（间歇）过程中的温度、压力、流量、液（物）位、化学成分（如含氧量）、物性参数（如粘度、融溶指数）等变量而实现的自动控制系统，称为过程控制。 ●被控参数种类 基本概念 温度 压力 流量 液位 成分（氧含量，产品组份等） 物性（粘度，干点，冰点等） 教学进程 ●过程控制领域 基本概念 石油化工：输油，炼油，乙烯，合成橡 胶，合成氨 电力：火电厂 冶金：冶金加热炉，热处理炉 生化：啤酒，制药 轻工：食品，漂染 环境：水处理，大气监测 其它：农业，养殖业 我国的控制工程相对落后 教学进程 单回路反馈控制系统 1.1 单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4 控制阀的选择 1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择 1.7 系统的关联及其消除方法 1.8 单回路系统的投运和整定 实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究 第1章 单回路反馈控制系统 1.1 单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4 控制阀的选择 1.5 测