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第四章 单回路反馈控制系统 §4—1 概述 一、放大系数对控制质量的影响 Gd(s) 为高阶惯性环节，Kd扰动通道放大系数 G(s) 为高阶惯性环节，K控制通道放大系数 当扰动为单位阶跃时： 二、时间常数和迟延时间对控制质量的影响 1、干扰通道时间常数Td和迟延τd的影响。 τ d对控制质量的影响 2、控制通道T和τ对控制质量的影响 T对控制质量的影响 控制通道时间常数太大，系统反映速度慢，工作频率下降，过程的持续时间较长。 T太小，反应过干灵敏，容易引起系统振荡。 τ迟延对控制质量的影响 小结：（1） 控制通道，K无影响，T适当小，错开原则，τ/T小好，控制质量好。（2）干扰通道，Kd小好，扰动位置越远越好，Td大扰动影响小，τd无影响 §4—3 测量元件和变送器特性对控制质量的影响 措施： （1） 采用快速测量元件，测量时间常数是对象时间常数的十分之一以下为宜。 （2） 采用微分（超前）单元，抵消测量元件得惯 性，要适应。 （3） 安装位置正确，保证高灵敏度，小惯性。 但是，注意，在一些压力控制系统中，在检测回路中往往还加一阶阻尼器，对信号作平滑处理，否则调节机构频繁动作，形成系统振荡。 §4—4 执行机构特性对控制质量影响 一、调节阀在串联管路中 二、调节阀在并联管路中 分程控制： 出于某种需要一台控制器的输出可以同时控制两只甚至两只以上的控制阀。 设置的目的有两种: (1)扩大控制阀的可调范围，以便改善控制系统的品质：(2)为了满足某些工艺操作的特殊需要。 分程控制系统就控制阀的开闭形式可以划分为两类。一类是两个控制阀同向动作，即随着控制器输出的增大或减小，分程控制阀都逐渐开大或逐渐关小，这种情况大都用于扩大控制阀的可调范围，改善系统品质。 §4—5 单回路控制系统的参数整定 整定的理论基础 根与响应关系 工程整定法 （1） 经验法 操作人员总结出来，反复凑试直到满意为止。 凑试程序如下： ①? P调节，改比例度，同时改给定，到出现4∶1衰减振荡为止。 ② PI调节，比例度将增大10～20％，改积分时间和给定值，得到4∶1衰减曲线为止。 ③? PID，完成PI后，加D，改微分时间，改给定，直到满意时为止。 临界比例度法 要点：投入自动，使调节器P调节，从大开始做试验，改变一次，做一次定值干扰试验，观察控制过程曲线，看被控参数是否达到临界振荡状态。 衰减曲线法 闭环情况下，P调节，比例度放较大位置，逐步减小比例度，并加定值扰动直到控制系统出现如图所示的4∶1衰减过程为止，记下这时比例度和两相邻波峰之间的时间,按表求得，控制相应参数。 响应曲线法（动态特性参数法） 步骤： 闭环—开环 ①? 自动切手动，被调量调到给定值附近，待工况稳定后，改变手动输出信号（阶跃），给对象一个阶跃输入， 记录曲线与处理 几种方法比较： （1） 经验法，广泛适用各种控制系统，但花费时间长，要有丰富的现场经验，“看曲线，调参数” （2） 临界比例度法：方法简单方便，易于掌握，严重影响生产，一会开，一会关 （3） 衰减曲线法：对外界干扰作用强而频繁，系统不适用，得不到4∶1曲线 （4）响应曲线法：简单省时，只要做几次实验，由响应曲线，得到参数。问题是：是否允许多扰动试验，干扰强，频繁不准确。 §4—6 自动控制系统现场投运的一般步骤 1、准备工作 熟悉工艺流程，了解被控对象的特性。熟悉控制方案，掌握系统的设计意图，接线图，各设备（调节器、变送器、执行器）的性能，规格以及安装地点。 2、电气线路和连接管路的检查 连线要全部经过检查，验明是否符合图纸要求，是否有接错之处。 3、? 变送器、调节器（组态图）、执行器的检查 变送器、执行器工作是否正常，精度要求是否符合。 4、试投 参数设定后，平衡状态下投入自动，注意观察工作情况，如有异常迅速切除自动。正常时，看控制质量是否符合要求，不满足，参数修正，直到满意为止。 * §4—2 被控对象特性对控制质量的影响 主要讨论K、T、τ等诸因素对控制质量的影响。 控制质量：衰减比，最大偏差A，余差C，控制时间ts. D(s)作用下： 总之可见： 1 干扰通道的放大系数Kd越小越好 2如被控对象是线性系统，控制通道放大系数K,则对控制质量无影响。 扰动作用点的不同对控制质量影响 可见：（1）流量特性变化 （2）可调范围减小 可见：①流量特性不变。②调节范围减小 ①不测对象特性 测对象特性 整定要求： ①