热工控制系统4.ppt

第一节 概述 第一节 概述 各环节极性规定 环节的输入量增加，其输出量也增加，该环节为正特性，其静态放大系数为正。如：测量变送单元，控制对象 总 结 ??? 控制系统各环节的极性的规定： ?? 正作用调节器：即当系统的测量值增加时，调节器的输出亦增加，其静态放大系数Kc取正； 反作用调节器：即当系统的测量值增加时，调节器的输出减小，其静态放大系数Kc取负； ?气开式调节阀：其静态放大系数Kv取正； 气关式调节阀：其静态放大系数Kv取负； ??正作用被控过程：其静态放大系数K0取正； ??反作用被控过程：其静态放大系数K0取负。 过程控制系统要能正常工作，则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。 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 总 结 当生产过程不允许出现等幅振荡时,可将试验改为有一定衰减率的衰减振荡过程。 具体作法如下 : (1) 使调节器参数Ti= ∞ , Td=0,比例带δ置于较大的数值,将控制系统投入闭环运行。 (2) 待系统运行稳定后,用给定值阶跃扰动作试验信号,观察控制过程。若ψ大于要求的数值,则逐步减小比例带δ, 重复试验,直到出现ψ=0.75 或ψ=0.9的控制过程为止,并记下此时的比例带δs (3) 从控制过程曲线上求取ψ =0.75 时的衰减周期TS , 或ψ =0.9 的上升时间tr。 (4) 按表 4-7 计算调节器参数δ、Ti 、Td。 (5) 先使调节器的比例带δ略大于计算值 , 然后将Ti 、Td 按计算值设置好 , 再将δ置于计算值。作给定值阶跃扰动试验,观察控制过程,适当修改整定参数,直到控制过程 满意为止。 衰减曲线法整定参数计算表 第五节 单回路控制系统实例 一、除氧器压力控制系统 除氧器工作原理 除氧器压力对象动态特性 除氧器压力控制系统分析 除氧器压力控制系统分析 二、除氧器水位控制系统 任务：保证除氧器给水箱保持规定的水位。 被调量：水位 调节手段：化学补充水阀 除氧器水位控制系统分析 作业 1.试推导单容、双容水箱（有自平衡能力）对象的传递函数，分析参数的物理意义，求阶跃响应曲线。 2.写出P、PI 、PID调节器的动态方程、传递函数、阶跃响应曲线、控制特点、参数变化对系统性能的影响 。 3. 对象的传递函数Wo(s)为 调节器的传递函数为 以系统瞬态响应的衰减率ψ=0.75为整定指标,求调节器参数δ的数值。 一、广义频率特性法 (一) 单参数调节器整定 (其中 To 值已知 ) ,以系统瞬态响应的衰减率ψ=0.75 为整定指标,求调节器参数δ的数值。 解： [例4-1]对象的传递函数Wo(s)为 调节器的传递函数为 ψ=0.75 时,m=0.221,把m值代入上式,得： Toω =0.626 注：系统在不同衰减率时的计算结果 5.31 1.13 0.73 0.346 δ 0.188 0.888 1.37 2.89 Kp 15 10.9 10 8.64 振荡周期T/To 0.42 0.574 0.626 0.727 Toω 1 0.366 0.221 0 与ψ值相应的m 0.998 0.9 0.75 0 指定衰减率ψ 一、广义频率特性法 ( 二 ) 双参数调节器的整定 对于具有一个以上整定参数的调节器 ，只规定m值，其解是不确定的。为此，应采用其他性能指标，从中选择最佳一组整定参数。 1. 调节器为比例积分作用 比例积分调节器的广义频率特性为： ( 二 ) 双参数调节器的整定 或者由： 可得： ( 二 ) 双参数调节器的整定 通常选取KpKI为 最大这组参数作为最住参数 2. 调节器为比例微分作用 调节器的广义频率特性为: 给定m值,就可在调节参数Kd ～Kp平面 上画出以ω为参变量的等衰减率曲线 为了在保证系统瞬态响应的衰减率一定的前提下尽量减小稳态偏差,应选择尽可能大的KP值。因此,在等衰减率曲线上以KP 数值最大的点作为调节器的整定参数 ( 三 ) 三参数调节器的整定 写出比例积分微分调节器的广义频率特性； (2) 根据广义频率特性求得KI、Kp的表达式。 (3) 设定一系列Kd 值。在每一个Kd值上,计算KI、Kp 等衰减率曲线; (4) 对于每一个Kd 值,在KI、Kp等衰减率曲线上选出一组最适当的KI、Kp值; (5) 对于上述选出的各组KI、Kp 、Kd 值,分别作出控制系统阶跃响应曲线 ,以其绝对值积分准则