自动的控制回路原理和应用.ppt

自动控制系统原理和应用 一、自动控制系统的组成 由调节对象和自动调节装置组成,自动调节装置由测量元件变送器，调节器，执行器组成。 调节对象：需要实现控制的设备、生产过程，如加热 炉、常压塔、压缩机。 被调参数：对象内要求控制保持设定值的物理量，如加热炉出口温度、压缩机入口流量。 控制参数：受控制器控制，用以使被控变量保持设定值的物料量，如加热路瓦斯流量。 设定值（给定值）：被控变量的目标值（预定值） 偏差：给出值与测量值之差。 干扰（扰动）：除控制变量以外，作用于对象并能引起被控变量变化的因素。 二、自动控制系统的分类： 开环控制系统：控制系统的输出信号不反馈到系统的输入端。 闭环控制系统：控制系统的输出信号反馈到系统的输入端，与给定值相比较，以偏差的形式进入调节器，对系统起控制作用。 1、定值控制系统：给定值恒定不变，绝大部分属于此类控制系统。 2、随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值是变化的，被控变量要跟随给定值变化，如比值控制系统。 3、程序控制系统：给定值按一定的时间程序变化，如自动升温控制、机组自动升速控制。 三、复杂控制系统 1、单回路调节:装置中绝大多数控制回路是单回路调节(T温度、F流量、L液位、P压力) 3、比值调节回路：催化掺渣比调节 四、自动控制系统的过渡过程 以阶跃干扰作用作为干扰的代表，在阶跃干扰作用下调节系统的过渡过程有以下几种： 1、非振荡衰减过程 被调参数在给定值一侧作缓慢变化，没有波动，最后回到给定值。 2、衰减振荡过程 被调参数在给定值附近上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。 3、等幅振荡过程 被调参数在给定值附近来回波动，幅度不变。 4、发散振荡过程 被调参数来回波动，幅度逐渐增大，偏离给定值越来越大。 四种振荡过程 系统对各指标的要求： 希望余差尽量小，最大偏差小一些，过渡时间短一些，衰减比要适当。 衰减比：前后两个相邻峰值之比。一般希望在4：1到10： 1之间。 余差：被控变量在干扰结束后的稳态值和给定值之差，要满足工艺生产要求。 最大偏差：被控变量偏离给定值的最大程度。 过渡时间：从干扰产生到建立新的平衡状态之间的时间，过渡时间越短越好。 振荡周期：被控变量两个相邻波峰之间的时间，时间越短越好。 六、PID调节规律对过渡过程的影响 比例调节规律 比例作用的输出与偏差值成比例。即比例似一个放大器，偏差来，放大送出。比例度（P）是放大倍数（KC）的倒数。比例度越大，则系统越易稳定，但此时余差越大。 比例度越大，过渡过程曲线越平稳。 反之比例度越小，过渡过程曲线越振荡。 积分作用 积分作用的输出变化速度与偏差成正比 积分作用用来消除偏差。只要偏差存在，作用不停止。 积分时间Ti小积分作用强。积分时间Ti大积分作用弱。 积分时间过大，积分作用不明显，余差消除慢，如曲线3。积分时间过小，过渡过程的振荡剧烈，稳定度下降，见曲线1。 微分作用 微分作用的输出与偏差的变化速度成正比。 Td越大微分作用越强。阶跃输进来，输出立即跳上来，微分时间Td长，下降就慢些。 微分调节主要用来克服调节对象的惯性滞后和容量滞后，如温度对象。 七、 调节器参数的工程整定 调节器参数的整定：就是按照已确定的调节方案，求取使调节质量最好的调节器参数值的过程，确定最佳的调节参数：比例度，积分时间和微分时间。 调节器参数PID参数 四种方法:临界比例度法、 衰减曲线法、经验凑试法、反应曲线法 经验凑试法 先将调节器参数根据不同被调参数按表格中参数设置，然后根据记录纸上的过渡过程曲线，运用P，Ti对过渡过程的影响为指导，分别整定各个参数，直到获得满意的过渡过程为止。 各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：　　温度T:?P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s　　压力P:?P=30~70%,T=24~180s,　　液位L:?P=20~80%,T=60~300s,　　流量L:?P=40~100%,T=6~60s。 　经验凑试法的经验： 参数整定关键在于“看曲线，调参数” 调参数应根据P，Ti，Td对过渡过程的影响进行： P小易引起波动，大则不易波动。 Ti小易引起波动，大则不易波动。 Td小不易引起波动，大则易波动 常用经验口诀： 　　参数整定找最佳，从小到大顺序查