一常规单回路系统设计.pptVIP

过程控制工程 电气信息工程学院自动化系 霍凤财 E-mail:huofengcai@126.com第一章 常规单回路系统设计 对有余差点的系统，偏差积分面积不收敛，JISE、JIAE、JITAE 均趋 于无穷大，无法进行比较。此时，可定义偏差为： 例如2 粮库送粮 粮仓上面传送带上的粮食增加，粮仓入口处并不能马上反映， 要经过一段时间。 1.6控制阀环节在控制系统设计中的考虑 1.6.1 控制阀的作用及结构类型 ? 流量特性畸变后 理想特性 工作特性 线 性 快 开 对 数 线 性 3、控制阀的增益 增益 ：流量相对变化量与阀杆行程(开度)相对变化量之比。其数值等于工作流量特性曲线上的某工作点的斜率。 当S值减小后：? 线性阀的Kv不再是定值而是随开度的增加而下降——快开特性； ? 对数阀的KV却能在中间较宽的范围内近似为定值——直线特性。 工程设计时 注意根据管路系统压力分布(s值的适当选取)，选择适当理想流量特性，以期在工作条件下得到所需工作流量特性，去补偿广义对象其它环节(主要是对象)特性变化引起的对稳定性的影响，避免重新整定控制器参数。 2、气开与气关类型的选择 气动控制阀有气开与气关两种类型 判断下面系统阀的气开气关类型 判断下面系统阀的气开气关类型 图中为一储槽液位控制系统，为安全起见，槽内液体严禁溢出。试在下述两种情况下分别确定执行器的气开/气关形式。 假定在右图中的反应器温度控制系统中反应器需要一定的温度，以利于反应的进行，但温度不允许过高，否则有爆炸危险。试确定执行器的气开/气关形式。 2、阀门定位器的工作原理 由图分析 加入阀门定位器后，控制器输出与阀杆行程之间存在有一个负反馈回路，由控制理论的知识可知，当反馈回路的前向通道增益足够大时，系统的输入输出关系与反馈环节的特性有关，与前向通道无关。 在前向通道中由于有气动放大器，其增益很大，执行机构中的滞环特性，不会反映到u~l的关系中。 u~l的关系可以通过改变凸轮的形状来改变。 管线部分的容积C1很小，T1=R1C1 膜头部分的阻力R2很小，T2=R2C2 但阀门定位器是否是在每个控制系统都采用，视情况而定。 如果对象的时间常数很小，广义对象的调节品质可能主要是由阀的时间常数决定，此时不宜采用阀门定位器。 1.7 控制器的选取及参数整定 1.7.1 控制器的作用 ?与KC成反比，但? 等于KC的倒数 是有条件的。 从图形曲线上看，?是?u与e成比 例偏差范围 比例控制器存在余差 对系统稳定性的影响 越大，闭环系统的稳定性下降。 2、比例积分控制器 (PI) 控制器输出： 由上式可以看出，当 时， 当 时， 就变化 是积分时间， 越短，积分作用越强。 积分控制作用主要用于消除余差 对系统过渡过程的影响： 本身相当于相差为(-90?)的环节,导致调节器频率特性相位滞后。 对同一对象 减小，开环特性相位滞后增加，闭环系统振荡加强，稳定裕度下降。若要保持相同的振荡程度， 必须减小，使系统的最大动态误差增加、振荡频率变慢、回复时间增长。 当Kc不变时，减小Ti，积分控制作用增强，衰减比减小，振荡加剧。 当衰减比不变时，减小Ti，为使衰减比不变，必须减小Kc，此时定制控制系统的最大偏差反而增大。 增加，系统的稳定性提高 减小，系统的稳定性下降 3、比例积分微分控制器 (PID) 理想的微分作用， 物理上是不可实现的，一般用“超前一滞后”环节近似。 另一种串行控制器的模型可表示为： 微分作用的特点：它可以按照偏差的变化趋势来控制。 越大，微分作用越强； 越小，微分作用越弱。 为偏差的变化速度，当e为阶跃时， 使调节品质下降， 对扰动频繁的系统，一般不采用微分控