第章简单控制系统的设计.pdf

第5章简单控制系统的设计 1）简单控制系统的设计任务及开发步骤 2）被控过程特性对控制质量的影响 被控参数、控制参数的设计原则 3）调节规律对控制质量的影响 调节规律的选择方法 4）调节器作用方式的选择 5）执行器的选择方法及注意的问题 6）调节器参数的整定方法与实验技能 5.1 简单控制系统设计概述 简单控制系统: SISO 一个被控参数,一个调节器,一个调节阀 过程控制系统设计概述 过程控制系统一般要求: 稳、快、准. 具体系统有所侧重 (或:安全性、稳定性、 经济性) 设计任务： (根据过程特性,扰动 情况以及限制条件 等) 确定合理的控制方 案; 选择正确的过程检 测方法和仪表; 过程控制仪表的选 型和参数整定. 过程控制系统开发的主要步骤 1．熟悉控制系统的技术要求或性能指标 2 ．建立控制系统的数学模型 3．确定控制方案 包括系统的构成、控制方式和控制规律的确定，是控制系统设计的关键。 依据被控过程的特性、技术指标和控制任务的要求，考虑方案的简单性、 经济性及技术实施的可行性等，并且要进行反复研究与比较 ，方可确 定。 4 ．根据系统的动态和静态特性进行分析与综合 根据要求的技术指标和系统的动、静态特性进行分析与综合，以确定 各组成环节的有关参数。 5．系统仿真与实验研究 检验系统理论分析与综合正确与否。 其中 Matlab语言是进行系统仿真的有效工具。 6．工程化设计 包括: 测量方式与测量点的确定、 仪器仪表的选型与定购、 控制室及仪表盘的设计、 仪表供电与供气系统的设计、 信号连锁与安全保护系统的设计、 电缆的敷设 保证系统正常运行的有关软件的设计等。 7．工程安装 依据施工图对控制系统的具体实施。 8．控制器的参数调整 在控制方案设计合理、仪器仪表工作正常、 系统安装正确无误的前提下，使系统运行在 最佳状态。 5.1.2 设计中需要注意的有关问题 1．认真熟悉过程特性 控制方案确定的基本依据之一 。 2 ．明确各生产环节之间的约束关系 生产过程是由各个生产环节和工艺设备构成的，各个生产环节和工艺设备 之间通常都存在相互制约、相互影响的关系。 3．重视对测量信号的预处理 尽量减少由不可避免的随机干扰而产生的系统误差 4 ．注意系统的安全保护 一个好的过程控制系统首先必须保证安全可靠地运行，尤其当系统处在高 危险环境下运行时，应设计多层次、多级别的安全保护系统。 PID 控制系统 D(s) G (s) d SP(s) + E(s) MV(s) + CV(s) G (s) G (s) G (s) - C v P + CVm(s) G (s) S 传递函数 变量 G (s) = 控制器 CV(s) = 被控变量 C G (s) = 调节阀 CV (s) = CV(s)的测量变量 v m G