过程控制工程第二版课件 教学课件 ppt 作者 王树青 戴连奎 于玲 编著00 绪论.ppt

控制系统的设计与实施 确定控制目标：依据生产过程安全性、经济性与稳定性的要求，针对具体工业对象确定控制目标； 选择被控变量：选择与控制目标直接或间接相关的可测量参数作为控制系统的被控变量； 选择操作变量：从所有可操作变量中选择合适的操作变量，要求对被控变量的调节作用尽可能大而快； 确定控制方案：当被控变量与操作变量多于1个时，既可以直接用MIMO（多输入多输出）控制方案；也可以将系统分解成几个SISO（单输入单输出）子系统再进行设计（当然这里存在最佳分解问题）。 控制系统的设计与实施（续） 调节阀的选择：根据被控变量与操作变量的工艺条件及对象特性，选择合适大小与流量特性的调节阀； 控制算法的选择：依据控制方案选择合适的控制算法。通常对于SISO系统，PID控制算法能满足大部分情况；而对于MIMO系统，可采用的控制算法很多，但一般都需要对象模型，仅适用于计算机控制系统。 控制系统的调试和投用：控制系统安装完毕后，按控制要求检查和调整各控制仪表和设备的工作状况(包括控制器参数的在线整定)，依次将其投入运行。 举例：精馏塔控制系统 控制目标 CV、MV选择 控制系统 调试与投用 控制方案 控制算法 常用控制算法 PID类（包括：单回路PID、串级、前馈、均匀、比值、分程、选择或超驰控制等）， 特点：主要适用于SISO系统、基本上不需要对象的动态模型、结构简单、在线调整方便。 APC类（先进控制方法，包括：解耦控制、内模控制、预测控制、自适应控制等）， 特点：主要适用于MIMO或大纯滞后SISO系统、需要动态模型、结构复杂、在线计算量大。 习题 试举一个日常生活中的控制系统，说明该系统的控制目标及其如何实现该控制目标的。并指出该控制系统的被控变量、控制变量以及主要干扰。 * 解释控制工艺流程图，解释表2.1-1 * psi：1磅每平方英寸 * psi：1磅每平方英寸 《过程控制工程》绪论 于玲 浙江大学控制系 2008/02/21 课程考核与参考资料 考核：平时成绩 40～50%，包括课堂提问、平时练习、综合练习等；期末考试（闭卷）50～60% 主要参考资料： DE Seborg，过程的动态特性与控制. 电子工业出版社 祝和云，化工过程控制工程. 化学工业出版社 联系方式： 电话805 Email: lyu@iipc.zju.edu.cn 控制工程是干什么的？ 控制工程与其它相关学科 本课程的教学要求 了解控制系统的设计目的，掌握控制系统方块图描述法 掌握过程对象的建模方法 掌握PID类常规控制策略，能够结合具体的工业过程设计合理的控制方案 了解先进控制算法，掌握其设计思想、概念、特点及适用场合 了解控制系统的设计与实施 outline 控制系统的由来以及发展过程 控制的目标 过程控制中的常用术语 控制系统的主要分类 控制系统的设计与实施 控制系统的由来 传感测量：液位计+人眼 控制器：大脑 执行机构：手+手动阀 差压传感变送器 电动调节器 自动调节阀 控制在日常生活中无处不在！ 控制系统的目标 过程控制系统的目标： 在扰动存在的情况下，通过调节操纵变量使被控变量保持在其设定值。 应用过程控制系统的主要原因： （1）安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，保护或减少生产过程对环境的影响； （2）稳定性：确保产品质量与产量的长期稳定，以抑制各种外部干扰； （3）经济性：实现效益最大化或成本最小化。 举例：闪蒸分离过程 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 分离器中过高的压力非常危险 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 不能将碳氢化合物释放到空气中 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 没有流体将会损坏泵 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 使物料的流速保持平稳 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 通过调节解热量来保证关键组分的含量 控制目标 安全性 环保 设备保护 稳定性 产品质量 利润 节约热能 控制系统的发展史 开大阀门还是逃命？ 温度指示 手动操作 机械装置 气动设备 电动设备 数字计算 数字计算 和通讯 冷却阀 由人直接根据指示来调节阀门 控制设备发展史 手动操作 机械装置 气动设备 电动设备 数字计算 数字计算 和通讯 浮子用来测量液位 闸门的位置决定流量 支点的位置决定： 闸门的变化/液位变化 怎样改变设定值？ 变量的值由装置的位置来表达 控制设备发展史 手动操作 机械装置 气动设备 电动设备 数字计算 数字计算 和通讯 管道中的信号为3-15psi的气压 气压改变阀门开度 怎样执行PID计算？ 变量大小与气压成比例 (50 – 150℃ = 3