过程控制技术第二版课件教学课件 ppt 作者 王爱广 黎洪坤 主编Course_12.pptVIP

过程控制技术 第十二讲 常规控制器控制规律的选择及正反作用的确定 控制系统间的相互关联及对控制质量的影响 4 简单控制系统 4.4 控制器控制规律的选择及正反作用的确定 4.4.1 控制器控制规律的选择 图4-25所示为同一对象在相同的阶跃扰动下，控制器采用不同组合的控制规律后，通过试验获得的过渡过程响应曲线。图中各过渡过程响应曲线的衰减比n相等，我们可以用前面学过的有关过程控制系统质量指标去评判它们的优劣。显然，采用PID三作用时的控制效果（曲线5）最佳，曲线最终稳定在设定值SP上。 4 简单控制系统 通常，选择控制器控制规律的原则可归纳为以下几点。 （1）广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分作用。如工艺允许有余差，可选用比例微分控制规律；如工艺要求无余差时，则选用比例积分微分控制规律，例温度、成分、pH值控制等。 4 简单控制系统 （2） 当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化也不大，而工艺要求无余差时，可选择比例积分控制规律。例管道压力和流量的控制。 （3） 广义对象控制通道时间数较小，负荷变化较小，工艺要求不高时，可选择比例控制规律，例储罐压力、液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等。 4 简单控制系统 （4）当广义对象控制通道时间常数或容量迟延很大，负荷变化亦很大时，简单控制系统已不能满足要求，应设计复杂控制系统。 4 简单控制系统 4.4.2 控制器正、反作用的确定 确定原则 控制器正反作用形式取决于被控对象、控制阀、变送器等相关环节静态放大系数的符号。如图4-2所示，过程控制系统要能够正常工作，则组成系统各个环节的静态放大系数相乘必须为负极性（即），即形成负反馈 4 简单控制系统 控制系统各环节放大系数符号的确定方法 对象的正负作用形式 1. 对象正作用：对象的输入量（操纵变量）增加（或减少），其输出量（被控变量）亦增加（或减少），。见图4-26。图4-26 对象环节对象负作用：对象的输入量（操纵变量）增加（或减少），其输出量（被控变量）亦减少（或增加）。 4 简单控制系统 2. 控制阀正负作用形式 控制阀正作用： 控制阀是气开式。 控制阀负作用： 控制阀是气关式。 3.控制器的正、负作用形式 控制器正作用： 控制器测量值增加（或减少），其输出量亦增加（或减少）。 控制器负（反）作用： 控制器测量值增加（或减少），其输出量减少（或增加）。 4 简单控制系统 4.变送器的作用形式 变送器的静态放大系数通常为正，即。由控制系统各环节放大系数符号的确定方法可以找出一个便于记忆的规律是：当输入量增加时，输出量也随着增加的环节，其放大系数为正极性；当输入量增加时，输出量随着减少的环节，其放大系数为负极性。 4 简单控制系统 控制器正、反作用的确定步骤 根据确定原则， 时的符号决定控制器的正、反作用。其确定步骤如下： （1） 首先选择控制阀的气开、气关形式，确定的符号； （2） 再根据对象的正负，确定的符号； （3）最后，根据确定原则确定时的符号，即确定了控制器的正、反作用形式。 以上这种确定控制器正、反作用的方法称为“符号法”。用“符号法” 确定的是否准确，可以用叙述控制过程的方法，来检验。如果控制过程能克服干扰的影响，说明控制器正反作用选对了，否则选错了。 4 简单控制系统 4.5 控制系统间的相互关联及对控制质量的影响 例如，某化工厂有一套并联运行的吸收塔，如图4-27所示。被处理物料在送往吸收塔前要经过一个混合器，混合器出口压力P。基本上是稳定的。起初手动操作，后模拟手动操作设计一套液位控制系统，并投入自动运行，在取得经验基础上，另两套同样安装液位控制系统。然而，发现三套投入自动时，则因相互影响，以致最后引起发散振荡，都不能正常工作，分析其原因，主要因为是总管管径太细，导致当各塔流量发生变化时，与、之间的差压，随流量的变化有较明显的波动，并且控制对象特性接近，工作频率相近，因此一旦受到扰动，过渡过程就很容易引起共振甚至无法工作。 4 简单控制系统 4 简单控制系统 控制系统间的相互影响，可用图4-28的方块图表示，为了清楚起见，图中仅取塔1和塔2两个控制系统。由于总管的管径太细，塔1的液位控制系统，使流量F1发生变化时，F1对塔2的影响是通过扰动通道Gf3（s）影响，再经扰动通道Gf2（s）影响到流量F2，同时，当F2流量变化时，反过来又影响到流量F1，从而破坏了各自的操作，起着相互干扰的作用。很明显，要使相互关联消除，只要切断Gf3（s）、Gf4（s）两个扰动通道就可以了。 4 简单控制系统 4 简单控制系统 图4-