过程控制工程第三版课件 教学课件 ppt 作者 戴连奎 于玲 田学民 王树青 等编著1_1 引言.ppt

《过程控制工程》课程介绍 戴连奎 浙江大学工业控制研究所 2012/02/02 课程教学目的 使学生了解过程控制系统的设计目的与设计步骤以及具体实现 掌握控制系统方块图描述法与过程对象建模方法 面向工业过程的常规PID控制策略，掌握控制系统的分析、设计与实施技术 了解先进控制算法，掌握其设计思想、概念、特点及适用场合 本课程的基本任务 针对连续被控过程，使学生 掌握控制系统的分析、设计与实施技术 与过程控制工程相关的技术 过程控制工程概论 戴连奎 浙江大学工业控制研究所 2012/02/08 概论内容 控制系统与过程控制系统的概念 过程控制的术语与目标 过程控制系统的描述 控制系统的分类 常用控制算法 系统与控制系统的概念 控制系统的应用领域 军事领域，例如：飞行控制 机械工程，例如著名的离心式调速器（瓦特） 电力电子 过程工业（包括：石油、化工、冶金、制药、环保等） 经济与管理系统，例如：CPI水平的控制 其它领域… 过程控制系统的由来 手动控制的局限性 劳动强度大。对于上述例子，需要操作人员频繁地观察液位的变化，并及时采用合适的措施以消除偏差。 操作的不一致性。对于出口阀如何调节，不同的操作人员会采用不同的决策。 需要大量操作人员。对于大多数工业过程，需要控制的变量很多，因此需要大量的操作人员。生产效率难以提高，而生产成本难以下降。 自动控制系统的提出 反馈控制过程 控制系统中的三个基本操作 测量（Measurement） 借助于传感器与变送器，获取需要控制的变量的当前值 决策（Decision） 基于需要控制的变量的测量值，控制器决定如何使该变量保持在其期望值 动作/执行（Action） 作为控制器的决策结果，控制系统必须采用具体有效的动作，通常由执行单元（如控制阀）来完成。已实施的动作或行动应反过来影响测量信号。 过程控制工程中的重要术语 被控变量/受控变量 (Controlled Variable，CV) 是指：必须保持在某一期望值的变量或工艺参数 设定值/给定值 (Setpoint，SP) 是指：被控变量的期望值 操纵变量/操作变量 (Manipulated Variable，MV) 是指：控制系统直接可操作、并用于使被控变量保持在其设定值的其它工艺变量 扰动/扰动变量 (Disturbance，DV) 任意可能导致被控变量偏离其设定值的、而控制系统本身又无法干预的各种因素。 过程控制系统的设计目标 过程控制系统的设计目标是：对于任意的外部干扰（DV），通过调节操作变量（MV）以使被控变量（CV）维持在其设定值（SP）。 过程控制系统为何如此重要？ 1) 安全性. 防止各种可能对操作人员或生产装置造成的伤害或损坏，并尽可能减少废水废气的排放以保护环境 2) 产品质量. 3) 生产成本的最小化. 控制系统举例1.1 对于上述储气罐压力控制系统，请指出其 CV、SP、MV、DVs，并给出其控制系统的方块图与设计目标。 例 1.1的控制方块图#1 例 1.1的控制方块图#2 例 1.1的控制方块图#3 例1.2: 换热器出口温度控制系统 换热器温度控制系统方块图 一般的反馈控制系统 一般的反馈控制系统 Hardware of Controllers 模拟调节器 (DDZ-II, III) 数字控制器（也称“单回路/多回路控制器”） 可编程逻辑控制器 (Programmable logic controllers，PLC) 集散控制系统或称分布式控制系统（Distributed control systems，DCS） 现场总线控制系统（Fieldbus control system，FCS） 过程自动化以太网 (Ethernet for Process Automation ，EPA) 控制系统分类（1） “定值控制”（也称“调节控制”）与”伺服控制” （也称“跟踪控制”） 举例：连续过程控制、间歇过程控制、飞行控制与制导。 控制系统分类（2）：前馈控制与反馈控制 前馈反馈控制举例 控制系统分类（3） 开关量控制与连续量控制 举例：定频空调与变频空调 控制系统分类（4） 连续时间控制与离散时间控制（也称“采样控制”, “数字控制”） 举例：计算机控制系统与模拟调节器 控制系统分类（5） 线性控制与非线性控制 举例：中和反应pH值控制 控制系统分类（6） 多输入多输出控制（Multiple input multiple output，MIMO), 单输入单输出控制（Single input single output，SISO）与多回路控制 举例：精馏塔控制 精馏塔多回路控制 下一讲：过程动态特性分析 过程特性分类 过程特性机理建模法 执行机构介绍 过程特