简单控制系统的设计和参数整定方法公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第五章简朴控制系统设计及参数整定办法;2;简单控制系统

一个调整器，一个调整阀，控制一个被控参数单回路闭环控制系统，经典结构框图以下图示。;单回路控制系统特点;5;第一节过程控制系统设计概述;过控系统构成:

被控过程；控制仪表；检测仪表等。;控制系统设计环节:;内容包括

方案设计：即系统构成和控制方式，是设计关键，方案不合理，选何种仪表都无作用。

工程设计：指仪表选型，控制室和仪表盘设计，供电供气系统设计，信号连锁和系统保护。

工程安装与仪表调校。

调整器参数整定：设置调整器参数，使系统运营在最佳状态。

关键内容

控制方案设计；

调整器参数整定。;1认真熟悉过程特性

要理解过程特性,熟悉工艺流程特点要求,这是方案主要依据。;第二节过程特性对控制质量

影响及控制方案确实定;系统输出与干扰传递函数:;1.静态增益Kf:

Kf越大,扰动引起输出越大,设计时应减小Kf,如办不到,应增强控制作用,或采用扰动补偿。;调整器

GC（S）;控制通道:其作用总是力图使被控参数与给定值相一致

扰动通道:其作用总是力图使被控参数与给定值相偏离;1.静态增益KO:

调整器KC一定期:

KO越大控制作用越强,抗扰能力越强,稳态误差越小,被控参数对控制作用反应越灵敏。

KO越大意味着系统静态增益越大,对系统闭环稳定性不利。

设计时应综合考虑稳定性快速性和稳态误差三方面:

改变KC使开环增益KOKC适当,当KO越大,KC越小,减少调整器要求;3.纯时延το:

信号传输,测量变送等产生,对系统影响不利,既不能及时发觉被控参数改变,又不能使控制作用及时产生效应,使动态偏差增大,超调增加,相角滞后稳定性降低,应尽也许减小το;4.时间常数匹配:

设广义被控过程传递函数为:

(由被控过程,测量元件,调整阀等一阶惯性环节串接）;控制方案;(1)应选取对产品质量和产量,安全生产,经济运营有决定性作用,可直接测量工艺参数作为被控参数。;21;依据过程特性对系统控制质量影响分析,选择操纵变量;测量变送传递函数:Y(S)/X(S)={Km/(TmS+1)}exp(-τmS);有下列几种问题要注意:;(4)尽也许消除Tm影响;气动执行器多用，另一方面是电动执行器，应依据实际情况选择。;关于正反作用;调整器正反作用拟定：;例1:水槽液位控制系统;例2:加热炉温度控制系统;第三节调整规律对控制质量影响

及调整规律选择;过程控制普通是指连续控制系统，控制器输出随时间改变发生连续改变。无论是何种控制器，都有其基本调整规律。;以热互换器温度控制系统为例：设热互换器出口温度正常操作时应为85℃，载热体是蒸汽。;一.百分比调整(ProportionalControl);1.有差调整,存在静态误差,e为零,则u=0,失去调整作用,只能被控参数有差跟踪给定值，动作速度快。;5.关于百分比带;X;例题：一台百分比作用温度调整器，其温度改变范围为400-800℃，调整器输出范围是4-20mA。当温度从600℃改变到700℃时，调整器相应输出从8mA变为12mA，试求该调整器百分比带。;百分比带对系统稳定性影响;;调整器输出;PI输出：u=KCe+(KC/TI)∫edt

=1/δ{e+(1/TI)∫edt};在一个纯百分比控制闭环系统中引入积分作用时，若保持控制器百分比度δ不变，则可从下图所表示曲线族中看到，伴随TI减小，则积分作用增强，消除余差较快，但控制系统振荡加剧，系统稳定性下降；TI过小，也许造成系统不稳定。TI小，扰动作用下最大偏差下降，振荡频率增长。;结论：

在百分比控制系统中引入积分作用长处是能够消除余差，然而减少了系统稳定性；若要保持系统原有衰减比，必须相应加大控制器百分比带，这会使系统其它控制指标下降。因此，假如余差不是主要控制指标，就没有必要引入积分作用。

由于百分比积分控制器含有百分比和积分控制长处，有百分比带δ和TI两个参数可供选择，因此合用范围比较宽广，多数控制系统都能够采用。;无论是P还是I都是系统有偏差时才去处理,最好是能预测被调参数改变趋势,从而当机立断事先采用办法,防患于未然,这种依据被调参数改变速度采用动作叫微分作用。;输出u=KCe+KCTD(de/dt)

=