工业过程控制工程.pptx

《过程控制工程》绪论

ProcessControlEngineering

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

●掌握控制系统的分析方法

·了解先进控制算法，掌握其设计思想、概念、特点及适用场合

课程考核与参考资料

·考核：平时成绩50%,包括出勤、平时练习、

综合练习等；期末考试(闭卷)50%

·主要参考资料：

1、王树青等编著,工业过程控制工程.北京：化学工业出版社，2002.12

2、金以慧主编，过程控制.北京：清华大学出版社，1993.04

·答疑：周一下午2:30-5:00;地点：工控所老楼403(助教：覃旭松)

本章要求

·了解控制系统的设计目的

·结合具体对象，掌握单回路控制系统的方块图描述法，并掌握方块图中线与方框图的物理意义

●掌握过程控制中的常用术语(中英文)·了解控制系统的主要分类与设计过程

·能够结合具体对象，了解控制系统的组成

传感测量器：液位计+人眼

控制器：大脑

执行机构：手+手动阀

控制系统的由来

差压传感变送器

电动调节器

自动调节阀

h

sp

Q

h

LC

问题：指出每一条连接线所对应的变量信号的物理意义与单位，以及每一个方块所表示的意义?

液位控制系统的组成与方块图

偏差

e(t)液位控制器

液位传感测量变送器

操纵变量Q。(t)

控制信号

u(t)

被控变量

h(t)

出水控制阀

扰动Q,(t)

控制通道

液体贮罐

十十

热交换器的温度控制系统

蒸汽

进料

Rv

热交换器温度控制系统方块图

扰动Rp(t),T,(t)

控制信号

u(t)

温度测量变送器

被控变量

T(t)

蒸汽量Ry(t)

蒸汽控制阀

温度控制器

控制通道

偏差

e(t)

热交换器

十十

一般的单回路控制系统

被控变量：温度、压力、流量、液位或料位、成分与物性等六大参数；

控制通道

G。(s)

操纵变量q

被控变量y

设定值

ysp

控制器G(s)

偏差e

十十

十

过程控制系统的重要术语

·被控变量/受控变量/过程变量

(ControlledVariable-CV,ProcessVariable-PV)

·设定值/给定值

(Setpoint-SP,SetpointValue-SV)

·操纵变量/操作变量(ManipulatedVariable,MV)·扰动/扰动变量(DisturbanceVariable,DV)

·对控制器而言，测量/测量信号(Measurement),控制/控制信号/控制变量(ControlVariable)

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。

控制系统的分类

·定值控制(RegulatoryControl,“调节控制”)与伺服控制(ServoControl,“跟踪控制”)

对照举例：连续过程与间歇过程(BatchProcesses)或飞行控制。

·前馈控制(FeedforwardControl)与反馈控制(FeedbackControl)

对照举例：热交换器的出口温度控制。

Tm

RpT;

T进料

凝液

前馈与反馈控制系统举例

RpT;Rp,T

蒸汽

Ry

Tm

T

凝液

Tpu(t)前馈

控制器

T

Tp

前馈/反馈控制器

进料

蒸汽

Rv

进料

凝液

蒸汽

u(t)

Rv

Tp

TC

Tm

u(t)

控制系统的分类(续)

·开关量控制(SwitchControl)与连续量控制

(ContinuousControl)

举例：空调器的控制

·连续时间控制(Continuous-TimeControl)与离散时间控制(Discrete-TimeControl,也称“采样控制”/“数字控制”)