热工控制系统-第四章ppt课件.ppt

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1、第四章单回路控制系统第一节、概述第二节、对象特性对控制质量的影响第三节、单回路控制系统的分析第四节、单回路控制系统的整定第五节、单回路控制系统实例1第一节概述调节器和控制对象是单回路控制系统的两个主要的组成部分单回路控制系统原理框图WT(S)W0(S)WZ(S)Wm(S)VTrVm(内扰)广义调节器调节器控制对象广义控制对象2第一节概述调节器有正作用和反作用，单回路控制系统中调节器的正反作用方式选择的目的是使闭环系统在信号关系上形成负反馈。正作用调节器：当系统的测量值减给定值增加时，调节器的输出也增加。确定调节器正、反作用的次序一般为:首先根据生产过程安全等原则确定调节

2、阀的形式、测量变送单元正反特性，然后确定被控对象的正反特性，最后确定调节器的正反作用。使系统正常工作时组成该系统的各个环节的极性(可用其静态放大系数表示)相乘必须为负。3第二节对象特性对控制质量的影响控制作用被调量干扰作用热工对象W0λ（s）W0μ（s）干扰通道控制通道控制质量是用衰减率或衰减比n、动态偏差ym（）、静态偏差y（）或e（）、控制时间ts等。描述对象特性的特征参数是放大系数K、时间常数Tc（T）、迟延时间τ（n）。4第二节对象特性对控制质量的影响WT(S)W*0(S)VTVm（扰动）控制器为比例控制规律其放大系数为KP干扰通道和控制通道的放大系数为

3、K、K0干扰通道和扰动通道的时间常数为T、T5一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响1．放大系数K对控制质量的影响∴在单位阶跃扰动下,系统稳态值：干扰通道的放大系数K越大,在扰动作用下系统的动态偏差、稳态误差(静态偏差)越大。6一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响2．时间常数T对控制质量的影响设K=1,且扰动通道为一阶惯性环节扰动通道的时间常数越大越好,这样可使系统的稳定性裕度提高，动态偏差减小。n增加,使闭环系统的动态偏差减小7一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响3．迟延时间对控制质量的影响当扰动通道存在迟延τ时,则相当于一阶惯性环节串联了一个迟延环节

4、扰动通道迟延时间τ的存在仅使被调量在时间轴上平移了一个τ值即过渡过程增加了一个τ时间。并不影响系统的控制质量。8一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响9一、干扰通道的特征参数对控制质量的影响4．多个扰动对控制质量的影响扰动进入系统的位置离输出(被调量)越远,对系统控制质量影响就越小。10二、控制通道的特征参数对控制质量的影响（一）放大系数Ko对控制质量的影响控制通道的放大系数KP·Ko是一种互补关系，如果KP保持不变，Ko增大时控制系统的稳定性裕度下降，被调量的动、静态偏差增大，控制系统的过渡过程的时间将加长。11二、控制通道的特征参数对控制质量的影响（二）时间常数、迟

5、延时间对控制质量的影响（1）n阶惯性对象对控制质量的影响讨论时间常数T和阶次n控制通道的时间常数T如果增大,系统的反应速度慢,工作频率将下降,系统的过渡过程的时间将加长，减小控制通道的时间常数，能提高控制系统的控制质量。惯性对象阶次n越大对被调量的影响越慢，调节的也越慢，使控制系统的动态偏差、控制过程的时间增大，稳定性裕度减小。12二、控制通道的特征参数对控制质量的影响（二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响（1）n阶惯性对象对控制质量的影响13二、控制通道的特征参数对控制质量的影响（二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响（2）有迟延对象对控制质量的影响讨论时间常数Tc

6、和迟延时间为τ当控制通道有迟延时,迟延时间对调节是不利的，控制质量主要取决于迟延和时间常数的比值τ/Tc,比值越大则控制质量越差。时间常数越大,动态偏差、控制过程的时间减小，稳定性裕度增大，时间常数Tc增大能提高系统的控制质量。14二、控制通道的特征参数对控制质量的影响（二）时间常数、迟延时间对控制质量的影响（2）有迟延对象对控制质量的影响15第三节单回路控制系统的分析主要分析调节器参数比例带、积分时间Ti、微分时间Td对控制过程的影响控制器类型PPIPID说明整定参数δ↑δ↑Ti↑δ↑Ti↑Td↑↑:表示增加↓:表示减小Td过大时，将出现较高频率的振荡而衰减率减小.

7、主要性能衰减率↑↑略有↑↑略有↑略有↑动态偏差↑↑略有↑↑略有↑↓振荡频率↓↓略有↓↓略有↓↑复原速度——↓—↓—稳态偏差(负荷扰动时)↑Ti过大时，输出响应缓慢地趋向其稳态值，对于振荡过程输出偏向在稳态值之上(或下)振荡.16第四节单回路控制系统的整定控制系统的整定是指在控制系统的结构已经确定、控制仪表与控制对象等都处在正常状态的情况下,适当选择调节器的参数(δ、Ti、Td)使控制仪表的特性和控制对象的特性配合,从而使控制系统的运行达到最佳状态,取得最好的控制效果。控制系统的整定方法有：理论计算方法：广义频率特性法工程整定方法：响应曲线