《回路反馈控制系统》PPT课件

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1、过程控制工程第1章单回路反馈控制系统第5课ProcessControlEngineering北京化工大学信息科学与技术学院自动化系宿翀单回路反馈控制系统1.1单回路系统的结构组成1.2被控变量的选择1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择1.4控制阀的选择1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择1.7系统的关联及其消除方法1.8单回路系统的投运和整定实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究第1章教学进程1.8单回路系统投运和整定系统投入运行以及控制器的参数调整投运前的准备：（1）熟悉被控对象和整个控制

2、系统，检查所有仪表及连接管线，以保证投运时能及时、正确的操作，故障能及时查找。（2）现场检验所有的仪表，保持仪表能正常使用。（3）根据经验或估算，设置Kc、TI、To，或为纯比例，比例度设置在较大位置。（4）确认阀的开、闭形式。（5）确认控制器的正、反作用。（6）根据上述选择，假设被控变量受一干扰，看控制系统能否克服干扰的影响。教学进程原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈）1.8单回路系统投运和整定控制器正反作用的确定Gc(s)Gv(s)Go(s)Gm(s)R(s)E(s)Y(s)根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、测量变送器Gm(s)的正反作用，保证：总符

3、号为负，确定：控制器Gc(s)的符号。教学进程正：输入信号，输出信号负：输入信号，输出信号●对象、控制阀、测量变送装置●若控制阀为气闭式，膜头压力增大阀门关小P●对象特性，输出流量F2增大，液位L减小●测量变送●控制器符号应该为负，即反作用LC水槽液位控制系统1.8单回路系统投运和整定P弹性薄膜阀芯教学进程一般，对于仪表控制器，都带有正反作用开关，对于计算机控制，可以通过程序设置1.8单回路系统投运和整定1.8.1控制系统投运●关键是自动和手动的切换要求，必须保证是无扰动切换手动：通过控制器，手动给出控制器的输出，手动输出自动：控制器根据偏差，自动计算给出控制器的

4、输出，自动输出无扰动切换教学进程手动时，自动输出跟踪手动输出自动时，手动输出跟踪自动输出1.8.1控制系统投运双向平衡无扰动切换●电动III型、I系列、EK系列●电动II型一般，仪表控制器带有自动/手动切换开关，计算机控制时，也必须设置这样的开关教学进程1.8.2控制系统整定目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器）PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置●整定的目的对象特性、控制方案、干扰的形式和大小、控制器参数整定选择什么样的控制系统性能指标常见的，如4

5、：1衰减等，根据不同的实际情况，有所不同。教学进程●整定方法两类：理论计算和工程整定方法1.8.2控制系统整定●理论整定方法基于控制原理的计算方法（时域法、频域法、根轨迹法等）例子：已知一广义对象传递函数为：采用纯比列控制器，过渡过程4:1衰减，求。教学进程●工程整定方法理论整定方法，必须要求已知各个环节的传递函数，对于一般的实际问题，难于满足。另外，理论计算也比较烦琐，工程上一般不采用。工程整定方法，直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。经验方法，简单、方便，易于掌握，工程实际中广泛采用。1.8.2控制系统整定教学进程（1）临界比例度法步骤：●系统闭环●TI最大

6、、TD最小（没有积分、微分作用）●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y的变化●若Y衰减振荡，则继续减小δ；若Y发散振荡，则应增大δ●当Y出现等幅振荡（临界振荡），此时δk称为临界比例度，振荡周期Tk称为临界周期。工程整定方法1.8.2控制系统整定教学进程有了δk和Tk后，按经验公式确定δ、TI、TD，按此参数可使控制系统呈4：1衰减。若还有差距，可适当调整δ1.8.2控制系统整定0tTk等幅振荡曲线临界周期教学进程δ%TI，minTD，minP2δkPI2.2δk0.85TkPID1.7δk0.5

7、Tk0.13Tk1.8.2控制系统整定表1-5临界比例度整定控制器参数经验公式临界比例度法优点：应用简单缺点：有些实际系统不允许进行等幅振荡测试，另外，对象也必须是二阶以上系统，或是一阶加纯滞后的对象，否则，不能出现振荡。教学进程（2）衰减曲线法与临界法类似4：1衰减曲线：●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y的变化●若Y衰减比大于4：1，则继续减小δ；若小于4：1，则应增大δ，直到出现4：1衰减振荡，记录此时比例度δs和振荡周期Ts●按经验公式确定δ