第12章单回路控制系统ppt课件.ppt

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1、第十二章单回路控制系统本章介绍单回路控制系统的组成与工作原理，主要讲述单回路控制系统的设计。包括：(1)被控量和操纵量的确定；(2)检测与变送器的选择；(3)控制作用和控制阀的选择；(4)控制系统的工程整定和投运。最后通过一个例子来说明单回路控制系统的设计问题。第十二章单回路控制系统第一节概述第二节被控量与操纵量的选择第三节检测及变送环节的考虑第四节控制阀的选择第五节控制器控制规律及作用方向的选择第六节控制器参数的工程整定第七节自动控制系统的投运第八节单回路控制系统设计实例第一节概述一、单回路控制系统组成与工作原理由一个测量变送器、一个调节器、一个执行器和

2、对象组成，仅有一个闭合回路的系统叫单回路控制系统。回路系统占总系统的80%以上。在选择控制方案时，只有在简单控制系统不能满足生产过程控制的要求时，才考虑采用两个回路以上组成的复杂控制系统。检测/变送控制器执行器对象实际值期望值SP单回路控制系统二、如何确定控制方案控制系统的设计就是在了解工艺要求基础上，选择合适的控制方案、确定相应的控制装置，以使被控量按预期自动运行。设计时主要考虑以下几个环节：(1)被控量(输出)和操纵量(输入)的确定；(2)检测变送环节的考虑(信息的获取与变送)；(3)控制作用和控制阀的选择；(4)控制系统的工程整定和投运。第二节被控量

3、和操纵量的选择一、被控量的选择原则作为被控量，必须能够获得检测信号并有足够大的灵敏度，滞后要小。必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状，检测点的选取必须合适。被控量的选择方法(1)选直接参数。即能直接反映生产过程产品产量和质量，以及安全运行的参数(如锅炉水位控制)。(2)选间接参数。当选直接参数有困难时采用，间接指标与直接指标之间必须是一一对应的函数关系(如锌精矿沸腾炉的炉温控制，炉温是反映焙砂质量的一个间接指标)。二、操纵量的选择操纵量是克服扰动影响、使系统重新恢复平稳运行的积极因素，应该遵循快速、有效地克服干扰的原则去选择操纵量。那如何选(从对象特

4、性对控制质量的影响入手，完成下表)放大系数时间常数滞后时间控制通道扰动通道操纵量的选择原则(1)控制通道对象放大系数适当地大些，时间常数适中，纯滞后越小越好；(2)扰动通道对象的放大系数应尽可能小，时间常数应尽可能大；(3)扰动作用点应尽量靠近控制阀或远离检测元件，增大扰动通道的容量滞后，可减少对被控量的影响；(4)操纵量的选择不能单纯从自动控制的角度出发，还必需考虑生产工艺的合理性、经济性。第三节检测及变送环节的考虑一、检测及变送环节任务、作用及要求任务对被控量进行正确测量，并将其转换为标准信号。要求能正确、及时地反映被控量的状况，提供操作人员判断生产工

5、况和系统进行控制作用的依据。二、检测变送环节特性通常等效为带滞后的一阶惯性特性【理想特性为比例环节】。三、选型注意事项应尽量减少其时间常数与滞后时间。第四节控制阀的选择问题：干扰(设定值、负荷或其它因素变化)的存在会破坏系统的正常运行状态，那么用什么办法来克服扰动的影响【请根据系统框图回答】SP控制阀GV(s)检测与变送器Gm(s)PV对象GP(s)控制器GC(s)单回路控制系统扰动控制阀选择内容(1)流量特性(实际上就是选线性还是对数特性，因为抛物线特性阀通常用的很少，而蝶阀当导通角为0-70o时近似为对数特性)；(2)结构形式；(3)开闭形式；(4)

6、口径计算。ZXP(ZJHP)型新系列气动薄膜直通单座阀ZAZN型电动双座阀一、控制阀的流量特性选择(一)选择原则系统稳定运行准则。使在生产负荷变动情况下，已整定的控制器的参数值不需改变，而控制系统仍能保持预定的品质指标。系统稳定运行维持方法。通过选择适当的控制阀特性来保证【原因：对象特性通常随负荷(工作点)而变，除控制器外系统中无其它可变部分】。流量特性选择实质与原则。以控制阀特性的变化来补偿对象特性的变化，使系统成为一个理想的控制系统，即保证系统特性在整个操作范围内基本维持不变：控制阀的流量特性选择原则G0(s)=GC(s)GV(s)GP(s)Gm(s)

7、=const通常使G0(jwg)≈-0.5【为什么】其中wg为相位截止频率。若仅考虑静态特性，并考虑到控制器增益与检测变送环节增益通常维持不变，则有控制阀:KV阀与对象的放大系数输入输出合成:K0对象:KP式中KV、KP分别为控制阀与被控对象的放大系数。(二)流量特性的选择方法1、数学分析法根据对象特性选取控制阀流量特性。2、经验法(工程上多采用)根据被控对象、控制参数，按照经验选取流量特性。按经验法选择流量特性时：(1)需要考虑工艺配管情况；(2)考虑负荷变换的情况:在负荷变化幅度大的场合，选等百分比阀较合适；当所选控制阀经常工作在小开度时，也宜选等百分

8、比阀。对数/抛物线/蝶阀R2R1R2R1R2R1Q1Q2数学分析法