第6章简单系统学生课件.ppt

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1、简单控制系统的结构四个环节组成被控变量的选择控制变量的选择控制参数的整定简单控制系统的设计闭环负反馈控制规律的选择第6章简单控制系统的设计与参数整定6.1简单控制系统的结构与组成指由一个测量变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。第6章简单控制系统的设计与参数整定TC206后续字母表示仪表功能第1位数字表示工段号后续数字表示仪表序号第1位字母表示被控参数LCTT仪表符号标准控制系统原理方框图给定值＋－测量变送器控制器执行器对象操作量被控变量干扰热物料载热介质冷物料热交换器TTTC控制系统工艺

2、流程图6.2简单控制系统设计1.过程控制系统方案设计的基本要求(了解）安全性、稳定性和经济性三个方面。2.过程控制系统设计的主要内容（了解）过程控制系统设计包括控制系统方案设计、工程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定等四个主要内容。3.过程控制系统设计的步骤（了解）1）掌握生产工艺对控制系统的技术要求2）建立被控过程的数学模型3）确定控制方案包括控制方式和系统组成结构的确定，是过程控制系统设计的关键步骤。4）控制设备选型5）实验（或仿真）验证6.2.2被控参数与控制变量的选择6.2.2.1被控参数（变量）的选

3、择被控变量—生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量。被控变量的选择依据：1、根据生产工艺的要求，找出影响生产的关键变量作为被控变量例1储槽液位控制系统工艺要求储槽液位稳定。那么设计的控制系统就应以储槽液位为被控变量。LCTTh例2换热器出口温度控制系统工艺要求出口温度为定值。那么设计的控制系统就应以出口温度为被控变量。热物料载热介质冷物料热交换器TTTC2、当不能用直接工艺参数作为被控变量时，应选择与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺参数作为被控变量。例3化工的精馏物纯度控制系统苯—甲苯苯

4、甲苯该精馏塔的工艺要求是要使塔顶（或塔底）馏出物达到规定的纯度。按照被控变量的选择原则1，塔顶（或塔底）馏出物的组分应作为被控变量。--难在线检测，则不能直接作为被控变量。间接参数－－塔内压力和塔内温度都对馏出物纯度有影响。选哪一个作为被控变量？间接控制参数的确定经试验得出，塔顶馏出物苯的浓度分别与压力和温度有单值对应关系。（塔底馏出物甲苯也一样）从工艺合理性考虑，选择温度作为被控变量。3、被控变量必须有足够大的灵敏度4、选择被控变量时，必须考虑工艺合理性6.2.2.2控制变量选择把用来克服干扰对被控变量的影响，实

5、现控制作用的变量称为控制变量或操纵变量。最常见的操纵变量是介质的流量，也有以转速、电压等作为操纵变量的。LCTTh控制变量的确定在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控变量影响显著且便于控制的变量，作为控制变量；其它未被选中的因素则视为系统的干扰。被控变量影响变量被控变量干扰变量控制变量干扰通道控制通道对象特性对控制品质影响的分析：1．过程（通道）静态特性对控制品质的影响单回路控制系统的等效框图。Gc(s)—控制器的传递函数；Go(s)—广义控制通道（包括执行器和变送器）的传递函数；Gf(s)—扰动通道的传递函数。

6、Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)＋干扰F(s)＋＋－控制变量被控参数y(t)受到设定信号x(t)和干扰信号f(t)的共同影响：Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)＋F(s)＋＋－代入系统偏差公式中：将将Gc(s)、Go(s)，Gf(s)代入得：分析给定值x(t)和干扰f(t)对系统稳态偏差得影响。（1）当f(t)＝0，x(t)作单位阶跃变化时：（2）当x(t)＝0，f(t)作单位阶跃变化时：过程（通道）静态特性对控制品质的影响K0越大，控制作用越强，稳态误差越小；Kf越大，干扰作用越强，稳态

7、误差越大。选择控制变量时，应使控制通道得静态放大系数Ko越大越好；使干扰通道得静态放大系数Kf越小越好。2．过程（通道）动态特性对控制品质的影响（1）干扰通道动态特性对控制品质的影响干扰通道的容积或惯性环节越多，Tf越大，干扰对被控变量的影响越缓慢，干扰引起的最大动态偏差越小，系统的控制品质越好。1）干扰通道时间常数Tf对控制质量得影响Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)＋F(s)＋＋－2)干扰通道纯滞后τf对控制质量的影响？结论：干扰通道纯滞后τf不影响控制质量.例：某控制系统中，干扰f1、f2、f3分

8、别在三个位置进入系统。试分析：f1、f2、f3对被控变量的影响越慢。3)扰动进入控制通道的位置对控制品质的影响单独f3对y的影响单独f2对y的影响单独f1对y的影响结论：扰动进入系统的位置离被控参数检测点越远，干扰通道的容量滞后有所增加，系统动态偏差越小，干扰对被控参数影响越小。y(t)tyk(t)yy(t)yk(t)yty(t)yk(t)ty（2）控制通道