《回路控制系統(tǒng)》PPT課件

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1、第十二章單回路控制系統(tǒng)本章介紹單回路控制系統(tǒng)的組成與工作原理，主要講述單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。包括：(1)被控量和操縱量的確定；(2)檢測與變送器的選擇；(3)控制作用和控制閥的選擇；(4)控制系統(tǒng)的工程整定和投運(yùn)。最后通過一個(gè)例子來說明單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。第十二章單回路控制系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)被控量與操縱量的選擇第三節(jié)檢測及變送環(huán)節(jié)的考慮第四節(jié)控制閥的選擇第五節(jié)控制器控制規(guī)律及作用方向的選擇第六節(jié)控制器參數(shù)的工程整定第七節(jié)自動控制系統(tǒng)的投運(yùn)第八節(jié)單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第一節(jié)概述一、單回路控制系統(tǒng)組成與工作原理由一個(gè)測量變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)

2、器、一個(gè)執(zhí)行器和對象組成，僅有一個(gè)閉合回路的系統(tǒng)叫單回路控制系統(tǒng)?；芈废到y(tǒng)占總系統(tǒng)的80%以上。在選擇控制方案時(shí)，只有在簡單控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)過程控制的要求時(shí)，才考慮采用兩個(gè)回路以上組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)。檢測/變送控制器執(zhí)行器對象實(shí)際值期望值SP單回路控制系統(tǒng)二、如何確定控制方案控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是在了解工藝要求基礎(chǔ)上，選擇合適的控制方案、確定相應(yīng)的控制裝置，以使被控量按預(yù)期自動運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：(1)被控量(輸出)和操縱量(輸入)的確定；(2)檢測變送環(huán)節(jié)的考慮(信息的獲取與變送)；(3)控制作用和控制閥的選擇；(4)控制系

3、統(tǒng)的工程整定和投運(yùn)。第二節(jié)被控量和操縱量的選擇一、被控量的選擇原則?作為被控量，必須能夠獲得檢測信號并有足夠大的靈敏度，滯后要小。?必須考慮工藝生產(chǎn)的合理性和儀表的現(xiàn)狀，檢測點(diǎn)的選取必須合適。被控量的選擇方法(1)選直接參數(shù)。即能直接反映生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，以及安全運(yùn)行的參數(shù)(如鍋爐水位控制)。(2)選間接參數(shù)。當(dāng)選直接參數(shù)有困難時(shí)采用，間接指標(biāo)與直接指標(biāo)之間必須是一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系(如鋅精礦沸騰爐的爐溫控制，爐溫是反映焙砂質(zhì)量的一個(gè)間接指標(biāo))。二、操縱量的選擇操縱量是克服擾動影響、使系統(tǒng)重新恢復(fù)平穩(wěn)運(yùn)行的積極因素，應(yīng)該遵循快速、有效地

4、克服干擾的原則去選擇操縱量。那如何選?(從對象特性對控制質(zhì)量的影響入手，完成下表)放大系數(shù)時(shí)間常數(shù)滯后時(shí)間控制通道擾動通道操縱量的選擇原則(1)控制通道對象放大系數(shù)適當(dāng)?shù)卮笮瑫r(shí)間常數(shù)適中，純滯后越小越好；(2)擾動通道對象的放大系數(shù)應(yīng)盡可能小，時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡可能大；(3)擾動作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制閥或遠(yuǎn)離檢測元件，增大擾動通道的容量滯后，可減少對被控量的影響；(4)操縱量的選擇不能單純從自動控制的角度出發(fā)，還必需考慮生產(chǎn)工藝的合理性、經(jīng)濟(jì)性。第三節(jié)檢測及變送環(huán)節(jié)的考慮一、檢測及變送環(huán)節(jié)任務(wù)、作用及要求任務(wù)對被控量進(jìn)行正確測量，并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)

5、信號。要求能正確、及時(shí)地反映被控量的狀況，提供操作人員判斷生產(chǎn)工況和系統(tǒng)進(jìn)行控制作用的依據(jù)。二、檢測變送環(huán)節(jié)特性通常等效為帶滯后的一階慣性特性【理想特性為比例環(huán)節(jié)】。三、選型注意事項(xiàng)應(yīng)盡量減少其時(shí)間常數(shù)與滯后時(shí)間。第四節(jié)控制閥的選擇問題：干擾(設(shè)定值、負(fù)荷或其它因素變化)的存在會破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，那么用什么辦法來克服擾動的影響?【請根據(jù)系統(tǒng)框圖回答】SP控制閥GV(s)檢測與變送器Gm(s)PV對象GP(s)控制器GC(s)單回路控制系統(tǒng)擾動控制閥選擇內(nèi)容(1)流量特性(實(shí)際上就是選線性還是對數(shù)特性，因?yàn)閽佄锞€特性閥通常用的很少，而蝶

6、閥當(dāng)導(dǎo)通角為0-70o時(shí)近似為對數(shù)特性)；(2)結(jié)構(gòu)形式；(3)開閉形式；(4)口徑計(jì)算。ZXP(ZJHP)型新系列氣動薄膜直通單座閥ZAZN型電動雙座閥一、控制閥的流量特性選擇(一)選擇原則系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行準(zhǔn)則。使在生產(chǎn)負(fù)荷變動情況下，已整定的控制器的參數(shù)值不需改變，而控制系統(tǒng)仍能保持預(yù)定的品質(zhì)指標(biāo)。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行維持方法。通過選擇適當(dāng)?shù)目刂崎y特性來保證【原因：對象特性通常隨負(fù)荷(工作點(diǎn))而變，除控制器外系統(tǒng)中無其它可變部分】。流量特性選擇實(shí)質(zhì)與原則。以控制閥特性的變化來補(bǔ)償對象特性的變化，使系統(tǒng)成為一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，即保證系統(tǒng)特性在整個(gè)操作

7、范圍內(nèi)基本維持不變：控制閥的流量特性選擇原則G0(s)=GC(s)GV(s)GP(s)Gm(s)=const通常使G0(jwg)≈-0.5【為什么】其中wg為相位截止頻率。若僅考慮靜態(tài)特性，并考慮到控制器增益與檢測變送環(huán)節(jié)增益通常維持不變，則有控制閥:KV閥與對象的放大系數(shù)輸入輸出合成:K0對象:KP式中KV、KP分別為控制閥與被控對象的放大系數(shù)。(二)流量特性的選擇方法1、數(shù)學(xué)分析法根據(jù)對象特性選取控制閥流量特性。2、經(jīng)驗(yàn)法(工程上多采用)根據(jù)被控對象、控制參數(shù)，按照經(jīng)驗(yàn)選取流量特性。按經(jīng)驗(yàn)法選擇流量特性時(shí)：(1)需要考慮工藝配管情況；(

8、2)考慮負(fù)荷變換的情況:在負(fù)荷變化幅度大的場合，選等百分比閥較合適；當(dāng)所選控制閥經(jīng)常工作在小開度時(shí)，也宜選等百分比閥。對數(shù)/拋物線/蝶閥R2R1R2R1R2R1Q1Q2數(shù)學(xué)分析法