《回路反饋控制系統(tǒng)》PPT課件

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1、過(guò)程控制工程第1章單回路反饋控制系統(tǒng)第5課ProcessControlEngineering北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系宿翀單回路反饋控制系統(tǒng)1.1單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.2被控變量的選擇1.3對(duì)象特性對(duì)控制質(zhì)量的影響及操縱變量的選擇1.4控制閥的選擇1.5測(cè)量、傳送滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響及其克服辦法1.6控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響及控制規(guī)律的選擇1.7系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)及其消除方法1.8單回路系統(tǒng)的投運(yùn)和整定實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)連接、投運(yùn)和整定、質(zhì)量研究第1章教學(xué)進(jìn)程1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定系統(tǒng)投入運(yùn)行以及控制器的參數(shù)調(diào)整投運(yùn)前的準(zhǔn)備：（1）熟悉被控對(duì)象和整個(gè)控制

2、系統(tǒng)，檢查所有儀表及連接管線，以保證投運(yùn)時(shí)能及時(shí)、正確的操作，故障能及時(shí)查找。（2）現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)所有的儀表，保持儀表能正常使用。（3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或估算，設(shè)置Kc、TI、To，或?yàn)榧儽壤?，比例度設(shè)置在較大位置。（4）確認(rèn)閥的開(kāi)、閉形式。（5）確認(rèn)控制器的正、反作用。（6）根據(jù)上述選擇，假設(shè)被控變量受一干擾，看控制系統(tǒng)能否克服干擾的影響。教學(xué)進(jìn)程原則：系統(tǒng)開(kāi)環(huán)總放大倍數(shù)必須為負(fù)值（保證負(fù)反饋）1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定控制器正反作用的確定Gc(s)Gv(s)Go(s)Gm(s)R(s)E(s)Y(s)根據(jù)：對(duì)象Go(s)、控制閥Gv(s)、測(cè)量變送器Gm(s)的正反作用，保證：總符

3、號(hào)為負(fù)，確定：控制器Gc(s)的符號(hào)。教學(xué)進(jìn)程正：輸入信號(hào)?，輸出信號(hào)?負(fù)：輸入信號(hào)?，輸出信號(hào)?●對(duì)象、控制閥、測(cè)量變送裝置●若控制閥為氣閉式，膜頭壓力增大閥門(mén)關(guān)小P●對(duì)象特性，輸出流量F2增大，液位L減小●測(cè)量變送●控制器符號(hào)應(yīng)該為負(fù)，即反作用LC水槽液位控制系統(tǒng)1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定P彈性薄膜閥芯教學(xué)進(jìn)程一般，對(duì)于儀表控制器，都帶有正反作用開(kāi)關(guān)，對(duì)于計(jì)算機(jī)控制，可以通過(guò)程序設(shè)置1.8單回路系統(tǒng)投運(yùn)和整定1.8.1控制系統(tǒng)投運(yùn)●關(guān)鍵是自動(dòng)和手動(dòng)的切換要求，必須保證是無(wú)擾動(dòng)切換手動(dòng)：通過(guò)控制器，手動(dòng)給出控制器的輸出，手動(dòng)輸出自動(dòng)：控制器根據(jù)偏差，自動(dòng)計(jì)算給出控制器的

4、輸出，自動(dòng)輸出無(wú)擾動(dòng)切換教學(xué)進(jìn)程手動(dòng)時(shí)，自動(dòng)輸出跟蹤手動(dòng)輸出自動(dòng)時(shí)，手動(dòng)輸出跟蹤自動(dòng)輸出1.8.1控制系統(tǒng)投運(yùn)雙向平衡無(wú)擾動(dòng)切換●電動(dòng)III型、I系列、EK系列●電動(dòng)II型一般，儀表控制器帶有自動(dòng)/手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，計(jì)算機(jī)控制時(shí)，也必須設(shè)置這樣的開(kāi)關(guān)教學(xué)進(jìn)程1.8.2控制系統(tǒng)整定目前基本控制器一般均為PID控制器（比例、積分、微分控制器）PID控制器整定，調(diào)節(jié)P、I、D參數(shù)，使得控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)達(dá)到滿意。一旦控制控制系統(tǒng)安裝到位，控制系統(tǒng)的品質(zhì)就取決于控制器的參數(shù)設(shè)置●整定的目的對(duì)象特性、控制方案、干擾的形式和大小、控制器參數(shù)整定選擇什么樣的控制系統(tǒng)性能指標(biāo)常見(jiàn)的，如4

5、：1衰減等，根據(jù)不同的實(shí)際情況，有所不同。教學(xué)進(jìn)程●整定方法兩類：理論計(jì)算和工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定●理論整定方法基于控制原理的計(jì)算方法（時(shí)域法、頻域法、根軌跡法等）例子：已知一廣義對(duì)象傳遞函數(shù)為：采用純比列控制器，過(guò)渡過(guò)程4:1衰減，求?。教學(xué)進(jìn)程●工程整定方法理論整定方法，必須要求已知各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，對(duì)于一般的實(shí)際問(wèn)題，難于滿足。另外，理論計(jì)算也比較煩瑣，工程上一般不采用。工程整定方法，直接在閉合的控制回路中對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。經(jīng)驗(yàn)方法，簡(jiǎn)單、方便，易于掌握，工程實(shí)際中廣泛采用。1.8.2控制系統(tǒng)整定教學(xué)進(jìn)程（1）臨界比例度法步驟：●系統(tǒng)閉環(huán)●TI最大

6、、TD最小（沒(méi)有積分、微分作用）●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐漸改變，每改變一次，通過(guò)設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾，觀察輸出Y的變化●若Y衰減振蕩，則繼續(xù)減小δ；若Y發(fā)散振蕩，則應(yīng)增大δ●當(dāng)Y出現(xiàn)等幅振蕩（臨界振蕩），此時(shí)δk稱為臨界比例度，振蕩周期Tk稱為臨界周期。工程整定方法1.8.2控制系統(tǒng)整定教學(xué)進(jìn)程有了δk和Tk后，按經(jīng)驗(yàn)公式確定δ、TI、TD，按此參數(shù)可使控制系統(tǒng)呈4：1衰減。若還有差距，可適當(dāng)調(diào)整δ1.8.2控制系統(tǒng)整定0tTk等幅振蕩曲線臨界周期教學(xué)進(jìn)程δ%TI，minTD，minP2δkPI2.2δk0.85TkPID1.7δk0.5

7、Tk0.13Tk1.8.2控制系統(tǒng)整定表1-5臨界比例度整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式臨界比例度法優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：有些實(shí)際系統(tǒng)不允許進(jìn)行等幅振蕩測(cè)試，另外，對(duì)象也必須是二階以上系統(tǒng)，或是一階加純滯后的對(duì)象，否則，不能出現(xiàn)振蕩。教學(xué)進(jìn)程（2）衰減曲線法與臨界法類似4：1衰減曲線：●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐漸改變，每改變一次，通過(guò)設(shè)定值的改變給控制系統(tǒng)施加階躍干擾，觀察輸出Y的變化●若Y衰減比大于4：1，則繼續(xù)減小δ；若小于4：1，則應(yīng)增大δ，直到出現(xiàn)4：1衰減振蕩，記錄此時(shí)比例度δs和振蕩周期Ts●按經(jīng)驗(yàn)公式確定δ