过程控制重点 - 图文(2)

的阶跃响应曲线。

2．有些工艺对象不允许长时间施加较大幅度的扰动，那么施加脉宽为△t的方波脉冲，得到的响应曲线称为“方波响应”。

3．由阶跃响应曲线确定被控过程传递函数 大多数工业对象的特性可以用具有纯滞后的一阶或二阶惯性环节来近似描述：

G(s)?W(s)?Ke???s

T?s?1

解：

KG(s)?W(s)?e???s

(T1?s?1)(T2?s?1)⑴KQ1?Q2?Q3?A?dhdtd?hdt?y(?)； x0?Q1??Q2??Q3?A??Q2??h?h、?Q3?R2R3⑵T、?求取的作图法：S曲线的拐点做切线 ⑶T、?求取的计算法：

**R2?R3d?h11?Q?A???h（?）??h（A?s?）y(t1)?0.39、y（t2）?0.632；T?（2t2?t1），1??2t1?t2dtR2R3R2R3RR（/R2?R3）?hR?23?RR?Q1AR?s?1A23?s?1R2?R3H（s）K?Q（1s）T?s?1K?R?T?AR

2．（王5-10）下图液位过程，输入量为Q1，液位

5．4-2．测定动态特性的频域法

1．在对象的输入端加特定频率的正弦信号，同时记录输入和输出的稳定波形（幅度与相位）。在选定范围的各个频率点上重复上述测试，便可测得该对象的频率特性。

2．画出Nyquist图或Bode图，进而获得过程的传递函数

习题与补充题

1．（王5-9）下图液位过程，输入量为Q1，流出

R2R3R2?R3h2为被控参数，⑴列写液位过程的微分方程组；

⑵求出传递函数H2(s)/Q1(s)。

量为Q2、Q3，液位h为被控参数，水箱截面为A，

（厉：例题2-5）下图液位过程， Q1的变化量为

并设R2、R3为线性液阻。⑴列写液位过程的微分方程组；⑵画出液位过程的框图；⑶求出传递函数

输入量，液位h2的变化量为被控参数，⑴列写液位过程的微分方程组；⑵求出传递函数

H(s)/Q1(s)，并写出放大倍数K和时间常数T

的表达式。

H2(s)/Q1(s)。

m ⑴画出液位阶跃响应曲线

8 4 6 4 2 6 ⑵用一阶惯性环节加滞后近似描述该过程的动态特性，确定K、T、? 解： 系统G(s)

?K?e???s

T?s?1dhC11?q1?q2dth?h2q2?1R2dhC22?q2?q3dthq3?2R3K?

20?100；??60s；T?300?60?240s0.2第六章 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

1．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。

R3H2(s)?Q1(s)C1R2C2R3?s2?(C1R2?C2R3?C1R3)?s?1

3．（王：习题5-15，完善课题）某单容液位过程，如下图。贮罐中液位高度h为被控参数,流入贮罐的体积流量为q1，过程的输入量可通过阀门1的开度来改变；流出贮罐的体积流量q2为过程的干扰，其大小可以通过阀门2的开度来改变。当阶跃

2．控制系统工艺流程图

???20%时，实验测得响应数据如下

t/s h/c0 0 0020 12468111825304050600 0 0 0 0 040 0 0 0 0 0 0 0 3 6 511416181919

3．控制系统原理方框图

．．．2 8 0 ．14 ．．．．．．Gc(s)?Kc；扰动通道：Gf(s)?KfTf?s?1

⑴K0越大，被调参数对控制作用的反应越灵敏，系统的闭环稳定性越低。

Kf越大，干扰作用越强，稳态误差越大。

4．过程控制系统施工图

6．2．简单控制系统的设计

6．2-1．过程控制系统方案设计的基本要求、主要内容与设计步骤

1．过程控制系统方案设计的基本要求：生产过程对过程控制系统的要求可简要归纳为安全性、稳定性和经济性三个方面。

干扰进入系统的位置离被控变量检测点越远，则Tf 越大，

2．过程控制系统设计的主要内容：过程控制系统控制时最大偏差越小。

设计包括控制系统方案设计、工程设计、工程安装

6．2-3．检测环节、执行器及调节器正负作用选择 和仪表调校、调节器参数整定等四个主要内容。其中控制方案设计是控制系统设计的核心。 3．过程控制系统设计的步骤

⑴掌握生产工艺对控制系统的技术要求 ⑵建立被控过程的数学模型

⑶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。 ⑷控制设备选型 ⑸实验（或仿真）验证

6．2-2．被控参数与控制变量的选择

1．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；合理选择被控变量，关系到生产工艺能否达到稳定操作、保证质量、保证安全等目的。

2．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值。为了保证负反馈，必须正确选择调节器的正反作用。 数作为被控变量。 3．控制变量选择：

当某个环节的输入增加时，其输出也增加，称该环节为“正

把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量

作用”；反之，称为“反作用” 。

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。

过程（通道）：

按此定义： 变送器都是正作用

气开阀是正作用，气关阀是反作用 ⑵为了说明选择方法，先定义作用方向：

⑴负反馈控制系统的控制作用对被控变量的影响应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定保证生产设备安全的原则确定。

2．调节器正反作用的选择

⑵调节阀的流量特性选择：按补偿对象特性的原则选取。 ⑶调节阀的气开、气关作用方式选择：按控制信号中断时，⑴调节阀工作区间的选择：正常工况下，调节阀的开度应在15%～85%区间。据此原则计算、确定控制阀的口径尺寸。

1．执行器的选择

⑵干扰通道的惯性因子（Tf s+1）使干扰作用的影响缓慢。

K0越大，控制作用越强，稳态误差越小；

故应选放大系数大的变量作为控制变量。

Tf 越大，干扰对被控变量的影响越缓慢，越有利于控制。

广义对象GO(s)?KO；调节器为比例调节器：

被控对象有的正作用，有的反作用

TO?s?1控制器作用方向以测量输入与输出的关系定义：

正作用：测量值–给定值——增大、输出增大 反作用：给定值–测量值——增大、输出增大

⑶调节器正反作用的确定原则：保证系统构成负反馈；简单的判定方法：闭合回路中有奇数个反作用环节。

6．4．调节器参数的工程整定方法 6．4-0．

1．在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了，不能任意改变。只能通过控制器参数的工程整定，来调整控制系统的稳定性和控制

质量

4．稳定边界方法在下面两种情况下不宜采用：

2．控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使

⑴控制通道的时间常数很大、临界比例度过小时，调节阀控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的

容易游移于全开或全关位置，即接近处于位式控制状态，对生控制器的比例度P或?、积分时间TI和微分时间TD。

产工艺不利或不容许。例如，一个用燃料油加热的炉子，如果

3．控制器参数整定的方法很多，主要有两（三？）大类，阀门发生全关状态就要熄火。

一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法（和自整定法！⑵工艺上的约束条件严格时，） 等幅振荡将影响生产的安全。

4．工程整定法是在已经投运的实际控制系统中，通过试验6．4-2．衰减曲线法

或探索，来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人员1．衰减曲线法属于闭环整定方法，需寻找最佳衰减振荡状在现场经常使用的。

6．4-1．稳定边界法（临界比例度法）

态。

2．整定过程、步骤：

1．属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统所得的临界振⑴ 置调节器TI? ?，TD=0，比例度P或? ?较大值，荡试验数据：临界比例度Pm（?K）和振荡周期Tm（TK），

将系统投入运行。 按经验公式计算从而求出调节器的整定参数。

⑵在稳定状态下，改变阶跃给定值（通常以5%左右为宜），

观察调节过程曲线。 2．整定过程、步骤：（1） 置调节器TI? ?，TD=0，比

⑶适当改变比例度，重复上述实验，到出现满意的衰减曲

例度P或? ?较大值，将系统投入运行。（2） 逐渐减小

P或? ，加干扰观察，直到出现等幅减振荡为止。记录此时

的临界比例度Pm（?K）和振荡周期Tm（TK）。

3．稳定边界法整定参数计算表

线为止。

6．4-3．响应曲线法

1．响应曲线法属于开环整定方法。以被控对象控制通道的

⑷n阶跃响应为依据，通过经验公式求取调节器的最佳参数整定TS；?4：1时，记下此时的比例度PS（?S）及周期

值。

）及上升时间Tr2．方法：不加控制作用，作控制通道特性曲线。

n?10：1时，记下此时的比例度PS（?S（TP）

⑸按表（n?4：1）或按表（n?10：1）计算、求得各种

调节规律时的整定参数。

3．根据实验所得响应曲线，把广义对象当作有纯滞后的一阶惯性环节：

G0(s)?Koe??osTo?s?1另有版本写成：

G0(s)?

Ko1/?e??os?e??s

To?s?1To?s?1找出广义对象的特性参数K0、T0、?0

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库过程控制重点 - 图文(2)在线全文阅读。