第五章 单回路控制系统设计.doc

第五章单回路控制系统设计
本章提要
过程控制系统设计概述
单回路控制系统方案设计
单回路控制系统整定
单回路控制系统投运
单回路控制系统设计原则应用举例
授课内容
第一节过程控制系统设计概述
单回路反馈控制系统---又称简单控制系统,是指由一个被控过程、一个检测变送器、。
单回路反馈控制系统组成方框图:
简单控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运,能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛,尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓,或者控制质量要求不太高的场合。
过程控制系统设计和应用的两个重要内容:控制方案的设计、调节器整定参数值的确定。
过程控制系统设计的一般要求:
过程控制系统是稳定的,且具有适当的稳定裕度。
系统应是一个衰减振荡过程,但过渡过程时间要短,余差要小。
过程控制系统设计的基本方法:
设计方法很多,主要有对数频率特性设计法、根轨迹设计法、系统参数优化的计算机辅助设计等。
过程控制系统统设计步骤:
建立被控过程的数学模型
选择控制方案
建立系统方框图
进行系统静态、动态特性分析计算
实验和仿真
过程控制系统设计的主要内容:
控制方案的设计:核心,包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。
工程设计:包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。
工程安装和仪表调校
调节器参数工程整定:保证系统运行在最佳状态。
第二节单回路控制系统方案设计
被控参数的选择
选取被控参数的一般原则为:
选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的,可直接测量的工艺参数为被控参数。
当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。
被控参数必须具有足够大的灵敏度。
被控参数的选择必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能。
控制参数的选择
需要正确选择控制参数、调节器调节规律和调节阀的特性。
当工艺上允许有几种控制参数可供选择时,可根据被控过程扰动通道和控制通道特性,对控制质量的影响作出合理的选择。所队正确选择控制参数就是正确选择控制通道的问题。
扰动作用-----由扰动通道对过程的被控参数产生影响,力图使被控参数偏离给定性
控制作用-----由控制通道对过程的被控参数起主导影响,抵消扰动影响,以使被控参数尽力维持在给定值。
在生产过程有几个控制参数可供选择时,一般希望控制通道克服扰动的校正能力要强,动态响应要比扰动通道快。
可由过程静态特性的分析(扰动通道静态放大倍数Kf、控制通道静态放大倍数Ko)、过程扰动通道动态特性的分析(时间常数Tf、时延τf、扰动作用点位置)、过程控制通道动态特性的分析(时间常数To、时延τ(包括纯时延τ0、容量时延τc)、时间常数匹配)确定各参数选择原则。
根据过程特性选择控制参数的一般原则:
控制通道参数选择:选择过程控制通道的放大系数Ko要适当大一些,时间常数To要适当小一些。纯时延τ0愈小愈好,在有纯时延τ0的情况下,τ0