過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表：第6章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

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1、過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成指由一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制指由一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。第第6 6章章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定TC206后續(xù)字母表示儀表功能后續(xù)字母表示儀表功能第第1位數(shù)字表示工段號(hào)位數(shù)字表示工段號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)第第1位字母表示被控參數(shù)位字母表示被控參數(shù) LC TT儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制系統(tǒng)原理方框圖控制

2、系統(tǒng)原理方框圖給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象操作量操作量被控變量被控變量干擾干擾熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖在工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖上，按流程順序標(biāo)出相應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖上，按流程順序標(biāo)出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等，便構(gòu)成了管道及儀表流程圖護(hù)系統(tǒng)等，便構(gòu)成了管道及儀表流程圖(Pipeline Instrument Dr

3、awing,簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)P&ID圖），又稱(chēng)帶控制圖），又稱(chēng)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖點(diǎn)的工藝流程圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1.過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求 生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為安全性、穩(wěn)定性安全性、穩(wěn)定性和和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。三個(gè)方面。安全性安全性過(guò)程控制系統(tǒng)能確保人員和設(shè)備的安全過(guò)程控制系統(tǒng)能確保人員和設(shè)備的安全是對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)最重要也最基本的要求。通常采是對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)最重要也最基本的要求。通常采用參數(shù)越限報(bào)警、事故報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)等措施來(lái)保

4、用參數(shù)越限報(bào)警、事故報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)等措施來(lái)保證。證。穩(wěn)定性穩(wěn)定性是過(guò)程控制系統(tǒng)保證生產(chǎn)過(guò)程正常工作是過(guò)程控制系統(tǒng)保證生產(chǎn)過(guò)程正常工作的必要條件。的必要條件。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定程設(shè)計(jì)、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定等四等四個(gè)主要內(nèi)容。個(gè)主要內(nèi)容。控制方案設(shè)計(jì)控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)在控制方案正確設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在控制方案正確設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

5、上進(jìn)行的，它包括儀表選型、現(xiàn)場(chǎng)儀表與設(shè)備安裝位置確定、控它包括儀表選型、現(xiàn)場(chǎng)儀表與設(shè)備安裝位置確定、控制室操作臺(tái)和儀表盤(pán)設(shè)計(jì)、供電與供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信制室操作臺(tái)和儀表盤(pán)設(shè)計(jì)、供電與供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。號(hào)及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)設(shè)備安裝系統(tǒng)設(shè)備安裝正確安裝保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。正確安裝保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。調(diào)節(jié)器參數(shù)整定調(diào)節(jié)器參數(shù)整定系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)的重要步驟，系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)的重要步驟，是過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。是過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)

6、控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與性能指）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與性能指標(biāo)標(biāo)2）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型3）確定控制方案）確定控制方案 包括控制方式和系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的確定，是包括控制方式和系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的確定，是過(guò)程過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。4）控制設(shè)備選型）控制設(shè)備選型5）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2被控參數(shù)與控制變量的選擇被控參數(shù)與控制變量的選擇6.2.2.1被控參數(shù)的選擇被控參數(shù)的選擇被控變量被控變量生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化

7、）的變量。持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。合理選擇被控變量，關(guān)系到生產(chǎn)工藝能否達(dá)合理選擇被控變量，關(guān)系到生產(chǎn)工藝能否達(dá)到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。被控變量的選擇依據(jù)：被控變量的選擇依據(jù)：1 1、根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，找出影響生產(chǎn)的關(guān)、根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，找出影響生產(chǎn)的關(guān)鍵變量作為被控變量鍵變量作為被控變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1 儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)工藝要求儲(chǔ)槽液位穩(wěn)定。那么設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)工藝要求儲(chǔ)槽液位穩(wěn)定。那么設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)就應(yīng)以?xún)?chǔ)槽液位為被控變量。就應(yīng)以?xún)?chǔ)槽液位為被控變量。LC TTh過(guò)程控制系統(tǒng)

8、與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2 換熱器出口溫度控制系統(tǒng)換熱器出口溫度控制系統(tǒng)工藝要求出口溫度為定值。那么設(shè)計(jì)的控制系工藝要求出口溫度為定值。那么設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2、當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)作為被控變量時(shí)，、當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)作為被控變量時(shí)，應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)作為被控變量。參數(shù)作為被控變量。例例3 化工的精餾物純化工的精餾物純度控制系統(tǒng)度控制系統(tǒng)精

9、餾工藝是利用被分精餾工藝是利用被分離物中各組分的揮發(fā)溫度離物中各組分的揮發(fā)溫度不同，將各組分分離。不同，將各組分分離。如圖將苯如圖將苯甲苯混合甲苯混合液進(jìn)行分離。液進(jìn)行分離。苯苯甲苯甲苯苯苯甲苯甲苯 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 該精餾塔的工藝該精餾塔的工藝要求是要使塔頂（或塔要求是要使塔頂（或塔底）餾出物達(dá)到規(guī)定的底）餾出物達(dá)到規(guī)定的純度。按照被控變量的純度。按照被控變量的選擇原則選擇原則1，塔頂（或，塔頂（或塔底）餾出物的組分應(yīng)塔底）餾出物的組分應(yīng)作為被控變量。作為被控變量。但是，沒(méi)有合適但是，沒(méi)有合適的儀表在線檢測(cè)餾出物的儀表在線檢測(cè)餾出物的純度，則不能直接作的純度，

10、則不能直接作為被控變量。為被控變量。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章只好在與餾出物的只好在與餾出物的純度有單值關(guān)系的工藝純度有單值關(guān)系的工藝參數(shù)中，找出合適的變參數(shù)中，找出合適的變量作為被控變量，進(jìn)行量作為被控變量，進(jìn)行間接參數(shù)控制。間接參數(shù)控制。經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度都塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度都對(duì)餾出物純度有影響。對(duì)餾出物純度有影響。需要對(duì)二者進(jìn)行比較試需要對(duì)二者進(jìn)行比較試驗(yàn)，選出一個(gè)合適的變驗(yàn)，選出一個(gè)合適的變量。量。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章間接控制變量的確定間接控制變量的確定

11、經(jīng)試驗(yàn)得出，塔頂餾出物苯的濃度分別與壓力經(jīng)試驗(yàn)得出，塔頂餾出物苯的濃度分別與壓力和溫度有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。（塔底餾出物甲苯也一樣）和溫度有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。（塔底餾出物甲苯也一樣）從工藝合理性考慮，選擇溫度作為被控變量。從工藝合理性考慮，選擇溫度作為被控變量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3 3、被控變量必須有足夠大的靈敏度、被控變量必須有足夠大的靈敏度被控變量必須靈敏，容易被測(cè)量。被控變量必須靈敏，容易被測(cè)量。4、選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性上例中，選擇塔內(nèi)溫度作被控變量，就是考上例中，選擇塔內(nèi)溫度作被控變量，就是考慮了工藝上，塔內(nèi)壓力是最佳

12、分離效率控制系統(tǒng)的慮了工藝上，塔內(nèi)壓力是最佳分離效率控制系統(tǒng)的被控變量。被控變量。上例中，若塔頂、塔底的產(chǎn)品純度都分別設(shè)上例中，若塔頂、塔底的產(chǎn)品純度都分別設(shè)置溫控系統(tǒng)，會(huì)相互干擾，存在關(guān)聯(lián)。因此，若采置溫控系統(tǒng)，會(huì)相互干擾，存在關(guān)聯(lián)。因此，若采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，只能設(shè)置一個(gè)溫控系統(tǒng)，保證塔用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，只能設(shè)置一個(gè)溫控系統(tǒng)，保證塔頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2.2控制變量選擇控制變量選擇把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱(chēng)為作用的變量稱(chēng)為控制變量控制變量或或操縱

13、變量操縱變量。最常見(jiàn)的操。最常見(jiàn)的操縱變量是介質(zhì)的流量，也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量是介質(zhì)的流量，也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量的?？v變量的。LC TTh過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制變量的確定控制變量的確定被控變量選定以后，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行分析，找出被控變量選定以后，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行分析，找出所有影響被控變量的因素。在這些變量中，有些是所有影響被控變量的因素。在這些變量中，有些是可控的，有些是不可控的?？煽氐?，有些是不可控的。q在諸多影響被控變量的因素中選擇一個(gè)對(duì)被控在諸多影響被控變量的因素中選擇一個(gè)對(duì)被控變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量；變量影響顯著且便于控制的變

14、量，作為控制變量；q其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。被控變量被控變量影響變量影響變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)影響的分析：對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)影響的分析：1過(guò)程（通道）靜態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響過(guò)程（通道）靜態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等效框圖。如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等效框圖。Gc(s)控制器的傳遞函數(shù)；控制器的傳遞函數(shù)；Go(s)廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；Gf(s)擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)。擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)。Gc(s)Gf(s)Go

15、(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 被控參數(shù)被控參數(shù)y(t)受到設(shè)定信號(hào)受到設(shè)定信號(hào)x(t)和干擾信號(hào)和干擾信號(hào)f(t)的的共同影響：共同影響：000()()()()X()()1()()1()()fcccGsGs GsY ssFsGs GsGs Gs干擾通道干擾通道控制通道控制通道 Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章代入系統(tǒng)偏差公式中：代入系統(tǒng)偏差公式中：)()()(sYsXsE將將可見(jiàn)，控制通道偏差和干擾通道偏差的傳函分母可見(jiàn)，控制通道偏差和干擾通道偏差的傳函分母是一樣的。將是一樣

16、的。將Gc(s)、Go(s)代入：代入：11sTK)s(GK)s(GsTK)s(Gfffccooo)()()()()(1)()()()(11)(sEsEsFsGsGsGsXsGsGsEfxocfoc+=+=11sTK)s(GK)s(GsTK)s(Gfffccooo000()()()()X()()1()()1()()fcccGsGs GsY ssFsGs GsGs Gs過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章)()1(1)()()(11)(sXKKsTsTsXsGsGsEcoooocx+=+=)()1()1)(1()1()()()(1)()(sFsTKKsTsTsTKsFsGsGsGsE

17、fcofoofocff+=+=(1)當(dāng)當(dāng)f(t)=0,x(t)單位階躍變化時(shí)單位階躍變化時(shí)sKKsTsTsEsEcx111)()(000cxstKKssEtee0011)(lim)(lim)(過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章K0越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越?。辉酱?，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越??；K0越大，被控變量對(duì)控制作用的反應(yīng)越靈敏，系越大，被控變量對(duì)控制作用的反應(yīng)越靈敏，系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越低。統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越低。Kf越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。故應(yīng)選控制通道放大系數(shù)故應(yīng)選控制通道放大系數(shù)K0大、干擾通道大、干擾通道Kf小的小的變量作為

18、控制變量。變量作為控制變量。ssTKKsTsTKsEsEfcff1)1)(1()1()()(000(2)當(dāng)當(dāng)x(t)=0,f(t)作單位階躍擾動(dòng)時(shí)作單位階躍擾動(dòng)時(shí)cffstKKKssEtee001)(lim)(lim)(過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2過(guò)程（通道）動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響過(guò)程（通道）動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響1）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響f()(1)Y(s)()()1()()(1)(1)(1)ffocoofocfG sK T sF sF sG s G sT sT sK K T s干擾通道的慣性因子（干擾通道的慣性因子（Tf

19、 s+1）使干擾作用）使干擾作用的的影響緩慢影響緩慢。vTf 越大，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越有越大，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越有利于控制。利于控制。v干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，則則Tf 越大，控制時(shí)最大偏差越小。越大，控制時(shí)最大偏差越小。f()(1)Y(s)()()1()()(1)(1)(1)ffocoofocfG sK T sF sF sG s G sT sT sK K T s過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例：例：某控制系統(tǒng)中，干擾某控制系統(tǒng)中，干擾f1、f2、f3分別在三個(gè)分別在三個(gè)位置進(jìn)入系統(tǒng)。干擾離被控變

20、量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，則干位置進(jìn)入系統(tǒng)。干擾離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，則干擾通道的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越慢。擾通道的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越慢。010203f30G(s)G(s)G(s)Y()()1()()csF sGs Gs0201012100G()G(s)()()()1()()1()()ccsGsFsF sGs GsGs Gs過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 f1(t)通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化速度通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化速度快；當(dāng)控制作用見(jiàn)效時(shí)，被調(diào)參數(shù)已經(jīng)變化較大快；當(dāng)控制作用見(jiàn)效時(shí)，被調(diào)參數(shù)已經(jīng)變化較大造成動(dòng)態(tài)偏差較大。造成動(dòng)態(tài)偏差較大。所以擾動(dòng)進(jìn)

21、入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)越所以擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，干擾對(duì)被控參數(shù)影響越小遠(yuǎn)，干擾對(duì)被控參數(shù)影響越小。y(t)yk(t)tyyk(t)yy(t)tyk(t)yy(t)t過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 因?yàn)椋驗(yàn)?，f 使干擾對(duì)被使干擾對(duì)被控變量的影響推遲了控變量的影響推遲了f 時(shí)間時(shí)間，則控制作用也推遲則控制作用也推遲f 時(shí)間時(shí)間，整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲時(shí)間時(shí)間f，但控制品質(zhì)未變。但控制品質(zhì)未變。v干擾通道純滯后干擾通道純滯后f不影響控制質(zhì)量。不影響控制質(zhì)量。f()(1)Y(s)()()1()()(1)(1)(1)ffocoofocf

22、G sK T sF sF sG s G sT sT sK K T s含有含有e f s過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響(1)系統(tǒng)控制性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)控制性能評(píng)價(jià)控制通道的放大倍數(shù)控制通道的放大倍數(shù)K0越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，但控制通越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，但控制通道選定之后，道選定之后，K0一般是不能改變的。如果將控制器的放一般是不能改變的。如果將控制器的放大倍數(shù)大倍數(shù)Kc包括進(jìn)來(lái)，控制通道的靜態(tài)放大倍數(shù)變成包括進(jìn)來(lái)，控制通道的靜態(tài)放大倍數(shù)變成KcK0,通過(guò)增加通過(guò)增加Kc可增加控制通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。可增加控制通道的

23、靜態(tài)放大倍數(shù)。設(shè)控制系統(tǒng)的臨界放大倍數(shù)是設(shè)控制系統(tǒng)的臨界放大倍數(shù)是Kmax,臨界震蕩頻率臨界震蕩頻率 ，Kmax與與 的乘積的乘積 在一定程度上代表了被控在一定程度上代表了被控過(guò)程的性能。過(guò)程的性能。Kmax越大，控制器的靜態(tài)放大倍數(shù)越大，控制器的靜態(tài)放大倍數(shù)Kc可選可選范圍的上限越大范圍的上限越大,Kc越大，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。同樣越大，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。同樣的的 越大，控制系統(tǒng)可選的工作頻率越大，控制系統(tǒng)可選的工作頻率 越大，過(guò)度過(guò)程越大，過(guò)度過(guò)程越快。因此，越快。因此，越大表明系統(tǒng)的控制性能越好。越大表明系統(tǒng)的控制性能越好。maxmaxmax.Kmaxmaxcmaxmax.K過(guò)程控制系

24、統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章tGCGVGO2GFGmfreGO1yv控制通道控制通道G01的時(shí)間常的時(shí)間常數(shù)數(shù)T01增大，使控制速度變?cè)龃?，使控制速度變慢，最大偏差增大。慢，最大偏差增大。vG02是控制、干擾共用是控制、干擾共用通道，通道，T02不影響最大偏差不影響最大偏差y2(t)yk(t)yy1(t)(2)控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T0對(duì)控制品質(zhì)的影響對(duì)控制品質(zhì)的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章y2(t)yk(t)tyy1(t)01控制通道滯后控制通道滯后0對(duì)系統(tǒng)的影響對(duì)系統(tǒng)的影響v 控制通道控制通道G01的純滯后的純滯后，使控，使控制作用滯后制作用滯后

25、01到達(dá)，造成控制到達(dá)，造成控制偏差增大。偏差增大。v G02是控制、干擾共用通道，是控制、干擾共用通道，干擾作用滯后干擾作用滯后02產(chǎn)生，但控制產(chǎn)生，但控制作用再滯后作用再滯后02到達(dá)，同樣造成控到達(dá)，同樣造成控制偏差增大。制偏差增大。y2(t)yk(t)tyy1(t)2 20202GCGVGO2GFGmfreGO1y過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 因此，控制通道時(shí)間常數(shù)因此，控制通道時(shí)間常數(shù)T0 小一些好。表明控小一些好。表明控制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制。制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制。控制通道純滯后控制通道純滯后0越小越好。越小越好。0會(huì)使控制時(shí)間會(huì)

26、使控制時(shí)間延長(zhǎng)、最大偏差增大。延長(zhǎng)、最大偏差增大?？刂谱兞康倪x擇原則：控制變量的選擇原則：1、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。變量。2、控制變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影、控制變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影響靈敏。因此，控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常響靈敏。因此，控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常數(shù)小、純滯后越小越好。數(shù)小、純滯后越小越好。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3、為使其他干擾對(duì)被控變量的影響減小，應(yīng)使干擾通、為使其他干擾對(duì)被控變量的影響減小，應(yīng)使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小、時(shí)間常數(shù)盡可能大，擾動(dòng)引道的放大系數(shù)盡

27、可能小、時(shí)間常數(shù)盡可能大，擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離被控變量，盡可能靠近調(diào)節(jié)閥。入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離被控變量，盡可能靠近調(diào)節(jié)閥。4、被控過(guò)程存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，在選擇設(shè)備及控制參、被控過(guò)程存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，在選擇設(shè)備及控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大很多，同時(shí)注意減少其他時(shí)間常數(shù)。比其他時(shí)間常數(shù)大很多，同時(shí)注意減少其他時(shí)間常數(shù)?？刂破?、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于被控制器、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于被控過(guò)程中最大的時(shí)間常數(shù)?？剡^(guò)程中最大的時(shí)間常數(shù)。5、選擇控制變量時(shí)，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)效、選擇

28、控制變量時(shí)，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)效率及生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。率及生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1中，影響儲(chǔ)槽液位的主要因素有：液體流入中，影響儲(chǔ)槽液位的主要因素有：液體流入量和液體流出量。這兩個(gè)變量影響力相當(dāng)，顯然，量和液體流出量。這兩個(gè)變量影響力相當(dāng)，顯然，液體流出量可控。故選液體流出量作為控制變量。液體流出量可控。故選液體流出量作為控制變量。LC TThQiQo過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2中，影響中，影響出口溫度出口溫度的主要因素有：載熱介的主要因素有：載熱介質(zhì)溫度、載熱介質(zhì)流量、冷物料溫度、冷物料流量質(zhì)溫度、載熱介質(zhì)流量

29、、冷物料溫度、冷物料流量等等。顯然，。顯然，載熱介質(zhì)流量影響力最大且可控。故選載熱介質(zhì)流量影響力最大且可控。故選載熱介質(zhì)流量作為控制變量。載熱介質(zhì)流量作為控制變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TCQrQiTiTr過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例3中，若選擇提餾段某塊塔板（靈敏板）的中，若選擇提餾段某塊塔板（靈敏板）的溫度作為被控變量。那么，影響靈敏板溫度溫度作為被控變量。那么，影響靈敏板溫度T靈靈的因的因素主要有：素主要有：TT進(jìn)料的流量（進(jìn)料的流量（Q入入）、）、進(jìn)料的成分（進(jìn)料的成分（x入入）、）、進(jìn)料的溫度（進(jìn)料的溫度（T入入），）

30、，回流的流量（回流的流量（Q回回）、）、回流的溫度（回流的溫度（T回回），），加熱蒸汽流量（加熱蒸汽流量（Q蒸蒸）、）、冷凝器冷卻溫度等。冷凝器冷卻溫度等。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類(lèi)：這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類(lèi)：回流量和蒸汽流量為可控因素回流量和蒸汽流量為可控因素其它基本為不可控因素其它基本為不可控因素 TT過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章1、蒸汽流量對(duì)提餾、蒸汽流量對(duì)提餾段溫度影響比回流量段溫度影響比回流量對(duì)提餾段溫度影響更對(duì)提餾段溫度影響更迅速、更顯著。迅速、更顯著。2、從節(jié)能角度來(lái)講，、從節(jié)能角度來(lái)

31、講，控制蒸汽流量比控制控制蒸汽流量比控制回流量消耗的能量要回流量消耗的能量要小。小。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篢T過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3檢測(cè)環(huán)節(jié)、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)器正負(fù)作用選擇檢測(cè)環(huán)節(jié)、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)器正負(fù)作用選擇 6.2.3.1傳感器、變送器選擇傳感器、變送器選擇傳感器與變送器的選擇傳感器與變送器的選擇主要主要根據(jù)根據(jù)被檢測(cè)參數(shù)被檢測(cè)參數(shù)的性質(zhì)的性質(zhì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體功能總體功能要求來(lái)決定。要求來(lái)決定。1按照生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，首先確定傳感器與變按照生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，首先確

32、定傳感器與變送器合適的測(cè)量范圍（量程）與精度等級(jí)。送器合適的測(cè)量范圍（量程）與精度等級(jí)。2測(cè)量?jī)x表反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。應(yīng)盡可能選測(cè)量?jī)x表反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。應(yīng)盡可能選擇時(shí)間常數(shù)小的傳感器、變送器。擇時(shí)間常數(shù)小的傳感器、變送器。OtOtTmTmx(t)y(t)x(t)y(t)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成對(duì)象純滯后合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成對(duì)象純滯后0圖圖6.15 pH值控制系統(tǒng)圖值控制系統(tǒng)圖 pHT LT LC pHC中和槽中和槽貯酸槽貯酸槽l04測(cè)量信號(hào)的處理測(cè)量信號(hào)的處理 測(cè)量信號(hào)的校正與補(bǔ)償、測(cè)量噪聲的抑制、測(cè)測(cè)量信號(hào)的校正與補(bǔ)償

33、、測(cè)量噪聲的抑制、測(cè)量信號(hào)的線性化處理。量信號(hào)的線性化處理。盡量將傳感器安裝在能夠直接代表生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)的位置盡量將傳感器安裝在能夠直接代表生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)的位置過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 6.2.3.2執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器的選擇1調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇 正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)在正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)在15%85%區(qū)區(qū)間。據(jù)此原則計(jì)算、確定控制閥的口徑尺寸。間。據(jù)此原則計(jì)算、確定控制閥的口徑尺寸。2調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取。按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取。3調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)作用方式選擇調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)作用方式選擇 按

34、控制信號(hào)中斷時(shí)，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則按控制信號(hào)中斷時(shí)，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則確定。確定。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)作用方式的選擇主要以不同生產(chǎn)工藝調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)作用方式的選擇主要以不同生產(chǎn)工藝條件下，人員安全、生產(chǎn)安全、系統(tǒng)及設(shè)備安全的條件下，人員安全、生產(chǎn)安全、系統(tǒng)及設(shè)備安全的需要為首要依據(jù)需要為首要依據(jù)。一般根據(jù)以下原則選擇：。一般根據(jù)以下原則選擇：(1)人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備的安全原則人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備的安全原則(2)保證產(chǎn)品質(zhì)量原則保證產(chǎn)品質(zhì)量原則(3)減少原料和動(dòng)力浪費(fèi)的經(jīng)濟(jì)原則減少原料和動(dòng)力浪費(fèi)的經(jīng)濟(jì)原則(4)基于介質(zhì)特點(diǎn)的工藝設(shè)備安全原則基于介質(zhì)

35、特點(diǎn)的工藝設(shè)備安全原則過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥 *氣開(kāi)閥：氣開(kāi)閥：pc f (“有氣則開(kāi)有氣則開(kāi)”)*氣關(guān)閥：氣關(guān)閥：pc f (“有氣則關(guān)有氣則關(guān)”)無(wú)氣源無(wú)氣源(pc=0)時(shí)時(shí)，氣開(kāi)閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開(kāi)氣開(kāi)閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開(kāi)。氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥的選擇原則氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥的選擇原則 *若無(wú)氣源時(shí)若無(wú)氣源時(shí)，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開(kāi)閥希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開(kāi)閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無(wú)氣源時(shí)，希望閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無(wú)氣源時(shí)，希望閥全開(kāi)，則應(yīng)選擇氣關(guān)閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。全開(kāi)，則應(yīng)選擇氣關(guān)閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系

36、統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3.3調(diào)節(jié)器正反作用的選擇調(diào)節(jié)器正反作用的選擇負(fù)反饋控制系統(tǒng)的控制作用對(duì)被控變量的影響負(fù)反饋控制系統(tǒng)的控制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對(duì)被控變量的影響相反，才能使被控應(yīng)與干擾作用對(duì)被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復(fù)到給定值。為了保證負(fù)反饋，必須正確變量值回復(fù)到給定值。為了保證負(fù)反饋，必須正確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象操作量操作量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章為了說(shuō)明選擇方法，先定義作用方向：為了說(shuō)明選擇方法，先定義作用方向：當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)

37、的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，稱(chēng)該當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，稱(chēng)該環(huán)節(jié)為環(huán)節(jié)為“正作用正作用”；反之，稱(chēng)為；反之，稱(chēng)為“反作用反作用”。按此定義：按此定義：q變送器都是正作用變送器都是正作用q氣開(kāi)閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用氣開(kāi)閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用q被控對(duì)象有的正作用，有的反作用被控對(duì)象有的正作用，有的反作用q控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制系統(tǒng)中，各個(gè)環(huán)節(jié)的作用方向組合不當(dāng)控制系統(tǒng)中，各個(gè)環(huán)節(jié)的作用方向組合不當(dāng)?shù)脑?，?huì)使系統(tǒng)構(gòu)成正反饋，不但不能起控制作用，的話，會(huì)使系統(tǒng)構(gòu)成正反

38、饋，不但不能起控制作用，反而會(huì)破壞生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定。反而會(huì)破壞生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定。因?yàn)閳?zhí)行器和對(duì)象有正、反作用，為了保證控因?yàn)閳?zhí)行器和對(duì)象有正、反作用，為了保證控制系統(tǒng)負(fù)反饋，調(diào)節(jié)器必須有正、反作用之調(diào)整。制系統(tǒng)負(fù)反饋，調(diào)節(jié)器必須有正、反作用之調(diào)整。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值正作用正作用反作用反作用正作用正作用正作用正作用過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋 簡(jiǎn)單的判定方法：簡(jiǎn)單的判定方法：閉合回閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。

39、路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值反作用反作用正作用正作用正作用正作用正作用正作用過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗(yàn)證：負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻燃料壓力設(shè)某時(shí)刻燃料壓力燃料流量燃料流量爐溫爐溫出料溫度出料溫度TC輸入輸入 TC輸出輸出閥關(guān)小閥關(guān)小爐溫爐溫出料溫度出料溫度TTTC反反正正正正正正燃料燃料出料出料過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)LTLCM正正正正正正反反出料負(fù)反饋驗(yàn)

40、證：負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量液位液位LC輸入輸入LC輸出輸出閥開(kāi)大閥開(kāi)大出料量出料量液位液位過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇 確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案時(shí)，要根據(jù)對(duì)象的特性和工確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案時(shí)，要根據(jù)對(duì)象的特性和工藝要求，選擇合適的調(diào)節(jié)規(guī)律，使組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)滿藝要求，選擇合適的調(diào)節(jié)規(guī)律，使組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)滿足預(yù)期的品質(zhì)指標(biāo)。足預(yù)期的品質(zhì)指標(biāo)。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律，即它的輸出量與輸入量（偏調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律，即它的輸出量與輸入量（偏差值）之間的函數(shù)關(guān)系。差值）之間的函數(shù)關(guān)系。P=f(e)-e-測(cè)

41、量值 給定值給定值 測(cè)量值調(diào)節(jié)器的作用是根據(jù)偏差，按規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器的作用是根據(jù)偏差，按規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)產(chǎn)生輸出信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。節(jié)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析 要正確地選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須理解各種調(diào)要正確地選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須理解各種調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響。節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響。最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)規(guī)律是位式調(diào)節(jié)規(guī)律。最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)規(guī)律是位式調(diào)節(jié)規(guī)律。根據(jù)偏差根據(jù)偏差 e 的正、負(fù)，調(diào)節(jié)器輸出只有兩個(gè)位的正、負(fù)，調(diào)節(jié)器輸出只有兩個(gè)位置：置：

42、0或或100%。0 e100%調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器輸出兩位式調(diào)節(jié)的特性?xún)晌皇秸{(diào)節(jié)的特性位式調(diào)節(jié)下，被控參數(shù)不位式調(diào)節(jié)下，被控參數(shù)不能穩(wěn)定在給定值上。要獲得平能穩(wěn)定在給定值上。要獲得平穩(wěn)的高精度的調(diào)節(jié)，必須采用穩(wěn)的高精度的調(diào)節(jié)，必須采用連續(xù)調(diào)節(jié)規(guī)律。連續(xù)調(diào)節(jié)規(guī)律。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章要使控制過(guò)程平穩(wěn)準(zhǔn)確，必須使用輸出值能連要使控制過(guò)程平穩(wěn)準(zhǔn)確，必須使用輸出值能連續(xù)變化的調(diào)節(jié)器，采用比例續(xù)變化的調(diào)節(jié)器，采用比例(P)，微分，微分(D)、積分、積分(I)等算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。等算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。6.3.1.1比例（比例（P）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響比例調(diào)節(jié)器輸

43、出變化量比例調(diào)節(jié)器輸出變化量u(t)隨輸入偏差隨輸入偏差e(t)成比成比例關(guān)系：例關(guān)系：U()1G()E()PsssP比例度。比例度。1u(t)e(t)P比例度就是控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的比例度就是控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之比。輸出相對(duì)變化值之比。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例 自力式水位比例控制系統(tǒng)自力式水位比例控制系統(tǒng)浮球?yàn)樗粋鞲衅?，杠桿為控制器，活塞閥為浮球?yàn)樗粋鞲衅?，杠桿為控制器，活塞閥為執(zhí)行器。如果某時(shí)刻執(zhí)行器。如果某時(shí)刻Q2加大，造成水位下降，則浮加大，造成水位下降，則浮球帶動(dòng)活塞提高，使球帶動(dòng)活塞提高，使Q1加大阻止水位

44、下降。加大阻止水位下降。杠桿杠桿a、b之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。eabub1ueeaP 如果如果e=0，則活塞無(wú)，則活塞無(wú)法提高，法提高，Q1無(wú)法加大，調(diào)無(wú)法加大，調(diào)節(jié)無(wú)法進(jìn)行。節(jié)無(wú)法進(jìn)行。u過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章比例度的物理意義：比例度的物理意義：比例度比例度P是放大倍數(shù)是放大倍數(shù)KC的倒數(shù)的倒數(shù)，其大小決定比例其大小決定比例控制作用的強(qiáng)弱?？刂谱饔玫膹?qiáng)弱。P越小，控制作用越強(qiáng)、系統(tǒng)調(diào)節(jié)越快、系統(tǒng)穩(wěn)越小，控制作用越強(qiáng)、系統(tǒng)調(diào)節(jié)越快、系統(tǒng)穩(wěn)定性越小。定性越小。P越小，控制余差越小。越小，控制余差越小。1u(t)e(t)Pq比例度比例度

45、P對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 振蕩逐漸加劇振蕩逐漸加劇PPPPPuuuuu P越小，控制過(guò)程曲線越小，控制過(guò)程曲線越振蕩，周期縮短。越振蕩，周期縮短。P越大，控制過(guò)程曲線越大，控制過(guò)程曲線越平穩(wěn)，但控制過(guò)程時(shí)越平穩(wěn)，但控制過(guò)程時(shí)間越長(zhǎng)，余差也越大。間越長(zhǎng)，余差也越大。出現(xiàn)等幅振蕩，這時(shí)的出現(xiàn)等幅振蕩，這時(shí)的比例度稱(chēng)為臨界比例度比例度稱(chēng)為臨界比例度Pmin，振蕩頻率稱(chēng)為臨，振蕩頻率稱(chēng)為臨界振蕩頻率界振蕩頻率M過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 q系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)（又稱(chēng)可控性指標(biāo)）系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)（又稱(chēng)可控性指標(biāo)）調(diào)節(jié)過(guò)程的概貌主

46、要由四個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量：調(diào)節(jié)過(guò)程的概貌主要由四個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量：1.1.衰減率：反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性衰減率：反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.2.振蕩頻率：反映調(diào)節(jié)速度振蕩頻率：反映調(diào)節(jié)速度3.3.余差：反映穩(wěn)態(tài)精度余差：反映穩(wěn)態(tài)精度4.4.最大動(dòng)態(tài)偏差：反映動(dòng)態(tài)精度最大動(dòng)態(tài)偏差：反映動(dòng)態(tài)精度上述指標(biāo)的提高是有限度的，受制于控制系統(tǒng)上述指標(biāo)的提高是有限度的，受制于控制系統(tǒng)的的臨界比例度臨界比例度Pmin 和臨界振蕩頻率和臨界振蕩頻率M而被控對(duì)象的特性決定了控制系統(tǒng)而被控對(duì)象的特性決定了控制系統(tǒng)Pmin 和和M 的大小。的大小。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章臨界比例度臨界比例度Pmin的倒數(shù)是臨

47、界放大倍數(shù)的倒數(shù)是臨界放大倍數(shù)KmaxKmax與與M的乘積的乘積KmaxM在一定程度上代表了在一定程度上代表了被控過(guò)程的控制性能。被控過(guò)程的控制性能。KmaxM越大，意味著：越大，意味著：1.控制器放大系數(shù)控制器放大系數(shù)Kc的可選上限越大（的可選上限越大（P的下限的下限越?。瑒t系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。越小），則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。2.控制系統(tǒng)可選的工作頻率控制系統(tǒng)可選的工作頻率c越大，則過(guò)渡過(guò)程越大，則過(guò)渡過(guò)程越快。越快。因此，因此，KmaxM作為調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，作為調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，越大表明系越大表明系統(tǒng)的控制性能越好。統(tǒng)的控制性能越好?？煽捎糜诠こ躺系暮?jiǎn)便判斷。用于工程上的簡(jiǎn)便判斷。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表

48、過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v 比例控制的特點(diǎn)比例控制的特點(diǎn)q控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。q控制結(jié)果控制結(jié)果存在余差。如果被調(diào)量偏差為零，調(diào)存在余差。如果被調(diào)量偏差為零，調(diào)節(jié)器的輸出也就為零節(jié)器的輸出也就為零 u=e/P即調(diào)節(jié)作用是以偏差存在為前提條件，不可能即調(diào)節(jié)作用是以偏差存在為前提條件，不可能做到無(wú)靜差調(diào)節(jié)。做到無(wú)靜差調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)不不適合設(shè)定值隨時(shí)間變化的情況適合設(shè)定值隨時(shí)間變化的情況過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1.2

49、積分（積分（I）調(diào)節(jié)與比例積分（）調(diào)節(jié)與比例積分（PI）調(diào)節(jié)對(duì)系）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響統(tǒng)控制質(zhì)量的影響1 積分控制積分控制（I）輸出變化量輸出變化量u與輸入偏差與輸入偏差e的積分成正比的積分成正比001uSttIIedtedtT當(dāng)輸入偏差當(dāng)輸入偏差e是幅值為是幅值為e 的階躍時(shí)：的階躍時(shí)：01euetIIdttTTTI 積分時(shí)間積分時(shí)間tu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q積分控制可以消除余差。積分控制可以消除余差。v 積分控制的特點(diǎn)積分控制的特點(diǎn)有偏差時(shí)，積分輸出隨時(shí)間增大（或減?。?；有偏差時(shí)，積分輸出隨時(shí)間增大（或減?。划?dāng)偏差消失時(shí)，輸出保持在某一值上。當(dāng)偏差消失時(shí)，

50、輸出保持在某一值上。ee ttuq積分輸出信號(hào)是隨時(shí)積分輸出信號(hào)是隨時(shí)間逐漸增強(qiáng)的，控制作用間逐漸增強(qiáng)的，控制作用緩慢，故一般積分作用不緩慢，故一般積分作用不單獨(dú)使用。單獨(dú)使用。積分調(diào)節(jié)以犧牲動(dòng)態(tài)品質(zhì)為代積分調(diào)節(jié)以犧牲動(dòng)態(tài)品質(zhì)為代價(jià)換取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的提高價(jià)換取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的提高過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2 比例積分控制（比例積分控制（PI）將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又能消除余差，可以用于控制精度要求高的場(chǎng)合能消除余差，可以用于控制精度要求高的場(chǎng)合。若偏差是幅值為若偏差是幅值為e 的階躍干擾的階躍干擾U()11G()(1

51、)()PIssE sT see ttu011u(e)PtIedtTe1u(1)PItT過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章積分時(shí)間的物理意義：積分時(shí)間的物理意義：若偏差是幅值為若偏差是幅值為e的階躍的階躍:當(dāng)當(dāng) t=TI 時(shí)時(shí):q積分時(shí)間積分時(shí)間TI對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響e e/P2e/PuttTIet0I11u(edt)PTe11ue(1)PItTI2u(T)eP過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章1.TI越大，積分作用越越大，積分作用越弱，弱，TI=，積分作用為積分作用為零。零。TI減小，積分作用增減小，積分作用增強(qiáng)，系統(tǒng)振蕩加劇，穩(wěn)強(qiáng)，系統(tǒng)振蕩加劇，穩(wěn)定

52、性下降。因此，加積定性下降。因此，加積分后，比例度要適當(dāng)加分后，比例度要適當(dāng)加大。大。2.如果如果T1適當(dāng)，系統(tǒng)能適當(dāng)，系統(tǒng)能很快消除余差。很快消除余差。積分時(shí)間積分時(shí)間TI 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響uuuu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章積分調(diào)節(jié)的缺陷積分調(diào)節(jié)的缺陷積分飽和積分飽和防止積分飽和有以下方法：防止積分飽和有以下方法：(1)對(duì)控制器的輸出加以限幅，使其不超過(guò)額定的最對(duì)控制器的輸出加以限幅，使其不超過(guò)額定的最大值或最小值；大值或最小值；(2)限制控制器積分部分的輸出，使之不超出限值；限制控制器積分部分的輸出，使之不超出限值；(3)積分切除法，即在控制器的輸出超

53、過(guò)某一限值時(shí)，積分切除法，即在控制器的輸出超過(guò)某一限值時(shí)，將控制器的控制規(guī)律由比例積分自動(dòng)切換成純比將控制器的控制規(guī)律由比例積分自動(dòng)切換成純比例控制狀態(tài)。例控制狀態(tài)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 6.3.1.3比例微分（比例微分（PD）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響 對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速度，對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速度，此時(shí)可增加微分作用。此時(shí)可增加微分作用。式中：式中：TD 微分時(shí)間微分時(shí)間 偏差變化速度偏差變化速度 理想微分理想微分1 微分控制（微分控制（D）ee ttuuDdeTdtdedt過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控

54、制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 微分控制能在偏差出現(xiàn)微分控制能在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，立即根據(jù)變或變化的瞬間，立即根據(jù)變化的趨勢(shì)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)化的趨勢(shì)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快地消除于作用，使偏差盡快地消除于萌芽狀態(tài)之中。萌芽狀態(tài)之中。q當(dāng)偏差存在，但不變化時(shí)，微分輸出為零，當(dāng)偏差存在，但不變化時(shí)，微分輸出為零，對(duì)對(duì)靜態(tài)偏差毫無(wú)抑制能力。因此不能單獨(dú)使用，總要靜態(tài)偏差毫無(wú)抑制能力。因此不能單獨(dú)使用，總要和比例或比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合起來(lái)，組成和比例或比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合起來(lái)，組成PD調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器或器或PID調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。v 微分控制的特點(diǎn)微分控制的特點(diǎn)ee ttu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系

55、統(tǒng)與儀表 第第6章章2 比例微分控制（比例微分控制（PD）理想的比例微分控制理想的比例微分控制1u()PDdeeTdt1G()(1)PDsT seettutu 理想的微分作用持續(xù)理想的微分作用持續(xù)時(shí)間太短，執(zhí)行器來(lái)不及時(shí)間太短，執(zhí)行器來(lái)不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分作用。例微分作用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章微分時(shí)間的物理意義微分時(shí)間的物理意義 若偏差是系數(shù)為若偏差是系數(shù)為a的的斜坡信號(hào)斜坡信號(hào):當(dāng)當(dāng) t=TD 時(shí)時(shí):q微分時(shí)間微分時(shí)間TD對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響euttTD2aTD/PaTD/Pa1u()PDdeeTdtDau(tT)PD

56、Dau(T)2TP過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章uuutttut TD較小，控制較小，控制速度稍有加快速度稍有加快 TD=0，純比，純比例控制過(guò)程例控制過(guò)程TD太大，出現(xiàn)太大，出現(xiàn)等幅振蕩等幅振蕩 TD合適，控制合適，控制速度明顯加快速度明顯加快 微分時(shí)間微分時(shí)間TD 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章使用微分作用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：使用微分作用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)；微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)；(2)微分作用適用于對(duì)象容量滯后較大的控制系統(tǒng)；微分作用適用于對(duì)象容量滯后較大的控制系統(tǒng)；(3)對(duì)于具有大噪聲對(duì)象的控制系

57、統(tǒng)，微分作用會(huì)把對(duì)于具有大噪聲對(duì)象的控制系統(tǒng)，微分作用會(huì)把高頻干擾放的很大，反而降低了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)高頻干擾放的很大，反而降低了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，因此一般不引入微分作用；質(zhì)量，因此一般不引入微分作用；(4)在通常的微分作用中，微分增益大于在通常的微分作用中，微分增益大于1v微分控制的微分控制的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能加快系統(tǒng)的控制速度能加快系統(tǒng)的控制速度。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：偏差存在但不變化時(shí)，無(wú)控制作用偏差存在但不變化時(shí)，無(wú)控制作用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章PD調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：1、PD調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)；2、PD調(diào)節(jié)具有提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制過(guò)渡過(guò)程最調(diào)節(jié)具有提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑

58、制過(guò)渡過(guò)程最大動(dòng)態(tài)偏差的作用；大動(dòng)態(tài)偏差的作用；3、PD調(diào)節(jié)有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)調(diào)節(jié)有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)靜差靜差PD調(diào)節(jié)的不足：調(diào)節(jié)的不足：1、當(dāng)微分作用太強(qiáng)時(shí)容易造成系統(tǒng)震蕩，因此、當(dāng)微分作用太強(qiáng)時(shí)容易造成系統(tǒng)震蕩，因此PD調(diào)節(jié)一般以比例調(diào)節(jié)為主，微分調(diào)節(jié)為輔；調(diào)節(jié)一般以比例調(diào)節(jié)為主，微分調(diào)節(jié)為輔；2、PD調(diào)節(jié)抗干擾能力差，只能應(yīng)用于被控變量變調(diào)節(jié)抗干擾能力差，只能應(yīng)用于被控變量變化平穩(wěn)的生產(chǎn)過(guò)程。化平穩(wěn)的生產(chǎn)過(guò)程。3、微分調(diào)節(jié)對(duì)純滯后沒(méi)有改善。、微分調(diào)節(jié)對(duì)純滯后沒(méi)有改善。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 將比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一將

59、比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，只要三項(xiàng)作用的強(qiáng)度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)起，只要三項(xiàng)作用的強(qiáng)度配合適當(dāng)，既能快速調(diào)節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。11G()(1)PDIsT sT s011u(t)()PtDIdeeedtTTdt)1()(1)(1)(0tTKdtiddeKedtteTtePtu實(shí)際實(shí)際PID控制的數(shù)字表達(dá)式為控制的數(shù)字表達(dá)式為)()1111(1)(sEsKTsTsTPsGdddi過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章uq 在在PID調(diào)節(jié)中，比調(diào)節(jié)中，比例作用是基礎(chǔ)；微分作例作用是基礎(chǔ)；微分作用可以加快系統(tǒng)控制速用可

60、以加快系統(tǒng)控制速度，減小超調(diào)；積分作度，減小超調(diào)；積分作用可以消除靜差。但不用可以消除靜差。但不是任何對(duì)象都是用是任何對(duì)象都是用PID 控制最好。控制最好。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章對(duì)某一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)階躍干擾過(guò)程比較對(duì)某一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)階躍干擾過(guò)程比較被控變量被控變量t無(wú)控制作用無(wú)控制作用PPDPIDPI6.3.1.4 （PID）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.2調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇1、比例控制（、比例控制（P）適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、適用于控制通道滯后較小、

61、負(fù)荷變化不大、工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，2、比例積分控制（、比例積分控制（PI）適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。3、比例微分控制（、比例微分控制（PD）適用于控制通道滯后較大、負(fù)荷變化較小的適用于控制通道滯后較大、負(fù)荷變化較小的系統(tǒng)。例如加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。例如加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章4、比例積分微分控制（、比例積分微分控制（PID）適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控

62、制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。與成分控制系統(tǒng)。TTTC 也可根據(jù)也可根據(jù)0/T0來(lái)選擇調(diào)節(jié)來(lái)選擇調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律：器的調(diào)節(jié)規(guī)律：0/T00.2，用，用P或或PI 0.20/T01，用，用PD或或PID 0/T01，用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)效，用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)效果不好。果不好。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4 系統(tǒng)的投運(yùn)系統(tǒng)的投運(yùn)系統(tǒng)投運(yùn)系統(tǒng)投運(yùn)：在單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、儀表正確選：在單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、儀表正確選型、安裝調(diào)校就緒后，或者裝置經(jīng)過(guò)停車(chē)全面檢修之型、安裝調(diào)校就緒后，或者裝置經(jīng)過(guò)停車(chē)全面檢修

63、之后，再將系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用的過(guò)程就稱(chēng)為系統(tǒng)的投運(yùn)。后，再將系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用的過(guò)程就稱(chēng)為系統(tǒng)的投運(yùn)。手動(dòng)自動(dòng)切換的一般程序手動(dòng)自動(dòng)切換的一般程序一、準(zhǔn)備工作一、準(zhǔn)備工作1、熟悉生產(chǎn)工藝過(guò)程、熟悉生產(chǎn)工藝過(guò)程2、熟悉控制方案、熟悉控制方案3、全面檢查過(guò)程檢測(cè)控制儀表、全面檢查過(guò)程檢測(cè)控制儀表4、進(jìn)行儀表聯(lián)調(diào)試驗(yàn)、進(jìn)行儀表聯(lián)調(diào)試驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章二、系統(tǒng)投運(yùn)二、系統(tǒng)投運(yùn)1、檢測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行、檢測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行2、調(diào)節(jié)閥手動(dòng)遙控、調(diào)節(jié)閥手動(dòng)遙控3、調(diào)節(jié)器投運(yùn)（手動(dòng)自動(dòng)）、調(diào)節(jié)器投運(yùn)（手動(dòng)自動(dòng)）當(dāng)系統(tǒng)正確投運(yùn)、調(diào)節(jié)器參數(shù)繼續(xù)整定后，若其品當(dāng)系統(tǒng)正確投運(yùn)、調(diào)節(jié)器參數(shù)繼續(xù)整定后

64、，若其品質(zhì)指標(biāo)一直達(dá)不到要求時(shí)，有可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，質(zhì)指標(biāo)一直達(dá)不到要求時(shí)，有可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，也可能是儀器儀表功能不合格。此時(shí)需將系統(tǒng)由自也可能是儀器儀表功能不合格。此時(shí)需將系統(tǒng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)，再行研究解決。動(dòng)切換到手動(dòng)，再行研究解決。系統(tǒng)由自動(dòng)控制切換到手動(dòng)操作的程序：系統(tǒng)由自動(dòng)控制切換到手動(dòng)操作的程序：1、系統(tǒng)先由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)入手動(dòng)遙控；、系統(tǒng)先由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)入手動(dòng)遙控；2、再進(jìn)行手動(dòng)操作。、再進(jìn)行手動(dòng)操作。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4 調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)或安裝完畢后，被控對(duì)象、在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)或安裝完畢后，被控對(duì)象、

65、測(cè)量變送器和執(zhí)行器這三部分的特性就完全確定測(cè)量變送器和執(zhí)行器這三部分的特性就完全確定了，不能任意改變。只能通過(guò)控制器參數(shù)的工程了，不能任意改變。只能通過(guò)控制器參數(shù)的工程整定，來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。整定，來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量?？刂破鲄?shù)的整定控制器參數(shù)的整定，就是按照已定的控制方，就是按照已定的控制方案，求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。具體案，求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。具體來(lái)說(shuō)，就是確定最合適的控制器比例度來(lái)說(shuō)，就是確定最合適的控制器比例度P、積分時(shí)積分時(shí)間間TI，和微分時(shí)間和微分時(shí)間TD。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)

66、點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng) 用用P靈敏、簡(jiǎn)單，只有一靈敏、簡(jiǎn)單，只有一個(gè)整定參數(shù)；個(gè)整定參數(shù)；存在靜差存在靜差負(fù)荷變化不顯著，工藝指標(biāo)要負(fù)荷變化不顯著，工藝指標(biāo)要求不高的對(duì)象。求不高的對(duì)象。PI能消除靜差，又控制能消除靜差，又控制靈敏靈敏對(duì)于滯后較大的對(duì)象，對(duì)于滯后較大的對(duì)象，比例積分調(diào)節(jié)太慢，效比例積分調(diào)節(jié)太慢，效果不好。果不好。應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較小、應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較小、負(fù)荷變化不大、精度要求高的負(fù)荷變化不大、精度要求高的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。例如，流量調(diào)節(jié)系調(diào)節(jié)系統(tǒng)。例如，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。統(tǒng)。PD增進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定增進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定度，可調(diào)小比例度，度，可調(diào)小比例度，而加快調(diào)節(jié)過(guò)程，減而加快調(diào)節(jié)過(guò)程，減小動(dòng)態(tài)偏差和靜差小動(dòng)態(tài)偏差和靜差系統(tǒng)對(duì)高頻干擾特別敏系統(tǒng)對(duì)高頻干擾特別敏感，系統(tǒng)輸出易夾雜高感，系統(tǒng)輸出易夾雜高頻干擾。頻干擾。應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較大，應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較大，但調(diào)節(jié)精度要求不高的對(duì)象。但調(diào)節(jié)精度要求不高的對(duì)象。PID綜合了各類(lèi)調(diào)節(jié)作用綜合了各類(lèi)調(diào)節(jié)作用的優(yōu)點(diǎn)，所以有更高的優(yōu)點(diǎn)，所以有更高的調(diào)節(jié)質(zhì)量。的調(diào)節(jié)質(zhì)量。對(duì)于滯后很大，負(fù)荷變對(duì)于滯后很大，負(fù)荷變化很大的對(duì)象，化很