单回路控制系统设计操作变量选择中对象特性应去掉前面已出现调节器规律的选择ppt课件
- 格式：ppt
- 大小：460.00 KB
- 文档页数：49
下载文档原格式
合集下载
第九章 基本控制规律
号的大小,而且主要取决于偏差存在的时间长短。 ✓ 积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。 ✓ 积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等于零。
第三节积分控制
二、比例积分控制
输出信号的变化速度与偏差e及KI成正比，而其控制作 用 随时间积累才逐渐增强，所以控制动作缓慢，控制不 及时，当对象惯性较大时，被控变量将出较大的超调量， 过渡时间也将延长，所以应比例的基础上加入积分作用 组成比例积分控制规律。
p
KC xmax xmin
pmax pmin
仪表量程：xmax xmin 控制器的输出范围: pmax pmin
第二节比例控制
可以从控制器表面指示看出比例度的具体意义。比例度就是使控制器的输出 变化满刻度时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的仪表测量值变 化占仪表测量范围的百分数。或者说，使控制器输出变化满刻度时，输入偏 差变化对应于指示刻度的百分数。比例度越小则输入变化范围就越小。 若输出与输入都为标准， 则 1 100 %
160
140 /200 8 3/10
100
0
100 %
40%
第二节比例控制
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到 10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp 是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时 (在上 例中即温度变化超过40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着 变化了。
第二节比例控制
比例控制：具有比例控制规律的控制器称为比例控制器，
其输出信号变化量 △p 与输入信号（指偏差，当给定值不变
时，偏差就是被控变量测量值的变化量） e 之间成比率关
系。 p KCe（ KC为放大系数）
第三节积分控制
二、比例积分控制
输出信号的变化速度与偏差e及KI成正比，而其控制作 用 随时间积累才逐渐增强，所以控制动作缓慢，控制不 及时，当对象惯性较大时，被控变量将出较大的超调量， 过渡时间也将延长，所以应比例的基础上加入积分作用 组成比例积分控制规律。
p
KC xmax xmin
pmax pmin
仪表量程：xmax xmin 控制器的输出范围: pmax pmin
第二节比例控制
可以从控制器表面指示看出比例度的具体意义。比例度就是使控制器的输出 变化满刻度时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的仪表测量值变 化占仪表测量范围的百分数。或者说，使控制器输出变化满刻度时，输入偏 差变化对应于指示刻度的百分数。比例度越小则输入变化范围就越小。 若输出与输入都为标准， 则 1 100 %
160
140 /200 8 3/10
100
0
100 %
40%
第二节比例控制
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到 10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp 是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时 (在上 例中即温度变化超过40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着 变化了。
第二节比例控制
比例控制：具有比例控制规律的控制器称为比例控制器，
其输出信号变化量 △p 与输入信号（指偏差，当给定值不变
时，偏差就是被控变量测量值的变化量） e 之间成比率关
系。 p KCe（ KC为放大系数）
单回路控制系统的PID调节解读
de T t d = (μ Td -积分时间常数
用传递函数表示为s T s E s s W d D ==
( ( (μ
1、若e(t为单位阶跃,则
d d D T s s T s W =⋅=1 ( ( (t T t d δμ=
由于阶跃信号在t=0时刻有一个阶跃,其他时刻均不变化所以微分环节对阶跃信号的响应只在t=0时产生一个响应脉冲。
自动控制仿真调试材料李军
山东电力研究院热控所
2010-7-29
单回路控制系统的PID调节
一、自动控制系统简介
(1自动控制:在没有人直接参与的情况下,利用控制器使被控对象的被控量
自动地按预先给定的规律去进行。
(2自动控制系统:是由起控制作用的自动控制装置和被控制器控制的生产设
备通过信号的传递、联系所构成的系统。简言之,就是指被控
t
μTd
（四）三种控制作用的比较图2-42过渡过程曲线曲线1是配比例控制器的控制过程。由于比例控制规律具有控制及时的特点，所以控制过程时间较曲线2短，动态偏差也较小，因此控制过程结束存在静态偏差。通过减小控制器的比例系数可减小静态偏差，但会使系统的稳定性下降。曲线3是配比例积分控制器的控制过程。由于积分控制规律能消除静态偏差，所以控制作用能最终消除扰动对被调量的影响，实现无差控制。然而积分作用的控制不及时，又使控制过程的动态偏差加大，过渡过程时间加长（与曲线1相比），相对而言系统的稳定性下降。因此，积分作用引入到比例控制器后，控制器的比例带应适当加大（减少Kp），以弥补积分作用对控制过程稳定性的影响。曲线5是配比例积分微分控制器的控制过程。微分控制是一种超前控制方式，其实质是阻止被控量的一切变化。适当的微分作用可收到减小动态偏差，缩短控制过程时间的效果，这样在采用比例积分微分控制器时，又可适当减小比例带和积分时间。三、三种基本控制作用小结优点比例作用缺点动作速度快，能使控制过程趋于稳定单独使用时，产生静态偏差单独使用时，会使控制过程变得振荡，甚至不稳定不能单独使用积分作用微分作用能使被控量无静态偏差能有效的减少动态偏差比例控制作用是最基本的控制作用，而积分和微分作用为辅助控制作用。比例作用贯彻于整个控制过程之中，积分作用则体现在控制过程的后期，用以消
用传递函数表示为s T s E s s W d D ==
( ( (μ
1、若e(t为单位阶跃,则
d d D T s s T s W =⋅=1 ( ( (t T t d δμ=
由于阶跃信号在t=0时刻有一个阶跃,其他时刻均不变化所以微分环节对阶跃信号的响应只在t=0时产生一个响应脉冲。
自动控制仿真调试材料李军
山东电力研究院热控所
2010-7-29
单回路控制系统的PID调节
一、自动控制系统简介
(1自动控制:在没有人直接参与的情况下,利用控制器使被控对象的被控量
自动地按预先给定的规律去进行。
(2自动控制系统:是由起控制作用的自动控制装置和被控制器控制的生产设
备通过信号的传递、联系所构成的系统。简言之,就是指被控
t
μTd
（四）三种控制作用的比较图2-42过渡过程曲线曲线1是配比例控制器的控制过程。由于比例控制规律具有控制及时的特点，所以控制过程时间较曲线2短，动态偏差也较小，因此控制过程结束存在静态偏差。通过减小控制器的比例系数可减小静态偏差，但会使系统的稳定性下降。曲线3是配比例积分控制器的控制过程。由于积分控制规律能消除静态偏差，所以控制作用能最终消除扰动对被调量的影响，实现无差控制。然而积分作用的控制不及时，又使控制过程的动态偏差加大，过渡过程时间加长（与曲线1相比），相对而言系统的稳定性下降。因此，积分作用引入到比例控制器后，控制器的比例带应适当加大（减少Kp），以弥补积分作用对控制过程稳定性的影响。曲线5是配比例积分微分控制器的控制过程。微分控制是一种超前控制方式，其实质是阻止被控量的一切变化。适当的微分作用可收到减小动态偏差，缩短控制过程时间的效果，这样在采用比例积分微分控制器时，又可适当减小比例带和积分时间。三、三种基本控制作用小结优点比例作用缺点动作速度快，能使控制过程趋于稳定单独使用时，产生静态偏差单独使用时，会使控制过程变得振荡，甚至不稳定不能单独使用积分作用微分作用能使被控量无静态偏差能有效的减少动态偏差比例控制作用是最基本的控制作用，而积分和微分作用为辅助控制作用。比例作用贯彻于整个控制过程之中，积分作用则体现在控制过程的后期，用以消
单回路控制系统参数整定
单回路控制系统参数整定单回路控制系统参数整定是指根据给定的控制要求和系统特性，确定控制系统中的各个参数值，以实现系统的稳定性、抗干扰性和快速响应能力。
在控制系统参数整定的过程中，常用的参数包括比例增益、积分时间和微分时间等。
下面将介绍单回路控制系统参数整定的一般方法和常见技术。
首先，确定系统的数学模型是进行参数整定的前提。
系统的数学模型可以通过实验测试和理论分析来获得。
在实验测试中，可以通过对系统进行输入输出测试，得到系统的传递函数或状态空间模型。
在理论分析中，可以根据系统的物理特性和控制需求，推导系统的数学模型。
接下来，可以利用频域分析方法对系统进行分析和参数整定。
频域分析方法主要包括根轨迹法和频率响应法。
根轨迹法是通过绘制系统传递函数的根轨迹来分析系统的稳定性和性能，并得到参数整定的指导。
频率响应法是通过绘制系统的幅频特性和相频特性曲线来分析系统的频率特性和稳定性，并确定参数值。
在参数整定中，比例增益是一个重要的参数，它可以影响系统的灵敏度和响应速度。
比例增益的选择需要考虑系统的鲁棒稳定性和抗干扰性。
一般来说，当比例增益较小时，系统的抗干扰性较好，但响应速度较慢；当比例增益较大时，系统的响应速度较快，但容易产生振荡。
因此，需要根据具体的控制要求和系统特性来选择合适的比例增益。
积分时间是控制系统中的另一个重要参数，它可以用来消除系统的稳态误差。
积分时间越大，系统的积分作用越明显，可以减小稳态误差。
然而，过大的积分时间可能导致系统的超调量增大和振荡产生。
因此，需要进行合理的积分时间选择，以平衡稳态误差和系统的稳定性。
微分时间是用来改善系统响应速度和减小超调量的参数。
微分时间越大，系统的微分作用越明显，可以提高响应速度和减小超调量。
但过大的微分时间可能导致系统抗干扰性下降和响应变得不稳定。
因此，在选择微分时间时需要权衡响应速度和系统稳定性。
除了上述提到的参数，还有一些其他的参数也需要进行整定，如系统的采样周期、滤波器参数等。
《单回路控制系统》PPT课件
Gm (S)
K m e S TmS 1
20
4.3.2 选型注意事项
应尽量减少其时间常数与滞后时间。 选择快速反应的测量元件，以减小时间常数 选择合适的测量点，以减小纯滞后 使用微分单元，以克服容量滞后
21
4.4 控制阀的选择
问题：干扰(设定值、负荷或其它因素变化)的存在会破坏系 统的正常运行状态，那么用什么办法来克服扰动的影响 【请根据系统框图回答】
与控制阀输出流量Q成正 比，则阀流量特性应选线 性；
KP变化，且随Q增大反而
减少，则应选对数(或抛 物线/或蝶阀)流量特性；
KP变化，且随Q增大反而
增大，则应选快开流量特 性；
Q 直线
l
Q
对数/抛物 线/蝶阀
l
Q 快开
l
32
数学分析法:定值控制系统(负荷为干扰)
y 负荷线 R
Q
Q1Q2Q3
y 负荷线 R
1)数学分析法 根据对象特性选取合适的控制阀流量特性
2)经验法(工程上多采用) 根据被控对象、控制参数，按照经验选取流量特性。按
经验法选择流量特性时： 需要考虑工艺配管情况; 考虑负荷变换的情况: 在负荷变化幅度大的场合，选等
百分比阀较合适；当所选控制阀经常工作在小开度时，也宜选 等百分比阀。
26
数学分析法（举例）
离心泵流量控制
9
2、离心泵的流量控制
离心泵是液体输送的常用设备。生产工艺往往对输送的流体流量 有定量的要求。此时被控量是离心泵的实际排出液体的流量，扰动因素主 要有管道阻力特性的变化和泵的供电电压的变化等。控制方案常见的有如 下三种：
F
F
C
C
F
C
(a) 直 接 节 流 方 案 (c) 控制转速方案
第五章 单回路控制系统设计
例：液位定值控制系统（见下页图）
其结构图如下：
设定值
e 液位控制器 u 执行阀
f (t) q1 液 位 过 程 实 际 液 位
检测变送器
执行阀 液位检测变送器
设定值 液位控制器
从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最 基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路 控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。
.........
K f (T0 s 1)
(T0s 1)(Tf s 1) Kc K0 (Tf s 1)
由于系统是稳定的，则在单位阶跃扰动下系统的稳态值为：
y() lim y(t)
t
lim s
K f (T0s 1)
s0 s[(T0s 1)(Tf s 1) KcK0 (Tf s 1)]
T（I min ）T（D min ）
0.1 ～1 3～10 0.5～3 0.4～3
2、临界比例度法（参见P183）
调节器取纯比例形式， 由大到小调节，使被控 量成
等幅振荡，如下图：
得 临界比例度 K
临界振荡周期 TK
根据 P183 表5-7计算调 节器参数
3、衰减曲线法（参见P183）
调节器取纯比例形式，
单回路控制系统方框图的一般形式如下：
F(S)
X (S) Z(S)
WC (S)
WV (S) Wm (S )
W0(S) Y(S)
WC (S)—调节器的传递函数 WV (S)—调节阀的传递函数 W0 (S)—被控过程的传递函数 Wm (S)—测量变送器的传递函数
二、正作用、反作用
根据控制论可知：对于反馈控制系统，要使系统能够稳 定地工作，必须要构成负反馈。
单回路PID控制课件PPT
智能窗帘能够根据室内光线和时间自动调节开合程度，提供舒适的居住
环境。
其他领域中的应用
无人机飞行控制
在无人机飞行控制中，PID控制器用于调节无人机的姿态、高度和速度等参数。通过传感器检测无人机的状态信 息，PID控制器输出相应的控制指令，确保无人机能够稳定、准确地完成各种任务。
机器人运动控制
在工业机器人和智能服务机器人中，PID控制器广泛应用于关节运动控制、轨迹跟踪和力控等领域。通过调节电 机的输入电压或电流，PID控制器能够使机器人关节运动的位置、速度和加速度达到期望的目标值，提高机器人 的运动性能和定位精度。
积分单元（I）
根据误差信号积分调节输 出，影响控制系统的稳态 误差。
微分单元（D）
根据误差信号的微分调节 输出，影响控制系统的动 态响应。
PID控制器的参数整定
比例系数（Kp）
调整系统增益，影响系统 响应速度和超调量。
积分系数（Ki）
调整系统稳态误差，影响 系统消除误差的速度。
微分系数（Kd）
调整系统动态响应，影响 系统对变化信号的响应速 度。
单回路PID控制系统
04
的调试与优化
系统调试的方法和步骤
设定参数
根据系统要求和工艺特性，选择 合适的PID参数，如比例增益、 积分时间常数和微分时间常数。
模拟测试
在模拟环境中对PID控制系统进 行测试，观察系统的响应特性 和稳定性。
现场测试
将PID控制系统安装到实际设备 上，进行现场测试，检查系统 的实际运行效果。
THANKS.
PID控制器的优缺点
优点
结构简单、稳定性好、调整方便 、易于实现等。
缺点
对参数整定要求较高，参数整定 不当可能导致系统性能下降；对 于某些非线性或时变系统，PID控 制效果不佳。
单回路控制系统参数整定
一系统整定的基本概念1控制系统整定：所谓控制系统的整定，就是根据被控对象的特性选择最佳的整定参数（主要有：调节器参数的设置、各信号间的静态配合、变送器以及调节机构的参数选择等，其中主要是设置合适的调节器参数），以达到满意的控制效果。
2概念的理解：(1) 单回路控制系统主要由调节器和被控对象构成，通常被控对象的动态特性是无法轻易改变的，要得到满意的调节效果，就要合理的设置调节器的参数。
因而，单回路控制系统的整定实际上就是调节器的参数整定。
调节器的参数主要有三个，即比例调节规律的比例带、积分调节规律的积分时间和微分调节规律的微分时间。
(2) 控制系统整定的前提条件就是控制系统的结构已知，也就是说，控制系统是由那些元件构成的、元件之间的连接方式、调节器的调节规律、对象的动态特性等都已经确定。
(3) 衡量系统参数整定是否达到最佳的依据是控制系统的性能指标。
通过对系统参数的整定，使系统的性能指标达到要求。
(4) 值得注意的是，系统参数的整定只能在一定的范围内起作用，若设计方案不合理，自动调节仪表和调节结构选型不当，安装质量不高，被控对象存在缺陷……，则无论用什么方法进行整定，都不会得到满意的效果。
3整定方法：常用的系统整定方法可以分为两类，◆理论整定法：理论整定法根据调节原理的有关基本原理进行计算，对调节器的参数进行整定，比较复杂，在现场应用较少。
◆工程整定法：工程整定法在现场得到了广泛的应用二单回路控制系统的工程整定法工程整定法主要有四种，即经验法、临界比例带法、衰减曲线法以及响应曲线法。
1经验法经验法实际是一种试凑法，是在生产实践中总结出来的参数整定法，该方法在现场中得到了广泛的应用。
利用经验法对系统的参数进行整定时，首先根据经验设置一组调节器参数，然后将系统投入闭环运行，待系统稳定后作阶跃扰动试验，观察调节过程；若调节过程不满足要求，则修改调节器参数，再作阶跃扰动试验，观察调节过程；反复上述试验，直到调节过程满意为止。
单回路控制系统原理
单回路控制系统原理单回路控制系统原理一、 过程控制的特点与其它自动控制系统相比，过程控制的主要特点是：1、系统由工业上系列生产的过程检测控制仪表组成。
一个简单的过程控制系统是由控制对象和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器、调节器和调节阀）两部分组成。
如图1Q1Q2 f （t ）x （t ） e （t ） p （t ） q （t ） y （t ）z （t ）K C ：调节器的静态放大系数K V ：调节阀的静态放大系数K 0：被控对象的静态放大系数K m ：变送器的静态放大系数2、被控对象的设备是已知的，对象的型式很多，它们的动态特性是未知的或者是不十分清楚的，但一般具有惯性大，滞后大，而且多数具有非线性特性。
3、控制方案的多样性。
有单变量控制系统、多变量控制系统；有线性系统、有非线性系统、；有模拟量控制系统、有数字量控制系统，等等。
这是其它自动控制系统所不能比拟的。
4、控制过程属慢过程，多半属参量控制。
即需对表征生产过程的温度、流量、压力、液位、成分、PH 等进行控制。
5、在过程控制系统中，其给定值是恒定的（定值控制），或是已知时间的函数（程序控制）。
控制的主要目的是在于如何减少或消除外界扰动对被控量的影响。
工业生产要实现生产过程自动化，首先必须熟悉生产过程，掌握对象特点；同时要熟悉过程参数的主要测量方法，了解仪表性能、特点，根据生产工艺要求和反馈控制理论的分析方法，合理正确地构建过程控制系统；并且通过改变调节仪表的H 调调被测量测量滞后是测量元件本身的特性所引起的动态误差。
例如用热电偶或热电阻测量温度时，由于其保护套管存在着热阻和热容，因而具有一定的时间常数，测温元件的输出信号总是滞后于被控参数的变化，引起被控参数的测量值与真实值之间产生动态误差，从而造成控制质量下降。
为了克服测量滞后的不良影响，在系统可以采用以下措施：[1]、合理选择快速测量元件。
[2]、正确使用微分环节。
B、纯滞后纯滞后往往是由测量元件的安装位置不当而引入的。
2023年化工自动化控制仪表参考题库含答案8
2023年化工自动化控制仪表参考题库含答案（图片大小可自由调整）第1卷一.全能考点(共50题)1.【多选题】物体受热时（），冷却时（）。
A、膨胀B、收缩2.【单选题】可适用串级控制系统的场合有()A、负荷变化小B、干扰作用弱C、对象的滞后和时间常数很大3.【判断题】所谓“安全火花”是指其能量不足以对其周围可燃物质构成点火源。
4.【单选题】世界上第一台可编程序控制器是由()公司最先研制出来的。
A、DECB、MODICONC、OMRON5.【单选题】安装低压开关及其操作机构时，其操作手柄中心距离地面一般为()毫米。
A、500～800B、1000～1200C、1200～1500D、1500～20006.【判断题】液位变化时,浮球式液位计浮球所受的浮力也跟着变化,因而可以测出液位的高低。
7.【单选题】属于直行程调节阀的有()。
A、直通单座调节阀B、球阀C、蝶阀8.【单选题】电阻式安全栅是利用()的限流作用,限制流入危险场所的能量。
A、二极管B、电阻C、电感9.【单选题】利用换热器对冷物料进行加热。
进人换热器的蒸汽压力有波动,将会影响调节质量,可以采用()控制系统。
A、温度-压力串级B、温度C、压力10.【单选题】《特种设备安全法》规定，特种设备生产、经营、使用单位应当按照安全技术规范的要求向特种设备检验、检测机构及其检验、检测人员提供特种设备（），并对资料的真实性负责。
A、相关资料和必要的检验、检测条件B、相关资料C、检验、检测资料D、检验、检测资料和条件11.【判断题】没有灭弧罩的刀开关可以带负荷操作。
12.【单选题】下列关于工程项目施工班组长的安全职责叙述不正确的是（）。
A、具体负责本班组在施工过程中的安全管理工作B、向本工种作业人员进行安全技术措施交底C、组织本班组的班前安全活动D、组织对施工现场易发生重大事故的部位和环节进行监控13.【单选题】生产经营单位新建、改建、扩建工程项目的安全设施，必须与（）同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。
单回路控制系统设计
单回路控制系统设计年级：08级专业：自动化班级：3班姓名：林秋宏学号：2008042053391概述过程控制系统从结构形式可以分为单回路系统和多回路系统（串级）。
单回路控制系统由四个基本环节组成，即测量变送器、控制器、控制阀和对象，对对象的某一个被控制参数进行闭环负反馈控制。
在系统分析、设计和整定中，单回路系统设计方法是最基本的方法，也是运用最广泛的一种控制系统，适用于其他各类复杂控制系统的分析、设计、整定和投运。
单回路反馈控制系统1.1一般要求自动控制系统的一般要求：1．过程控制系统必须是稳定的2．系统必须具有适当的稳定裕量3．系统应是一个衰减振荡过程（特殊生产要求例外），但过渡过程时间要短，余差要小1.2 控制方案1.总体设计与系统布局的关系在进行总体设计和系统布局时，应该全面地考虑生产设备之间的相互联系，综合各个生产操作之间的相互影响，合理设计各个控制系统。
要从生产过程去全面地分析问题和解决问题，从物料平衡和工艺流程去设计各个过程控制系统，即要从整个生产工艺过程的自动化考虑所设计的过程控制系统应该包含产品质量控制、物料或能量控制、限制条件控制等，以全局的设计方法来正确处理整个系统的布局，统筹兼顾。
2.被控过程的特性过程控制系统设计应根据不同过特性，确定控制方案与调节器的设计选型以及调节器参数的整定。
必须深入了解生产工艺情况，结合控制要求，根据过程特性、扰动情以及限制条件等运用控制理论和控制技术才能设计一个工艺上合理的正确制方案。
1.3 基本方法在系统设计中，通常包括综合法和试探法，具体过程如下：熟悉技术要求或性能指标，了解被控过程和过程检测控制仪表的动态性能；应用综合方法建立系统的数学模型并进行仿真，应用最佳控制理论得出系统性能指标的上限；对设计出来的系统在各种信号和扰动作用下进行响应测试，若系统性能指标不能令人满意，则必须进行再设计，直到获得满意的性能指标为止。
此外，还需进行反复试探测试实验，直到获得满意的性能指标要求为止。
第七章 过程控制系统习题及答案
第七章过程控制控制系统习题及答案一、填空1. 单回路控制系统由传感器、调节器、执行器和被控对象组成。
2. 一个包含伺服放大器的电动调节阀，实际上是一个以调节器送来的信号为给定值、阀门位置信号为被控参数的单回路控制系统，该系统所采用的调节规律是位式调节规律。
3. 单回路控制器常见的五种控制规律是位式控制规律、比例控制规律、比例积分控制规律、比例微分控制规律及比例积分微分控制规律。
4. 当对象调节通道和测量元件的时间常数T0较大，纯滞后τ很小，即τ/ T很小时，应用微分作用可以获得相当良好的效果。
5. 当对象调节通道时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，除了比例作用外还应采用积分作用。
6. 串级控制系统有两个控制回路。
7. 串级控制系统的内回路是一个随动控制系统，其给定值为外回路中的主调节器输出。
8. 串级控制系统主要用于控制通道时间常数太大的被控系统。
9. 串级控制系统副调节器一般选择比例调节规律，最好不采用积分调节作用，他会牺牲副回路的快速性，彻底消除偏差也不是副回路的职责，微分调节作用也是不能采用的，否则一旦主调节器的输出稍有变化就会引起执行机构的大幅度动作，加大其磨损。
10. 串级控制系统的主调节器最好包含积分控制作用，以保证干扰被彻底克服。
11. 某个干扰能否用前馈控制系统来克服的前提条件是该干扰信号可测量。
12. 单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是能获得相应干扰通道精确的数学模型。
二、选择1. 串级控制系统的副回路一般采用的调节规律是（A）。
（A）比例调节规律（B）比例积分微分（C）比例微分（D）比例积分2. 对串级控制系统副回路的要求是（B）。
（A）消除稳态误差（B）快速克服主要干扰（C）消除所有干扰（D）消除主干扰3. 单回路控制系统由（A）组成。
（A）控制器、执行器、变送器和被控对象（B）控制器、执行器和变送器（C）输入、反馈、控制器和执行器（D）PID调节器、变送器和电动调节阀三、判断1. 串级控制系统有内外两个控制回路，主副两个调节器、两个执行器和两个被控对象。
《单回路PID控制》课件
《单回路PID控制》PPT课 件
这个PPT课件将介绍单回路PID控制的原理、参数调节方法、应用案例等内容。 希望通过这个课件，能够帮助大家深入理解PID控制的基本概念和应用技巧。
单回路PID控制概述
PID控制是一种常用的控制技术，通过对过程变量进行持续的测量和调整，使得系统的输出能够快速、准确地跟踪设 定值。它具有简单、稳定、适应性强等优点，被广泛应用于工业自动化领域。
小结
单回路PID控制是一种强大而灵活的控制技术，通过合理的参数调节和应用案例的学习，我们能够更好地理解和应用 PID控制器。
参考资料
• 《现代控制理论导引》 • 《PID控制技术与应用》 • 《自动控制原理》
PID控制器的原理
1
比例控制
根据误差大小调整输出信号，实现系统响应的快速性。
2
积分控制
根据误差的累积值调整输出信号，信号，实现系统的抗扰性。
PID控制器的参数调节方法
经验法则
根据实践经验进行参数调节， 包括Ziegler-Nichols法则等。
模型法则
通过建立数学模型进行参数设 计，如根据系统的传递函数进 行优化。
自整定方法
利用现代控制理论中的自整定 算法，自动调节PID参数。
单回路PID控制器的应用案例
温度控制
将PID控制器应用于加热系统，实 现精确的温度控制。
速度控制
利用PID控制器调节马达的输出， 实现精确的速度控制。
液位控制
应用PID控制器控制液位的高低， 确保液体在设定范围内保持稳定。
这个PPT课件将介绍单回路PID控制的原理、参数调节方法、应用案例等内容。 希望通过这个课件，能够帮助大家深入理解PID控制的基本概念和应用技巧。
单回路PID控制概述
PID控制是一种常用的控制技术，通过对过程变量进行持续的测量和调整，使得系统的输出能够快速、准确地跟踪设 定值。它具有简单、稳定、适应性强等优点，被广泛应用于工业自动化领域。
小结
单回路PID控制是一种强大而灵活的控制技术，通过合理的参数调节和应用案例的学习，我们能够更好地理解和应用 PID控制器。
参考资料
• 《现代控制理论导引》 • 《PID控制技术与应用》 • 《自动控制原理》
PID控制器的原理
1
比例控制
根据误差大小调整输出信号，实现系统响应的快速性。
2
积分控制
根据误差的累积值调整输出信号，信号，实现系统的抗扰性。
PID控制器的参数调节方法
经验法则
根据实践经验进行参数调节， 包括Ziegler-Nichols法则等。
模型法则
通过建立数学模型进行参数设 计，如根据系统的传递函数进 行优化。
自整定方法
利用现代控制理论中的自整定 算法，自动调节PID参数。
单回路PID控制器的应用案例
温度控制
将PID控制器应用于加热系统，实 现精确的温度控制。
速度控制
利用PID控制器调节马达的输出， 实现精确的速度控制。
液位控制
应用PID控制器控制液位的高低， 确保液体在设定范围内保持稳定。
单回路控制系统设计
控制仪表的选择
(1) 仪表的选型——电动单元组合仪表(DDZ) (2) 测温元件与变送器：
热电阻温度计，三线制接法配温度变送器。
(3) 调节阀选型：选气动调节阀，且事故时要求不 要超温！
气关形式，流量特性选择？
(4)调节器: PI或PID。
控制仪表的选择
调节器的正反作用的确定:
由于调节阀为气关方式 因此KV 0 由于冷风量（控制量） 增加炉温（被控量）降 低，K0 0 通常传感器的增益为正 , Km 0
虽然PID调节器的调节效果比较理想，但是PID调节器要整定 TI TD
三个参数才能使系统整定得最佳。
PID控制器参数的工程整定
调节器的参数整定是指确定调节器的比例带 、积
分时间常数Ti 和微分时间常数Td 的具体数值。整定的实质 是通过改变调节器的参数使其特性与过程的参数相匹配， 以改善系统的动态和静态性能指标取得最佳的控制效果。
干扰通道的影响
干扰进入位置对控制质量的影响
F(s)
Gf (s)
R(s) E(s)
U (s)
Q(s)
GC (s)
Gv (s)
C(s) Gp (s)
Y (s)
H (s)
系统输出与干扰之间的传递函数为：
C(S)
Gf (S)Gp (S)
F(S) 1 Gc (S)Gv (S)Gp (S)H (S)
干扰通道的影响
调节器参数整定的理论基础
具体分析如下 ：
如果特征方程有一个实根( s a )，其通解 Aet 为非周期变化过程。
如果特征方程有一对共轭复根( S1,2 j )，则通解 Aet cos(t )
为振荡过程，当 0 时, 呈发散振荡,系统不稳定； 当 0 时,呈等幅振荡。
第04章 单回路控制系统
2.3 纯迟延的影响
(2)控制通道 曲线1和曲线2的时间常数Tc相同。若在t=0时有阶跃信 号输入，则在t=τ 时输出才开始变化。如果调节器没有 由于τ 2>τ 1，曲线2 不灵敏区，调节器将在t=τ 时开始动作，产生调节作用， 的被调量偏差要大于 但这个调节作用需要再经过第二个τ 的时间间隔后才在 曲线1 被调量的变化上反映出来。
1.2 被控量和控制量的选择
(1)被控量的选择 表征生产过程是否符合工艺要求的物理量或化学量， 要求被控量与实际所要求维持的工 即控制系统要求维持为给定值的物理量或化学量（如 艺参数之间必须是单值线性关系， 温度、压力、流量等），称为被控量。 或者有一定的函数关系，否则应采 被控量有时既直观又明确。如，锅炉过热蒸汽温 取适当的补偿措施。 度、炉膛负压、汽包水位等。 一种情况是某些工艺参数，暂时还没有直接的快速 测量手段，这时只能采用间接反映工艺参数的物理量 或化学量作为被控量。例如，直接快速测量煤的干燥 程度是相当困难的，目前是采用磨煤机出口介质温度 来表征原煤干燥程度，即作为控制系统的被控量。
第二节 被控对象的特性对控制质量的影响
执行器、变送器和对象共同构成广义对象，单回路 控制系统可简化。 对象内部存在两种通道： •控制作用和被控量之间的信息通道，称为控制通道； •扰动和被控量之间的信息通道，称为扰动通道。 描述对象特性的特征参数是放大系数、时间常数和 迟延时间，下面我们讨论这些参数对控制质量的影响。
第四章 单回路控制系统
第一节 概述 第二节 被控对象特性对控制质量的影响 第三节 测量元件和变送器特性 第四节 执行器 第五节 控制规律对控制质量的影响 第六节 工程整定方法
第一节 概述 1.1 自动控制系统的设计原则 自动控制系统的设计主要包括：
单回路控制系统详解
一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
单回路控制系统的PID调节
（只有单纯微分作用的控制器是不能使用的，它只是控制器 只有单纯微分作用的控制器是不能使用的， 控制作用的一个组成部分。）
三种基本控制作用 —小结
优点 动作速度快，可使控制 过程趋于稳定
缺点 在单独使用时，使被 控量产生静态偏差 在单独使用时，会使 控制过程变得振荡， 甚至不稳定 不能单独使用
比例作用
三种控制作用的比较
1、PI控制器的阶跃响应曲线 2、PD控制器的响应曲线 3、实际PID控制器的阶跃响应曲线 4、过渡过程曲线
PID参数的整定 参数的整定
参数整定找最佳， 从小到大顺序查。 参数整定找最佳， 从小到大顺序查。 先是比例后积分， 最后再把微分加。 先是比例后积分， 最后再把微分加。 曲线振荡很频繁， 比例度盘要放大。 曲线振荡很频繁， 比例度盘要放大。 曲线漂浮绕大弯， 比例度盘往小扳。 曲线漂浮绕大弯， 比例度盘往小扳。 曲线偏离回复慢， 积分时间往下降。 曲线偏离回复慢， 积分时间往下降。 曲线波动周期长， 积分时间再加长。 曲线波动周期长， 积分时间再加长。 曲线振荡频率快， 先把微分降下来。 曲线振荡频率快， 先把微分降下来。 动差大来波动慢， 微分时间应加长。 动差大来波动慢， 微分时间应加长。 理想曲线两个波， 前高后低四比一。 理想曲线两个波， 前高后低四比一。 一看二调多分析， 调节质量不会低。 一看二调多分析， 调节质量不会低。
若e(t)为单位阶跃，则 1 WD ( s) = Td s ⋅ = Td s µ(t) = Td δ (t)
e(t) µ(t)
Td
1 t t
三种基本控制作用 —微分控制作用
e(t)
若e(t)为匀速变化输入，则由
de ( t ) e (t ) = t + k ⇒ =1 dt de µ (t ) = Td = Td dt
单回路整定(介绍)
δ， % P PI δs 1.2δs 0.5Ts TI，min TD，min
PID
0.8δs
0.3Ts
0.1Ts
2
控制系统整定 先比例，后积分，最后微分的顺序 优点：易于实际应用 缺点：有时4：1衰减不太好确定，只能近似 10：1衰减曲线： 与以上步骤相同，只是采用10：1衰减曲线，经验公 式见教材
单回路系统投运和整定
控制器正反作用的确定 原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈）
R(s) E(s)
Gc(s)
Gv(s)
Go(s)
Y(s)
Gm(s)
根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、 测量变送器Gm(s)的正 反作用，
保证：总符号为负，
确定：控制器Gc(s)的符号。
单回路系统投运和整定
●被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。
● 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系 统的输入端，使
之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差 ）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号 称为反馈信号。
DCS中典型的控制回路
接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 安 全 栅 D C S 输 入 卡 PID 控制器 PIC-101 接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 安 全 栅 D C S 输 出 卡 DCS 控制处理器 PT-101>***** 接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 继 电 器 D C S 输 出 卡 流程图画面 分组画面 细目画面
0.5Tk 0.13Tk
临界比例度法优点： 应用简单 缺点：有些实际系统不允许进行等幅振荡测试，另外， 对象也必须是二阶以上系统，或是一阶加纯滞后的对 象，否则，不能出现振荡。
PID
0.8δs
0.3Ts
0.1Ts
2
控制系统整定 先比例，后积分，最后微分的顺序 优点：易于实际应用 缺点：有时4：1衰减不太好确定，只能近似 10：1衰减曲线： 与以上步骤相同，只是采用10：1衰减曲线，经验公 式见教材
单回路系统投运和整定
控制器正反作用的确定 原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈）
R(s) E(s)
Gc(s)
Gv(s)
Go(s)
Y(s)
Gm(s)
根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、 测量变送器Gm(s)的正 反作用，
保证：总符号为负，
确定：控制器Gc(s)的符号。
单回路系统投运和整定
●被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。
● 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系 统的输入端，使
之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差 ）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号 称为反馈信号。
DCS中典型的控制回路
接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 安 全 栅 D C S 输 入 卡 PID 控制器 PIC-101 接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 安 全 栅 D C S 输 出 卡 DCS 控制处理器 PT-101>***** 接 线 端 子 箱 端 子 机 柜 继 电 器 D C S 输 出 卡 流程图画面 分组画面 细目画面
0.5Tk 0.13Tk
临界比例度法优点： 应用简单 缺点：有些实际系统不允许进行等幅振荡测试，另外， 对象也必须是二阶以上系统，或是一阶加纯滞后的对 象，否则，不能出现振荡。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
被控变量的独立性
塔顶温度控制系统与塔底温度控制系统 塔顶的温度与塔底的温度之间存在关联问题。两个 系统都不能正常工作。 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶或塔底一 端的产品质量。
常常选择温度作为被控变量。 1.在精馏塔操作中，压力需要固定。 塔压波动使塔处于不良工况。 随着压力的变化，还会引起与之相关的其他物料量 的变化。一般工艺设计结果足以保障塔压基本保持 不变。 2.在塔压固定的情况下，精馆塔各层塔板上的压力基本 上是不变的：各层塔板温度与组分之间就有一定的单 值对应关系
检测变送环节
纯滞后：存在容积滞后。 检测元件滞后：热容、热阻等惯性因素。 信号传递滞后：气动信号传递较慢。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
操纵变量的选择
操纵变量： 在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影 响，调节被控变量的参数，实现控制作用的变量称为 操作变量。 最常见的操纵变量：
精馏过程被控变量的选择
当温度TD 恒定时, 组分ZD和压力p之间也存在着单值
对应关系。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
精馏过程被控变量的选择
检测元件的滞后（时间常数）
测温元件，热阻和热容，时间常数引起测量滞后。
时间常数越大，上述现象越显著
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
从上面举例中可以看出，要正确地选择被控变量，必 须了解工艺过程和工艺特点对控制要求，仔细分析各 变量之间的相互关系，才能正确的选择被控变量。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象静态特性的影响（控制通道和干扰通道的放 大系数）
选择操纵变量时，希望控制通道的放大系数要大些， 表征了操纵变量对被控变量的影响程度。
对象动态特性的影响（控制通道纯滞后τ0）
控制通道的物料输送或能量传 递都需要一定的容器，造成的 纯滞后几对控制质量是有影响 的。 可见纯滞后使超调量增大；振 荡加剧 ，以致时间变长， 稳 定性变差。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象动态特性的影响（干扰通道时间常数）
干扰通道时间常数越大，表示 干扰对被控变量影响越缓慢， 这是有利于控制的。所以，在 确定控制方案时，应设法使干 扰被控变量的通道长，即时间 常数要长些
干扰通道纯滞后通常是不会影 响控制质量的 。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
k越大，表示控制作用对被控变量越显著，使控制
作用更为有效。
另一方面，对象干扰通道的放大系数。 Kf越小越好。 kf 小，表示干扰对被控变量的影响不大。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
被控变量的选择
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）的变量称为被控变量。 合理选择被控变量的重要性：
对产品的产量、质量及安全具有决定性的作用。 直接指标控制 间接指标控制
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
介质的流量、转速、电压 液位控制系统，其操纵变量是出口流体的流量； 温度控制系统，其操纵变量是载热体的流量。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
精馏过程被控变量的选择
假定该精馆塔的操作是要求塔顶(或塔底)馏出物达到 规定纯度，那么塔顶(或塔底)馏出物的组分应作为被 控变量，因为它就是工艺上的质量指标。 如果检测塔顶馏出物的组分有困难，或滞后太大。在 与馏出物的组分有关的参数中找出合适参量作为被控 变量，进行间接指标控制
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象动态特性的影响（控制通道时间常数）
精馏塔提馏段温度控制中，由于回流量对提馏段的 通道长，时间常数大，而加热蒸汽量对提馏段温度 影响的通道短，时间常数小。 控制通道的时间常数不能过大，否则会使操纵变量 的校正作用迟缓，超调量增大、过渡时间长。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
简单控制系统的定义与组成
由一个测量仪表（测量元件、变送器）、一个控制器 和一个执行机构所组成的控制一个对象参数的（单闭 环）控制系统 特点：简单、易于分析设计、投资少、便于施工 简单控制系统是构成复杂控制系统的基本单元
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
简单控制系统设计步骤
了解被控对象特性 工艺过程、设备 确定控制方案
1.合理选择被控变量； 2.选择操纵变量； 3.检测变送元件，检测位置； 4.执行器； 5.调节器；控制规律； 6.参数整定
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
操纵变量的选择
可控因素： 回流量和蒸汽流量，其他一般为不可控因素。 可调节：Q入和塔压等。
在两个可控因素中，蒸汽流量对提馏段温度影响比 起回流量对提馏段温度影响来说更及时、更显著。 同时，从节能角度来讲，控制蒸汽流量比控制回流 量消耗的能量要小，所以通常应选择蒸汽流量作为 操纵变量。
不能及时反应被控变量的实际值。降低了系统控制质量。 物性作为被控变量都有类似问题。 加入微分作用徒劳。有时反而不稳定。 尽量减小纯滞后时间，正确选择安装检测点位置 纯滞后时间太大，复杂控制系统。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
0
l1 u1
Байду номын сангаасl2 u2
式中：
l1 l 2分u 1别u为2 主管道，支管道的长度和液体流速
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
被控变量的独立性
塔顶温度控制系统与塔底温度控制系统 塔顶的温度与塔底的温度之间存在关联问题。两个 系统都不能正常工作。 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶或塔底一 端的产品质量。
常常选择温度作为被控变量。 1.在精馏塔操作中，压力需要固定。 塔压波动使塔处于不良工况。 随着压力的变化，还会引起与之相关的其他物料量 的变化。一般工艺设计结果足以保障塔压基本保持 不变。 2.在塔压固定的情况下，精馆塔各层塔板上的压力基本 上是不变的：各层塔板温度与组分之间就有一定的单 值对应关系
检测变送环节
纯滞后：存在容积滞后。 检测元件滞后：热容、热阻等惯性因素。 信号传递滞后：气动信号传递较慢。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
操纵变量的选择
操纵变量： 在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影 响，调节被控变量的参数，实现控制作用的变量称为 操作变量。 最常见的操纵变量：
精馏过程被控变量的选择
当温度TD 恒定时, 组分ZD和压力p之间也存在着单值
对应关系。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
精馏过程被控变量的选择
检测元件的滞后（时间常数）
测温元件，热阻和热容，时间常数引起测量滞后。
时间常数越大，上述现象越显著
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
从上面举例中可以看出，要正确地选择被控变量，必 须了解工艺过程和工艺特点对控制要求，仔细分析各 变量之间的相互关系，才能正确的选择被控变量。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象静态特性的影响（控制通道和干扰通道的放 大系数）
选择操纵变量时，希望控制通道的放大系数要大些， 表征了操纵变量对被控变量的影响程度。
对象动态特性的影响（控制通道纯滞后τ0）
控制通道的物料输送或能量传 递都需要一定的容器，造成的 纯滞后几对控制质量是有影响 的。 可见纯滞后使超调量增大；振 荡加剧 ，以致时间变长， 稳 定性变差。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象动态特性的影响（干扰通道时间常数）
干扰通道时间常数越大，表示 干扰对被控变量影响越缓慢， 这是有利于控制的。所以，在 确定控制方案时，应设法使干 扰被控变量的通道长，即时间 常数要长些
干扰通道纯滞后通常是不会影 响控制质量的 。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
k越大，表示控制作用对被控变量越显著，使控制
作用更为有效。
另一方面，对象干扰通道的放大系数。 Kf越小越好。 kf 小，表示干扰对被控变量的影响不大。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
被控变量的选择
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）的变量称为被控变量。 合理选择被控变量的重要性：
对产品的产量、质量及安全具有决定性的作用。 直接指标控制 间接指标控制
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
介质的流量、转速、电压 液位控制系统，其操纵变量是出口流体的流量； 温度控制系统，其操纵变量是载热体的流量。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
精馏过程被控变量的选择
假定该精馆塔的操作是要求塔顶(或塔底)馏出物达到 规定纯度，那么塔顶(或塔底)馏出物的组分应作为被 控变量，因为它就是工艺上的质量指标。 如果检测塔顶馏出物的组分有困难，或滞后太大。在 与馏出物的组分有关的参数中找出合适参量作为被控 变量，进行间接指标控制
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
对象动态特性的影响（控制通道时间常数）
精馏塔提馏段温度控制中，由于回流量对提馏段的 通道长，时间常数大，而加热蒸汽量对提馏段温度 影响的通道短，时间常数小。 控制通道的时间常数不能过大，否则会使操纵变量 的校正作用迟缓，超调量增大、过渡时间长。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
简单控制系统的定义与组成
由一个测量仪表（测量元件、变送器）、一个控制器 和一个执行机构所组成的控制一个对象参数的（单闭 环）控制系统 特点：简单、易于分析设计、投资少、便于施工 简单控制系统是构成复杂控制系统的基本单元
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
简单控制系统设计步骤
了解被控对象特性 工艺过程、设备 确定控制方案
1.合理选择被控变量； 2.选择操纵变量； 3.检测变送元件，检测位置； 4.执行器； 5.调节器；控制规律； 6.参数整定
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
操纵变量的选择
可控因素： 回流量和蒸汽流量，其他一般为不可控因素。 可调节：Q入和塔压等。
在两个可控因素中，蒸汽流量对提馏段温度影响比 起回流量对提馏段温度影响来说更及时、更显著。 同时，从节能角度来讲，控制蒸汽流量比控制回流 量消耗的能量要小，所以通常应选择蒸汽流量作为 操纵变量。
不能及时反应被控变量的实际值。降低了系统控制质量。 物性作为被控变量都有类似问题。 加入微分作用徒劳。有时反而不稳定。 尽量减小纯滞后时间，正确选择安装检测点位置 纯滞后时间太大，复杂控制系统。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。
0
l1 u1
Байду номын сангаасl2 u2
式中：
l1 l 2分u 1别u为2 主管道，支管道的长度和液体流速
2020/5/23
装备一个铸造车间，需要熔炼设备、 造型及 制芯设 备、砂 处理设 备、铸 件清洗 设备以 及各种 运输机 械，通 风除尘 设备等 。只有 设备配 套，才 能形成 生产能 力。