被控参数和控制参数的选取.ppt

被控参数和控制参数的选取,2.3,下面什么是被控对象？,我们利用空调、火炉等改变房间温度 步枪射击 战场上，我们要消灭敌人 自动门 投掷飞镖 “穿针引线”过程 如果将我们的身体看成是一个控制系统，在你从书架上拿出一本你想要的书的过程中，身体各部分分别完成什么功能？,二、被控对象建模方法,三、被控对象分类：有自平衡能力和无自平衡能力,被控参数的选取,2.3.1,重要性：被控参数选择是控制系统设计的关键步骤，对于提高产品的质量和产量、稳定生产、节能环保、改善劳动条件等都是非常重要 对设计者的要求：深入生产现场，进行认真的调查研究，熟悉并掌握生产工艺过程及其操作要点，充分了解那些影响产品质量、对安全生产具有决定意义、能较好地反映工艺生产状态变化的参数。,选择方法,直接参数：选择能直接反映生产过程质量，并能保证生产安全进行的参数 间接参数：当关键参数是需要被控制又难于测量时，就可以选那些容易测量的参数，再通过计算得到关键的参数，作为被控参数 必须能够测量，并保证一定的测量精度.,选择原则,选取主要的、代表性的或决定性的参数 各个被控参数之间不应有明显的联系或强的关联 作为一个系统，所选的被控变量的个数不能多于系统的独立的自由度的个数 要考虑工艺过程的合理性，以及所用仪表的性能,控制参数的选取,控制系统的设计目的：克服各种干扰因素的影响，使系统按要求运行 干扰是影响控制系统平稳运行的破坏因素，控制参数用来克服干扰的影响 控制参数的作用就是使被控参数跟踪给定值的变化或用来克服系统的初始偏差,2.3.2,控制参数的选取原则,工艺上考虑。控制参数要同对应的被控参数有密切的关系，即二者之间要强关联 静态特性上考虑。使控制通道的放大倍数尽量的大，而使干扰通道的放大倍数尽量的小 动态特性上考虑 。 扰动通道：时间常数越大，对被控参数的影响也就越小，控制质量就越好；干扰进入系统的位置越靠前，它距离被控参数就越远，对被控参数的影响也就越小。,控制参数的选取原则,控制通道：控制通道的时间常数可以反映控制作用的强弱，反映控制器的校正作用克服干扰的快慢。若控制通道的时间常数太大，被控参数变化缓慢，控制作用不能及时发挥效果，控制质量会较低。 若控制通道的时间常数太小，控制作用会很快发挥效果，克服扰动也会及时，但是过渡时间太短，容易引起系统震荡，使系统稳定性下降，系统容易发散，也就无法保证控制质量了。,控制参数的选取原则,时间常数要选得合适，不能过大或过小。 对于控制通道，放大倍数要适当大一些，时间常数要适当小一些，纯滞后要尽可能的小，如果纯滞后时间大于通道的时间常数，就不利于系统的控制。 对于干扰通道，放大倍数应该尽量的小，时间常数应该尽量的大，干扰进入系统的位置应该尽量的靠前。对于多个时间常数的系统，应该通过选取控制参数使几个时间常数尽量错开，相互之间尽量分离。,测量元件与变换器概述,一、参数的测量 参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。,测量变送单元和执行机构的选取,2.,2.4.1,二、检测系统的构成,被测参数,敏感元件,信号变换,信号传输,信号测量,显示,记录,控制,+,-,A/D,PLC,一、压力的表示与单位,压力的表示： 绝对压力 单位面积所受到的力 相对压力（表压） 绝对压力与大气压之差 真空度 大气压与绝对压力之差,绝对压力,绝对压力,真空度,表压,标准大气压,2.4.1.1,压力的测量,二、压力计的分类与工作原理,工业压力计通常按敏感元件的类型进行分类： 液柱式压力计 活塞式压力计 弹性式压力计 电气式压力计,1. 液柱式压力计,测量原理：P=h 所以 h=P/ ,2. 活塞式压力计,测量原理： P=G/S 所以 G=PS 精确度高 常用作标准仪表，检验其它压力计,3、弹性式压力计与常用压力表,工作原理：采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。 根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类： 弹簧管式压力计 薄膜式压力计 波纹管式压力计,4、电气式压力计与信号转换,电气式压力计，实际上是将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移或活塞式压力计所产生的力转换为电信号输出的一类压力计。 电气式压力计通常两部分组成： 一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数； 二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。,三、压力计的选型,选型内容： 类型选择 功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）； 介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污程度等； 如：氨气表防腐，氧气表禁油。 环境条件：温度、震动、电磁场等。 量程与盘面大小； 工作压力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程。 盘面大小应方便安装和观察。 精度等级：根据工艺需要确定。,常见压力传感器外形,流量的测量,按测量途径分类： 速度式流量计 通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。 容积式流量计 采用固定溶剂空间逐次衡量过流容积。 质量流量计 计量可压缩流体的质量通过量。,2.4.1.2,一、速度式流量计,根据测速方法可以分为以下几类： 压差流量计 转子流量计 电磁流量计,1. 压差流量计,由流体力学知识可知，流体通过孔板节流装置后，会产生一定的压降。根据流速和压降的关系可以推导出下列方程： 通过测量孔板前 后压差即可计算 出流速和流量。,p1,p2,2. 转子流量计,垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下平衡。 压差与流速有关； 流速取决于转子的位置。 由转子高度可直接读取通过的流量； 测量转子位置可进一步获得相应的电气信号。,3. 电磁流量计,当流道两侧有磁场作用时，导电流体在流动过程中切割磁力线，产生感应电动势： Ex=BDv10-12 所以有： Q=K Ex,EX1,EX2,二、容积式流量计,容积式流量计主要包括两类： 齿轮式流量计 一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间隙空间