4.1被控变量与操纵变量的选择4.2 控制阀的选择.doc

课 时 教 学 计 划 课程 过程控制技术 任课教师 孟杰 授课题目4.1被控变量与操纵变量的选择4.2 控制阀的选择(一) 教学形式讲授 讨论 习题 实验 上机 现场 共 2 课时，总第 课时授课班级06计算机控制授课日期教学目的要求1.了解控制阀的流量特性；了解阀门定位器的应用；2.理解并掌握被控变量与操纵变量的选择原则；3.理解并掌握控制阀流量特性重点被控变量与操纵变量的选择、控制阀流量特性难点被控变量与操纵变量的选择、控制阀流量特性课堂结构及时间分配一. 复习引入（5分钟）二. 教学内容4.1被控变量与操纵变量的选择（一）被控变量的选择.（20分钟）（二）操纵变量的选择.（25分钟）42 控制阀的选择（一）控制阀的流量特性.（35分钟）三.小结.（3分钟）四.布置作业.（2分钟）教学过程 教学过程教学过程复习引入本章介绍单回路控制系统设计、运行中的有关问题。教学内容41 被控变量与操纵变量的选择 一、被控变量的选择 要正确选择被控变量，必须充分了解工艺过程、工艺特点及对控制的要求，在这个基础上，可归纳出选择被控变量的原则。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变量。当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有单值函数关系并满足如下条件的间接参数作为被控变量。满足工艺的合理性。具有尽可能大的灵敏度且线性好。测量变送装置的滞后小。二、操纵变量的选择操纵变量的选择原则设计构成的控制系统，其控制通道特性应具有足够大的系数、比较小的时间常数及尽可能小的纯滞后时间。系统主要扰动通道特性应具有尽可能大的时间常数和尽可能小的放大系数。应考虑工艺上的合理性。如果生产负荷直接关系到产品的质量，那么就不宜选为操纵变量。42 控制阀的选择控制阀的结构形式的选择控制阀公称直径的选择控制阀的公称压力pN， 控制阀气开、气关的选择。控制阀流量特性的选择等。一、控制阀的流量特性控制阀的流量特性是指流体通过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系，即 （4-1）式中 QQmax相对流量，是指控制阀在某一开度下的流量与最大流量的比值；l/L相对开度，即控制阀在某一开度下的行程与全行程之比。1.控制阀理想流量特性（1）直线流量特性 直线流量特性是指控制阀的相对开度与相对流量间成直线关系，其数学表达式为 式中，K为常数。 直线流量特性的控制阀在小开度时，其相对流量变化大，控制作用太强，易引起超调，产生振荡；而在大开度工作时，其相对流量的变化小，控制作用太弱，会造成控制作用不够及时。因此，在使用直线流量特性的控制阀时，应尽量避免控制阀工作在此区域内。（2）等百分比（对数）流量特性 等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比。 数学表达式为： 式中，K为常数 等百分比流量特性控制阀相对流量和相对行程的关系是非线性的，相对开度较小时，流量变化较小；在相对开度较大时，流量变化较大。因此它在全行程范围内相对流量的百分比变化率相同。所以控制过程平稳,适用范围较广。（3）快开流量特性 快开流量特性是指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与该点相对流量值的倒数成正比关系。数学表达式为 式中，K为常数控制阀在小开度时流量已经很大，随着行程的增加，流量迅速接近最大值，接近全开状态。因而称为“快开阀”。（4）抛物线流量特性 抛物线流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与该点相对流量值的平方根成正比。学表达式为 式中K为常数。这种流量特性主要用于三通控制阀及其他特殊场合。2.控制阀工作流量特性当流量变化时控制阀两端的压差是变化的，在这种情况下，控制阀的相对开度和相对流量之间的关系，称为工作流量特性。随着S值的下降，管道阻力损失随之增加，理想流量特性发生畸变。课堂小结1.了解控制阀的流量特性；了解阀门定位器的应用；2.理解并掌握被控变量与操纵变量的选择原则；布置作业 101 1 2 3 4 5 7 8 9 10课后体会讲述多媒体讲述强调结合实例讲述简单控制系统概念讲述启发式重点讲述 第 6 页 共 6 页板 书 设 计 4 简单控制系统41 被控变量与操纵变量的选择一、被控变量的选择（1）直接参数法（2）间接参数法被控变量的原则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变量。当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有单值函数关系并满足如下条件的间接参数作为被控变量。满足工艺的合理性。具有尽可能大的灵敏度且线性好测量变送装置的滞后小。二、操纵变量的选择操纵变量的选择原则设计构成的控制系统，其控制通道特性应具有足够大的系数、比较小的时间常数及尽可能小的纯滞后时间。系统主要扰动通道特性