设备管理_建筑环境与设备控制技术培训课件

复习要点 第1章自动控制系统基本概念第2章被控对象的特性第3章测量变送器及其特性第4章基本控制规律第5章执行器及其特性第6章简单自动控制系统的特性及设计第7章复杂自动控制系统的特性及设计第10章空气调节系统的自动控制第11章自动控制系统的整定和投运 第1章自动控制系统基本概念 一 控制系统的组成 二 由系统工作原理图绘制系统方框图 三 对控制系统性能的要求 自动控制系统可概括成两大部分 一部分是自动化装置控制下的生产设备称为被控对象 受控对象 另一部分是为实现自动控制所必须的自动化仪表设备简称为自动化装置包括测量变送器 调节器和执行器等 自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程有非周期衰减过程 衰减振荡过程 等副振荡过程 发散振荡过程等四种 品质指标用来衡量控制系统的质量余差 e 最大偏差 A 衰减比 n 衰减率 f 过渡过程时间 ts 峰值时间 tp 第2章被控对象的特性 被控对象的特性参数放大系数 K 滞后时间 时间常数 T 被控对象的数学模型对象微分方程式的列写 求解及分析被控对象特性的实验测取 被控对象特性 是指被控过程的输入变量 操纵变量或扰动变量 发生变化时 其输出变量 被控变量 随时间的变化规律 对象各个输入量与输出量之间的函数关系 用什么来表示被控对象的特性 常用三个物理量 放大系数 K 时间常数 T 滞后时间 被控对象的数学模型微分方程的建立过程确定输入量和输出量划分环节写出每一环节 元件 原始方程式消去中间变量写成标准形式 被控对象特性的实验测取对象特性参数可以由过程的数学模型通过求解得到 但是在生产过程中 很多过程的数学模型是很难得到的 工程上一般用实验方法来测定过程特性参数 最简便的方法就是直接在原设备或机器中施加一定的扰动 通过该过程的输出变量进行测量和记录 然后通过分析整理得到过程特性参数 第3章测量变送器及其特性 温度测量变送器热电偶 铂热电阻压力和压差测量变送器霍尔压差变送器 电动差压变送器流量测量变送器节流装置 椭圆齿轮流量变送器液位测量变送器电容式液位变送器测量变送器特性性能指标 第4章基本控制规律 比例度 对控制过程的影响如图4 9 越大 即Kp越小 过渡过程曲线越平稳 但静差很大 越小 则过渡过程曲线越振荡 过小时 就可能出现发散振荡 第5章执行器及其特性 电动执行器的组成及工作原理直通调节阀的流量特性 直通调节阀的主要类型电气阀门定位器力矩平衡原理 第6章简单自动控制系统的特性 常用的控制系统分析方法 微分方程分析法列出各个环节的微分方程式被控对象测量变送器调节器执行器得到整个系统微分方程式结合边界条件 求解 得到被控变量随时间的关系式绘制过渡过程曲线 并分析从过渡过程曲线得到系统在干扰作用下的控制质量如稳定程度 衰减比 最大偏差 余差 回复时间及振荡周期等得出其控制质量是否满足工艺生产要求的结论 以便找出改进系统的有效方法 被控变量的选择选择的原则要熟悉工艺过程 从对自动控制的要求出发 合理选择被控变量具体如下 若以工艺控制指标 温度 压力 流量 液位 空气相对湿度等 作为被控变量 则应能够最好地反映工艺所需状态变化的参数通常可按工艺操作的要求直接选定 因为它们为某一工艺目的服务是清楚的 大多数单回路控制系统就是这样例如换热器温度控制 热网的流量控制及房间温度控制等 若以产品质量指标作为被控变量 则应这是最直接也是最有效的控制参数例如工业锅炉的蒸汽压力 空调处理装置的露点温度等都是反映热工过程的质量指标 因而选择它们作为被控变量 应能获得检测信号并有足够大的灵敏度 且滞后要小 否则无法得到高精度的控制质量 应考虑工艺流程的合理性和国内仪表生产的现状 确定调节参数的原则 应以克服主要扰动最有效为原则即应使调节通道对象的放大系数适当地大些 时间常数适当小但不要过小 纯滞后越小越好 扰动通道对象的放大系数应尽可能小 时间常数应尽可能大 扰动作用点应尽量靠近调节阀或远离测量传感器 增大扰动通道的容量滞后 可减少对被控变量的影响 不能单纯从自动控制角度出发 还须考虑生产工艺的合理性 调节阀的结构形式选择的一般规律直通单座阀和双座阀应用广泛当阀前后压差较小 要求泄漏量也较小时 应选直通单座阀 当阀前后压差较大 并允许有较大泄漏量时 应选直通双座阀 当在大口径 大流量 低压差的场合工作时 应选蝶阀 但此时泄漏量较大 在比值控制或旁路控制时 应选三通调节阀 当介质为高压时 应选高压调节阀 开关形式电动调节阀的开关形式有电开与电关两种形式气动调节阀的开关形式气开与气关两种形式电 气 开式的调节阀在有信号压力时阀打开 而电 气 关式的调节阀在有信号时阀关闭 选择原则调节阀开闭形式的选择主要从生产安全角度考虑 一般在能源中断时 应使调节阀切断进入被控制设备的原料或热能 停止向设备外输出流体 调节阀的开 关形式是由执行机构的正 反作用和阀芯的正 反向安装所决定的 可组合成4种方式 如何确定调节阀的口径 由式 6 28 可知 当生产工艺中需要的正常流量q和压差决定后 就可计算出阀门的流通能力 然后根据C值 查调节阀的产品规格 便可确定调节阀的口径 第7章复杂自动控制系统的特性及设计 复杂控制系统主要有串级控制系统比值控制系统选择性控制系统分程控制系统前馈控制系统 分级控制思想将一个控制通道较长的对象分为两级把许多扰动在第一级副环就基本克服掉 剩余的影响及其他各方面扰动的综合影响再由主环加以克服这种控制思想在许多非工程 非自然学科领域应用也非常普遍串级系统结构组成有两个对象主 副对象两个控制器主 副控制器两个测量变送器主 副测量变送器一个执行器 系统工作方式副环工作既是随动又是定值对于主控制器输出的设定值是不确定的 是随动系统对于进入副环的扰动 是定值控制系统 主环工作是定值控制方式若把副环看作为一个整体方块则主环就相当于一个简单控制系统串级控制系统就是定值控制系统控制性能控制性能优于简单控制系统系统对于扰动反应更及时克服扰动的速度更快能有效地克服系统滞后改善控制精度和提高控制质量 串级系统控制作用方向分析首先看主控制器 由于副环可以简化为一个正作用方向方框 如图7 7所示 主对象作用方向为正 主测量变送作用方向亦为正 根据简单控制系统中所介绍的原则 4个方框所标符号的乘积应为正 故主控制器方框的作用方向应为正 如此 整个环路中所有符号相乘为负 系统是负反馈 选反作用控制器 副控制器作用方向的选择与简单控制系统一样 这里副控制器方框的作用方向亦应为正 结合控制器比较点的符号 控制器整体应选反作用控制器 如此 整个副环是负反馈控制系统 前馈是 开环 反馈是 闭环 控制系统表面上 两种控制系统都形成了环路 但反馈控制系统中 在环路上的任一点沿信号线方向前行 可以回到出发点形成闭合环路 成为 闭环 控制系统 而在前馈控制系统中 在环路上的任一点沿信号线方向前行 不能回到出发点 不能形成闭合环路 因此称其为 开环 控制系统 前馈控制及时 反馈控制滞后前馈控制根据扰动来控制 所以控制及时 而反馈控制根据偏差来控制 即扰动作用下被控变量产生偏差后才进行控制 控制不及时前馈控制系统中若扰动 有滞后 前馈只能克服所测量的扰动 反馈可克服所有扰动量都不可测量 前馈就不可能加以克服 而反馈控制系统中 任何扰动 只要它影响到被控变量 都能在一定程度上加以克服 第10章空气调节系统的自动控制 空调房间温度自动控制是通过接通或断开电加热器和增加或减少精加热器的容量而改变送风温度来实现的 空调温度自动控制系统常用的改变送风温度方法有 控制加热空气的电加热器空气加热器 介质为热水或蒸汽 加热量改变一 二次回风比 房间空气相对湿度自动控制的方法在空调中 为维持室内空气相对湿度恒定或某一设定范围内 通常采用定露点间接控制法及变露点直接控制法 定露点间接控制法 当空调房间的余湿量不变或变化幅度较小时 对于具有喷淋室或喷淋表冷器式空气处理环节的空调系统 可采用保持喷淋室后或喷淋表冷器后露点温度恒定的方法 使室内空气相对湿度稳定在某一范围内 该控制法一般适用于室内余湿量变化幅度较小及空气相对湿度允许波动范围较大的场合 此方法可使室内相对湿度允许波动范围控制在 5 变露点直接控制法用直接装在室内工作区 回风口或回风道中的湿度测量传感器来测量和控制空调系统中相对应的执行控制机构 达到控制室内空气相对湿度的目的 第11章自动控制系统的整定和运行 方法 临界比例度法 衰减曲线法和经济试凑法 临界比例度法特点 直接在闭合的