《回路反馈控制系统》PPT课件.ppt

过程控制工程,第1章单回路反馈控制系统,第5课,ProcessControlEngineering,北京化工大学信息科学与技术学院自动化系宿翀,单回路反馈控制系统,1.1单回路系统的结构组成1.2被控变量的选择1.3对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择1.4控制阀的选择1.5测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法1.6控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择1.7系统的关联及其消除方法1.8单回路系统的投运和整定实验：单回路控制系统连接、投运和整定、质量研究,第1章,教学进程,1.8,单回路系统投运和整定,系统投入运行以及控制器的参数调整,投运前的准备：,（1）熟悉被控对象和整个控制系统，检查所有仪表及连接管线，以保证投运时能及时、正确的操作，故障能及时查找。,（2）现场检验所有的仪表，保持仪表能正常使用。,（3）根据经验或估算，设置Kc、TI、To，或为纯比例，比例度设置在较大位置。,（4）确认阀的开、闭形式。,（5）确认控制器的正、反作用。,（6）根据上述选择，假设被控变量受一干扰，看控制系统能否克服干扰的影响。,教学进程,原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈）,1.8,单回路系统投运和整定,控制器正反作用的确定,教学进程,正：输入信号，输出信号负：输入信号，输出信号,1.8,单回路系统投运和整定,教学进程,一般，对于仪表控制器，都带有正反作用开关，对于计算机控制，可以通过程序设置,1.8,单回路系统投运和整定,关键是自动和手动的切换,要求，必须保证是无扰动切换,手动：通过控制器，手动给出控制器的输出，手动输出,自动：控制器根据偏差，自动计算给出控制器的输出，自动输出,无扰动切换,教学进程,手动时，自动输出跟踪手动输出,自动时，手动输出跟踪自动输出,1.8.1,控制系统投运,双向平衡无扰动切换,电动III型、I系列、EK系列,电动II型,教学进程,1.8.2,控制系统整定,目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器）PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置,整定的目的,教学进程,整定方法两类：理论计算和工程整定方法,1.8.2,控制系统整定,教学进程,工程整定方法理论整定方法，必须要求已知各个环节的传递函数，对于一般的实际问题，难于满足。另外，理论计算也比较烦琐，工程上一般不采用。工程整定方法，直接在闭合的控制回路中对控制器参数进行整定。经验方法，简单、方便，易于掌握，工程实际中广泛采用。,1.8.2,控制系统整定,教学进程,（1）临界比例度法步骤：系统闭环TI最大、TD最小（没有积分、微分作用）比例度放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y的变化若Y衰减振荡，则继续减小；若Y发散振荡，则应增大当Y出现等幅振荡（临界振荡），此时k称为临界比例度，振荡周期Tk称为临界周期。,工程整定方法,1.8.2,控制系统整定,教学进程,有了k和Tk后，按经验公式确定、TI、TD，按此参数可使控制系统呈4：1衰减。若还有差距，可适当调整,1.8.2,控制系统整定,等幅振荡曲线,临界周期,教学进程,1.8.2,控制系统整定,表1-5临界比例度整定控制器参数经验公式,教学进程,（2）衰减曲线法与临界法类似4：1衰减曲线：比例度放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y的变化若Y衰减比大于4：1，则继续减小；若小于4：1，则应增大，直到出现4：1衰减振荡，记录此时比例度s和振荡周期Ts按经验公式确定、TI、TD,工程整定方法,1.8.2,控制系统整定,教学进程,1.8.2,控制系统整定,表1-6衰减曲线法整定控制器参数经验公式,4:1衰减曲线,s,Ts,振荡周期,比例度,教学进程,1.8.2,控制系统整定,教学进程,（3）反应曲线法测试广义对象的时间特性步骤：系统开环、稳定（测量值等于给定值）手动操作控制器产生一个阶跃输出，它将作用于广义对象上，记录Y的曲线（反应曲线）,工程整定方法,1.8.2,控制系统整定,教学进程,1.8.2,控制系统整定,y,T0,0,y,A,C,B,D,t,对象反应曲线,纯滞后时间,时间常数To,教学进程,1.8.2,控制系统整定,表1-8反应曲线法整定控制器参数经验公式,教学进程,1.8.2,控制系统整定,例子：