过控课程总结.

1、过程控制工程课程总结过程控制工程课程总结PIDPID单回路单回路过程工业影响因素过程工业影响因素1）一般影响因素）一般影响因素原料组成、流量、温度等变化原料组成、流量、温度等变化产品质量要求产品质量要求过程设备的可使用性、特性漂移、关联关系影过程设备的可使用性、特性漂移、关联关系影响响2）控制过程影响因素）控制过程影响因素信号测量及数据处理（实时性、准确性等）信号测量及数据处理（实时性、准确性等）被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性关系关系控制方案的合理性、控制系统稳定性控制方案的合理性、控制系统稳定性执行器特性执行器特性 2）控制过程影响因素）控制

2、过程影响因素信号测量及数据处理（实时性、准确性等）信号测量及数据处理（实时性、准确性等）被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性关被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性关系系控制方案的合理性、控制系统稳定性控制方案的合理性、控制系统稳定性执行器特性执行器特性 课程重点：课程重点：1）基本概念和特点的掌握）基本概念和特点的掌握2）控制方案）控制方案控制方案的构成及方框图控制方案的构成及方框图控制方案工作特性，应用特性控制方案工作特性，应用特性控制系统分析及设计控制系统分析及设计第一章第一章 单回路控制系统单回路控制系统1）主要内容）主要内容控制回路的基本构成控制回路的基本构成基本控制规律基本控

3、制规律被控变量、控制变量选择原则被控变量、控制变量选择原则执行器、控制器作用方式的选择执行器、控制器作用方式的选择控制参数整定方法等基本知识控制参数整定方法等基本知识简单介绍主要控制对象的过程特性简单介绍主要控制对象的过程特性2）主要知识点）主要知识点控制系统组成、评价指标控制系统组成、评价指标基本控制规律基本控制规律被控变量选择、操作变量选择被控变量选择、操作变量选择通道特性及对控制质量影响通道特性及对控制质量影响调节阀开关形式、控制器作用形式选择调节阀开关形式、控制器作用形式选择第二章第二章 串级控制系统串级控制系统1）主要内容）主要内容串级控制系统基本概念和构成串级控制系统基本概念和构成

4、串级控制系统特性串级控制系统特性串级控制系统设计串级控制系统设计串级控制系统的投运串级控制系统的投运2）主要知识点：）主要知识点：串级控制系统构成特点（系统图、方框图）串级控制系统构成特点（系统图、方框图）内环的作用内环的作用控制过程动作分析，区别干扰进入点控制过程动作分析，区别干扰进入点主、副控制器作用方式选择主、副控制器作用方式选择串级控制系统设计串级控制系统设计第三章第三章 前馈及比值控制系统前馈及比值控制系统1）基本内容）基本内容前馈控制系统前馈控制系统 基本内容：基本内容：前馈控制的基本控制原理及特点前馈控制的基本控制原理及特点前馈控制的组合应用前馈控制的组合应用比值控制系统比值控制

5、系统 基本内容：基本内容：基本概念基本概念比值控制基本回路特性比值控制基本回路特性比值控制系统构成类型比值控制系统构成类型比值控制实现（比值器、乘法器、除法器）比值控制实现（比值器、乘法器、除法器）2）知识要点）知识要点前馈控制：前馈控制：l方案特点：方案特点： 前馈控制是依据干扰两实施控制的方案，具有控制前馈控制是依据干扰两实施控制的方案，具有控制及时性特点，理论上具有参数不变性功能。及时性特点，理论上具有参数不变性功能。l控制器：控制器： 与干扰通道及控制通道特性有关，是一种特殊的控与干扰通道及控制通道特性有关，是一种特殊的控制器。制器。l构成：构成： 简单前馈，前馈反馈，前馈串级，变比值

6、控制简单前馈，前馈反馈，前馈串级，变比值控制l应用场合应用场合系统滞后或容量滞后较大，反馈控制系统难以满系统滞后或容量滞后较大，反馈控制系统难以满足工艺控制要求场合足工艺控制要求场合系统中存在可测而不可控的强烈干扰影响的场合系统中存在可测而不可控的强烈干扰影响的场合干扰对被控变量存在显著影响，反馈控制难以克干扰对被控变量存在显著影响，反馈控制难以克服的场合服的场合工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合 注意：一般前馈控制不能单独应用注意：一般前馈控制不能单独应用l前馈与反馈控制的互补关系前馈与反馈控制的互补关系l前馈前馈-反馈控制特点反馈控制特点具

7、有前馈控制及时和反馈控制能克服多种干具有前馈控制及时和反馈控制能克服多种干扰的双重优点。扰的双重优点。由于加入了反馈控制，降低了对前馈控制精由于加入了反馈控制，降低了对前馈控制精度的要求。度的要求。由于前馈控制对主要干扰作了及时控制，大由于前馈控制对主要干扰作了及时控制，大大减轻了反馈控制的负担。大减轻了反馈控制的负担。由于反馈控制的存在，使得前馈由于反馈控制的存在，使得前馈-反馈控制系反馈控制系统具有一定的自适应能力。统具有一定的自适应能力。l前馈前馈-反馈应用特点反馈应用特点l分析设计分析设计 比值控制基本知识点：比值控制基本知识点：l实现使两种或两种以上参数满足按一定比实现使两种或两种以

8、上参数满足按一定比例关系变化的控制系统。例关系变化的控制系统。 l回路属性：比值控制属于开环控制回路属性：比值控制属于开环控制l比值控制实现方法及特点比值控制实现方法及特点 比值器、乘法器、除法器比值器、乘法器、除法器l比值系数：仅与工艺流量比例要求及选用仪表量程比值系数：仅与工艺流量比例要求及选用仪表量程有关，基本关系式：有关，基本关系式：l控制要求高，负荷变化较大的场合应考虑应用开控制要求高，负荷变化较大的场合应考虑应用开方器。方器。0164IKl 信号基本关系式：信号基本关系式：221122maxmaxmaxmaxQQKkorKkQQ线线性性非非线线性性第四章第四章 均匀控制均匀控制1）

9、基本内容基本内容l利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参数，使利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳定操作的控制策略。稳定操作的控制策略。l实现方法实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。通过参数整定实现均匀控制策略。l主要的均匀控制结构形式主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制简单均匀控制 串级均匀控制串级均匀控制 双冲量均匀控制双冲量均匀控制2）知识点）知识点l结构上无特殊性结构上无特殊性l参数整定参数整定比比 例例 度：度：100%积分时间：较长积分时间：较长微分时间：微分时间：0（微分作用不符合均匀控

10、制思想，（微分作用不符合均匀控制思想，一般不采用微分作用）一般不采用微分作用）l串级均匀控制中副环引入的目的串级均匀控制中副环引入的目的 克服控制阀两端的压力变化及罐的自衡作用对流量克服控制阀两端的压力变化及罐的自衡作用对流量的影响，更好地协调两个参数。的影响，更好地协调两个参数。l操作特点操作特点表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其变化应该是缓慢的。变化应该是缓慢的。参数的变化应被限制在允许的范围为内。参数的变化应被限制在允许的范围为内。实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现协调多个参数的目的。协调

11、多个参数的目的。注意：注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整定实现参数整定实现第五章第五章 选择性控制选择性控制1）基本内容）基本内容l概念概念 依据不同的生产状态，自动选取不同的被控变量（依据不同的生产状态，自动选取不同的被控变量（操作变量）或控制方案，进而实现对生产操作的自操作变量）或控制方案，进而实现对生产操作的自动控制。动控制。l应用目的：应用目的： a. 处理非正常情况，保证生产安全的需要处理非正常情况，保证生产安全的需要 b. 实现工艺操作的切换实现工艺操作的切换l硬件构成硬件构成l基本类型基本类型2）知识点）知识点l概念

12、概念l构成、类型及控制特点构成、类型及控制特点 选择器作用、安装位置选择器作用、安装位置 开关型、连续型、混合型开关型、连续型、混合型l控制器控制器 参数整定，参数整定，l选择器选择器 类型及确定方法类型及确定方法l分析、设计分析、设计第六章第六章 分程控制分程控制1）主要内容）主要内容l基本概念基本概念 以一个控制器的输出信号的不同信号段分别控制以一个控制器的输出信号的不同信号段分别控制不同阀门，且使该阀门在其控制信号段内能够完不同阀门，且使该阀门在其控制信号段内能够完成从全开到全关动作的控制系统称为分程控制系成从全开到全关动作的控制系统称为分程控制系统。统。l阀门组合方式阀门组合方式l分程

13、控制目的：分程控制目的：扩大阀门的可调比（同向调节阀）扩大阀门的可调比（同向调节阀）满足某些工艺操作的特殊要求（异向调节阀）满足某些工艺操作的特殊要求（异向调节阀）l分程阀组流量特性改善分程阀组流量特性改善2）知识点）知识点l概念概念l阀门组合方式及应用目的阀门组合方式及应用目的l分析设计分析设计第七章第七章 阀位控制系统（双重控制）阀位控制系统（双重控制）1）基本内容）基本内容l解决控制系统的动特性（快速性，有效性）解决控制系统的动特性（快速性，有效性）与经济性及合理性的协调问题。与经济性及合理性的协调问题。l特点：特点：系统构成特点；系统构成特点；操作特点操作特点 ；l应用应用2）知识点）

14、知识点l系统由两个控制器分别控制两个调节阀系统由两个控制器分别控制两个调节阀l主控制器输出作为阀位控制器的测量输入信号主控制器输出作为阀位控制器的测量输入信号l阀位控制回路是以主控制器控制的调节阀的开度阀位控制回路是以主控制器控制的调节阀的开度为被控变量的单回路控制系统，即：其给定值是为被控变量的单回路控制系统，即：其给定值是设定的阀门开度信号值设定的阀门开度信号值l稳态时主控制器控制的阀门开度为设定开度稳态时主控制器控制的阀门开度为设定开度l阀位控制器的控制规律中应包含积分控制规律阀位控制器的控制规律中应包含积分控制规律l应用场合应用场合控制要求较高，一般的反馈控制不及时，难于控制要求较高，

15、一般的反馈控制不及时，难于满足工艺控制要求；满足工艺控制要求；工艺参数不允许做激烈变化（如透平机通过的工艺参数不允许做激烈变化（如透平机通过的蒸汽）蒸汽）l基本要求基本要求概念概念分析：分析： 稳态工作，阀稳态工作，阀B开度保持在设定的最小开度。开度保持在设定的最小开度。 干扰出现，干扰出现，主控制器控制阀主控制器控制阀B迅速改变其开度，快速、有效迅速改变其开度，快速、有效地调节被控变量（担负主要的干扰克服任务）。地调节被控变量（担负主要的干扰克服任务）。阀位控制器控制阀阀位控制器控制阀A缓慢改变开度，但，最终将缓慢改变开度，但，最终将主控制器担负的控制任务转移到阀位控制器。阀主控制器担负的控

16、制任务转移到阀位控制器。阀位控制器的控制结果，阀门位控制器的控制结果，阀门B恢复到设定的正常恢复到设定的正常开度。开度。设计设计第八章第八章 2）知识点）知识点 相对增益阵相对增益阵l相对增益阵的求取相对增益阵的求取l依据相对增益阵的控制回路确定方法依据相对增益阵的控制回路确定方法 选择相对增益阵中选择相对增益阵中ij趋近趋近1的元素对应的被控变量的元素对应的被控变量和操作变量构成控制回路和操作变量构成控制回路l相对增益阵的特性相对增益阵的特性1112112/nijuijijymmmnyuyu 1TKK 解耦控制解耦控制l解耦条件：系统的闭环传递函数矩阵（广义对象解耦条件：系统的闭环传递函数矩

17、阵（广义对象传递函数矩阵）是对角阵。传递函数矩阵）是对角阵。l减小及消除耦合的基本方法减小及消除耦合的基本方法通过减少控制回路解决耦合问题通过减少控制回路解决耦合问题调整控制器参数改变耦合程度调整控制器参数改变耦合程度通过选择变量配对减少耦合通过选择变量配对减少耦合通过串联解耦装置消除耦合通过串联解耦装置消除耦合l解耦控制方案解耦控制方案理想解耦理想解耦简化解耦简化解耦人为地设定一个解耦模型的框架（通过设定解耦阵人为地设定一个解耦模型的框架（通过设定解耦阵中若干个元素为中若干个元素为1来简化解耦阵），通过使原系统来简化解耦阵），通过使原系统传递关系阵与解耦阵之积为对角阵的方法求取传递关系阵与解

18、耦阵之积为对角阵的方法求取F阵阵中其余元素从而获得解耦装置模型。中其余元素从而获得解耦装置模型。111211112121222212221212nnnnnnnnnnnnGGGFFFGGGFFFGGGFFF 对角阵第九章 流体输送设备控制流体输送设备控制 1）主要内容）主要内容l流体输送设备控制流体输送设备控制离心泵离心泵容积式泵容积式泵l离心式压缩机防喘振控制离心式压缩机防喘振控制固定极限法固定极限法可变极限法可变极限法2）要点：）要点：l离心泵控制方案及特点离心泵控制方案及特点l离心式压缩机喘振发生的基本原因，防止喘振离心式压缩机喘振发生的基本原因，防止喘振的基本策略。的基本策略。l离心式压

19、缩机防喘振控制离心式压缩机防喘振控制固定极限法固定极限法可变极限法可变极限法l能够按照操作向方程设计控制方案或反之。能够按照操作向方程设计控制方案或反之。第十章第十章 传热过程控制传热过程控制1）基本内容）基本内容l传热设备及特点传热设备及特点参数特性参数特性时间常数、滞后时间常数、滞后l一般换热设备控制一般换热设备控制l锅炉控制锅炉控制2）要点：）要点：l一般传热设备控制方案一般传热设备控制方案换热器换热器蒸发器蒸发器 要求能理解方案特点要求能理解方案特点l锅炉设备控制锅炉设备控制主要控制回路，主要控制回路，锅炉燃烧系统逻辑提降控制锅炉燃烧系统逻辑提降控制第十一章第十一章 精馏过程控制精馏过

20、程控制1）基本内容）基本内容l精馏过程设备及操作特点精馏过程设备及操作特点l控制要求控制要求产品质量控制产品质量控制物料平衡控制物料平衡控制能量平衡控制能量平衡控制约束条件控制约束条件控制l常见控制方案常见控制方案温度控制温度控制物料平衡控制物料平衡控制质量指标反馈控制质量指标反馈控制*提馏段控制提馏段控制*精馏段控制精馏段控制塔压控制塔压控制*常压控制常压控制*加压控制加压控制*减压控制减压控制2）要点）要点 各种控制方案分析各种控制方案分析第十二章第十二章 反应过程控制反应过程控制1）基本内容）基本内容l反应过程设备及特点反应过程设备及特点l反应器控制基本要求反应器控制基本要求物料平衡物料平衡热量平