化工仪表及自动化（ 第三版） 教学课件 作者 乐建波 主编 第五章.ppt

尚辅网 尚辅网 第五章 化工自动化基础 教 学 内 容 第一节 自动化基础知识 一、人工调节和自动控制 3.自动控制系统的分类 三、 过渡过程的品质指标 本节知识问答： 什么是控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？ 怎样衡量控制质量的好坏？衡量控制质量的品质指标有哪些？ 2. 控制系统的品质指标 四、影响控制系统过渡过程的主要因素 (四) 控制器的控制规律对质量的影响 3. 微分时间对过渡过程的影响 五、过渡过程质量的改善 第二节 简单控制系统 第三节 复杂控制系统介绍 二、均匀控制系统 三、比值控制系统 四、多冲量控制系统 第四节 典型控制系统方案介绍 四、反应器的自动控制方案 尚辅网 （３）变比值控制系统 变比值控制系统又叫串级比值控制系统，一般比值控制为副回路，而比值由另一个控制器来设定，所以形成串级的形式。如图所示，比值的变化由温度控制器依据催化剂温度的变化而向副控制器输出设定值，使原来的比值随新的要 求 变 化。 这 种 变 比 值 控 制 系 统 精 度 较 高， 应 用广泛。 尚辅网 多冲量是多参数的意思。这只是一种习惯叫法，不是物理学中定义的 “冲量”。为了说明多冲量控制的概念及特点，下面分析蒸汽锅炉汽包水位的控制系统。 1.单冲量控制系统 一旦负荷急剧变化，虚假液体出现，控制器就会误以为液位升高而关小供水阀门，结果，使急需供水的汽包反而减少供水，影响了生产甚至造成危险。 尚辅网 2.双冲量控制系统。 当负荷突然变化时，蒸汽的流量信号通过加液器，使它的作用与水位信号作用相反，假水位出现时，液位信号ａ 要关小给水阀，而蒸汽信号ｂ要开大水阀，从而克服了 “虚假液位”的影响。 尚辅网 3. 三冲量控制系统 在双冲量控制系统的基础上再增加一个冷水流量的冲量ｃ，使它与液位信号作用一致，这样形成了三冲量控制系统，就比较完善了。 尚辅网 本节主要内容： ?流体传输设备的控制 ?传热设备的控制 ?精馏设备的控制 ?反应器的控制 本节知识问答： 1. 熟悉工艺流程图中常用的图形及符号。 2.各种控制方案的异同？ 3.各种控制方案的优缺点？ 尚辅网 （3）PI控制系统中δ与TI的影响： ①当δ不变时，TI由∝→小改变时对过渡过程的影响 y f t t δ=40% TI=∝ TI=16分 TI=5分 TI=1分 尚辅网 ②当TI不变时，δ由大→小改变时对过渡过程的影响 y f t t TI=3分 δ＝250％ δ＝90％ δ＝15％ δ＝50％ 尚辅网 （4）PID三作用系统中，δ和TI不变，TD作用的影响： y f t t δ = 30％ TI=3分 TD=0分 TD=1分 TD=3分 尚辅网 1.控制器参数的整定 要获得一个好的控制质量，首先取决于控制方案本身是否合理，操作人员可以做的只是如何将控制器的参数操作在合适的值，这就要通过控制器的参数整定来解决。所谓控制器参数的整定，就是求取最好的过渡过程中控制器的比例度δ、积分时间 Ｔi、微分时间 Ｔd的具体数值的工作。 本节知识问答： 控制器参数整定的一般规则有哪些？ 工程整定控制器参数的方法有哪几种？ 尚辅网 2．控制器参数整定原则 控制器的参数整定，一般遵循以下原则： (1) 要具有一定的稳定裕度，以便在对象特性有所改变时，控制器的参数仍能适应。对于定值控制系统常取衰减比N为1/4；对于随动系统常取衰减比N为1/10。 (2) 在满足稳定裕度的前提下，使其它品质指标尽可能好些。 (3) 选择δ、TI、TD通常遵循如下规则： 尚辅网 ①、 δ应大于临界值一倍以上 ②、TI应取振荡周期的（0.5~1）倍 ③、取TD=（0.25~0.5）TI 2 ①、K0大时， δ应大些 ②、引入积分后， δ 应比单纯比例时增大10%~20% ③、引入微分后， δ 应比单纯比例时减小10%~20% 3 ①、 δ↓→衰减比N↓→振荡倾向↑ ②、TI↓→衰减比N↓→振荡倾向↑ ③、TD↑ →衰减比N ↑（但太大时，衰减比N↓） 1 尚辅网 3．控制器参数整定的工程整定 （1）临界比例度法：在纯比例作用下，找出达到等幅振荡的临界比例度δK及临界周期TK，然后按“临界比例度法参数整定表”所示内容确定控制参数。 0.125 TK 0.50 TK 1.7 δK PID 0.85 TK 2.2 δK PI 2δK P TD TI δ % 控制器参数 控制规律 临界比例度法参数整定表 尚辅网 （2）衰减曲线：在纯比例作用下，找出达到规定衰减比N下的比例度δS及周期TS或上升时间TR，然后按“衰减曲线法参数整定表”所示内容确定控制器参数。 0.1 TS 0.3 TS 0.8 δS PID 0.5 TS 1.2 δS PI δS P TD TI δ % 控制器参数（N=4：1） 控制规