浙大工业过程控怡制1绪论.ppt

控制系统的目标 过程控制系统的目标： 在扰动存在的情况下，通过调节操纵变量使被控变量保持在其设定值。 应用过程控制系统的主要原因： （1）安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，保护或减少生产过程对环境的影响； （2）稳定性：确保产品质量与产量的长期稳定，以抑制各种外部干扰； （3）经济性：实现效益最大化或成本最小化。 控制系统的分类 定值控制（Regulatory Control, “调节控制”）与伺服控制（Servo Control, “跟踪控制”） 对照举例：连续过程与间歇过程（Batch Processes）或飞行控制。 前馈控制（Feedforward Control）与反馈控制（Feedback Control） 对照举例：热交换器的出口温度控制。 前馈与反馈控制系统举例 控制系统的分类（续） 开关量控制（Switch Control）与连续量控制（Continuous Control） 举例：空调器的控制 连续时间控制（Continuous-Time Control）与离散时间控制（Discrete-Time Control, 也称“采样控制”/“数字控制”） 举例：计算机控制系统 多变量控制与单变量多回路控制 线性控制与非线性控制等 控制系统的设计与实施 确定控制目标：依据生产过程安全性、经济性与稳定性的要求，针对具体工业对象确定控制目标； 选择被控变量：选择与控制目标直接或间接相关的可测量参数作为控制系统的被控变量； 选择操作变量：从所有可操作变量中选择合适的操作变量，要求对被控变量的调节作用尽可能大而快； 确定控制方案：当被控变量与操作变量多于1个时，既可以直接用MIMO（多输入多输出）控制方案；也可以将系统分解成几个SISO（单输入单输出）子系统再进行设计（当然这里存在最佳分解问题）。 控制系统的设计与实施（续） 调节阀的选择：根据被控变量与操作变量的工艺条件及对象特性，选择合适大小与流量特性的调节阀； 控制算法的选择：依据控制方案选择合适的控制算法。通常对于SISO系统，PID控制算法能满足大部分情况；而对于MIMO系统，可采用的控制算法很多，但一般都需要对象模型，仅适用于计算机控制系统。 控制系统的调试和投用：控制系统安装完毕后，按控制要求检查和调整各控制仪表和设备的工作状况(包括控制器参数的在线整定)，依次将其投入运行。 举例：精馏塔控制系统 控制目标 CV、MV选择 控制系统 调试与投用 控制方案 控制算法 常用控制算法 PID类（包括：单回路PID、串级、前馈、均匀、比值、分程、选择或超驰控制等）， 特点：主要适用于SISO系统、基本上不需要对象的动态模型、结构简单、在线调整方便。 APC类（先进控制方法，包括：解耦控制、内模控制、预测控制、自适应控制等）， 特点：主要适用于MIMO或大纯滞后SISO系统、需要动态模型、结构复杂、在线计算量大。 过程控制与其它相关学科 习题 p. 18, 习题 2-4 Thank you