（中职）仪表及自动化课件完整版教学课件汇总.ppt

* 3.3.2.2 控制规律对控制质量的影响 本节知识问答： 什么叫控制器的特性（控制规律）？ 什么是比例、积分和微分控制规律? δ、Ti和Td的改变对过渡过程有什么影响？ * t y t y t y t y t y δ小于临界值，发散振荡 δ =临界值，等幅振荡 δ 太小，振荡加剧，稳定性差 δ 适当 δ 太大，稳定性好，非周期衰减，最大偏差及余差大。 （1）比例度对过渡过程的影响 * t y t y t y t y Ti太小 振荡加剧，削弱稳定性 Ti适当 4：1~10：1衰减 Ti太大 积分作用不明显，余差消除很慢。 Ti→∝ 纯比例作用，产生余差 （2）积分时间对过渡过程的影响 * （3）微分时间对过渡过程的影响 Td太大，易引起系统振荡 Td太小，则微分作用不明显，不但动偏差大，而且波动周期长 Td→0纯比例作用，产生余差 Td适当，动偏差小，余差也较小，但系统的稳定性较差4：1~10：1衰减 * （4）不同控制规律下的过渡过程比较 * 3.3.2.3 控制器控制规律的选择 ①广义对象控制通道的时间常数大，或多容量引起的容量滞后大时，如温度控制系统，采用微分作用有良好效果，可采用PD规律；如果控制系统不希望出现余差，采用积分作用可以消除余差，可以选用PID控制规律。这种情况一般不选用PI控制规律，因积分作用有滞后而影响控制质量。 ②当广义对象控制通道存在纯滞后时，若用微分作用来改善控制质量是无效的，需要采用特殊方法，或设计成复杂控制系统，或采用Smith补偿等新型控制系统。 ③当广义对象控制通道时间常数较小，而负荷变化也较小时，为消除余差，可以采用PI控制规律，如流量控制系统。 ④当广义对象控制通道时间常数较小，而负荷变化很大时，选用微分作用易引起振荡，一般采用P或PI控制规律。如果控制通道时间常数非常小时，可采用反微分作用来提高控制质量。 ⑤当广义对象控制通道时间常数或时滞很大，而负荷变化又很大时，简单控制系统无法满足要求，可以采用复杂控制系统来提高控制质量。 * 评价自动控制系统控制质量好坏的指标主要有：衰减比?、最大偏差A（或超调量）、过渡过程时间T、余差C和振荡周期TS（或振荡频率）。 被控变量 时间 设定值 T TS A B` B ?= B B` C 1.衰减比?：第一个波峰的幅值B与同方向的第二个波峰的幅值B`之比。通常要求整定在4：1~10：1范围内。 2.最大偏差A：第一个波峰的幅值B与设定值SP之差。 A=|B-SP| 4.过渡时间TS：第一个波峰出现到同方向的第二个波峰出现时所需要的时间。 5.余差C：过渡过程结束后，被控变量与设定值之差。 3.过渡时间T：从扰动作用开始，被控变量从原来的稳态值变化到新的稳态值所需要的时间。 * 3.2.3 环节特性对过程质量的影响 一个简单的自动控制系统由４个环节组成，可以概括为由被控对象和自动化装置两个部分组成。影响控制系统过渡过程的主要因素来自这两个部分。下面介绍对象的特性对过程质量的影响。 —控制系统— * 3.2.3.1 放大倍数对过程质量的影响 从理论推导和实践证明，在选择构成控制系统时，被控对象控制通道的静态特性──放大倍数K0希望大些。K0大表明操纵变量对被控变量有足够大的灵敏度，使控制作用更为有效。被控对象的放大倍数K0，可以通过整定控制器的放大倍数KC来补偿。被控对象、控制阀和控制器的方块图是串联的，见下图。根据方框图规则，串联环节的放大倍数是相乘关系。控制阀的放大倍数一般是不可调整的，控制器放大倍数 KC有可调范围。如果被控对象的放大倍K0过小，需要改变控制器的放大倍数KC的数值太大，超出了其可调范围，控制器便失去了补偿能力。故被控对象的K0要适当大些，使控制器的放大倍数 KC有可调的余地。 控制器 Kc 控制阀 Kv 被控对象 K0 —控制系统— * 自动控制器的工程参数值主要取决于广义对象特性，所以当对象特性和负荷发生变化后，原先整定的工程参数就不相适应，是引起过渡过程曲线品质下降的主要原因。严重时甚至使自动控制系统失调。 化工生产中常见的对象是各类换热器、精馏塔、流体输送设备和化学反应器等。换热器使用日久后管壁产生结垢，从而增大热阻降低传热系数；化学反应器所用催化剂在使用过程中也会不断老化或意外中毒等，使对象的时间常数和滞后增大，这些都是常见的内在因素。此外，对象操作条件的改变；原料组分的波动以及负荷的变化等外界因素也可能使对象特性发生变化。随着对象特性的变化 ，只要将控制器的控制参数相应调整即可恢复控制系统原有的品质指标。 至于被控对象扰动通道的放大倍数Kf应愈小愈好。这表示扰动对被控变量的影响不大，过渡过程的超调量不大，故确定控制系统时，要考虑被控对象扰动通道的静态特