第0章 工业生产过程控制

●一二三四五六七八九05.2.1绪论一.工业生产过程控制概述二.工业生产过程控制的发展趋势三.工业生产过程控制的研究对象与任务●一二三四五六七八九05.2.1绪论一、工业生产过程控制概述1.工业生产过程控制的概念以液位控制为例。自动控制系统与人工控制的不同。工业生产过程控制:是以控制理论为基础，利用自动化仪表和计算机为工具，对工艺生产过程进行参数控制和管理的过程。对象测量及变送器控制器执行器被控变量y测量值z设定值x-偏差e控制信号p操纵变量q干扰f●一二三四五六七八九05.2.1一、工业生产过程控制概述2.工业生产过程控制特点①过程控制系统组成的特点：由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成②被控过程具有非线性,时变,时滞及不确定性等特点难于获得精确过程数学模型,增加移植控制策略的难度③被控过程多属于慢过程：具有一定时间常数和时滞,控制并不需在极短时间完成④过程控制方案的多样性同一被控过程，因受扰动不同,需采用不同的控制方案同一控制方案可适用于不同的生产过程控制，控制方案适应性强●一二三四五六七八九05.2.1一、工业生产过程控制概述2.工业生产过程控制特点⑤工业生产过程控制的常用形式是定值控制过程控制目的是保持被控变量稳定在所需设定值⑥工业生产过程控制实施手段的多样性可以方便地在计算机控制装置上实现可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息可以直接进行仪表的校验和调整●一二三四五六七八九05.2.1二、工业生产过程控制的发展和趋势1.自动化技术发展的特点：①同步性：控制理论开拓、技术工具和手段的进展,应用需要同步进行,它们相互影响、相互推动、相互促进。②综合性：应用领域广泛,相关学科的交流和汇合,包括高新技术、控制理论、仪表、计算机和显示技术等。●一二三四五六七八九05.2.1二、工业生产过程控制的发展和趋势2.过程控制发展阶段：时间采用理论研究方法技术工具研究内容30-50年代经典控制理论微分方程解析方法基地式仪表控制系统稳定性和单输入单输出系统50-60年代经典控制理论经典的根轨迹和频率法气动和电动单元组合仪表从随动控制系统到定值控制系统从单回路到常用的复杂控制系统从PID控制规律到特殊控制规律60-70年代现代控制理论状态空间、动态规划、极小值原电动III型仪表和DDC、SCC先进控制系统(状态反馈、动态最优和计算机控制等)●一二三四五六七八九05.2.1二、工业生产过程控制的发展和趋势年代采用理论研究方法技术工具研究内容70-年代大系统理论、非线性和分布参数系统人工智能、鲁棒控制、模糊控制、多变量频域、神经网络DCS、PLC、MIS预测控制、自适应控制、管控一体化、生产优化、故障检测和诊断、生产计划与调度80-年代CIMS、CIPS、FCS、ERP、APC、PA、FA、BA等2.过程控制发展阶段：●一二三四五六七八九05.2.1二、工业生产过程控制的发展和趋势3.过程控制的发展趋势：（1）综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。（2）自动化控制装置将采用全数字、智能的、具有双向通信功能的现场总线智能仪表。（3）Internet将在综合自动化系统中发挥重要作用。综合自动化控制系统是以生产过程的整体优化为目标,以计算机为主要技术工具,以生产过程的管理和控制的自动化为主要内容,它是由生产计划和调度、操作优化、先进控制和基层控制等内容组成的递阶控制系统。又称计算机集成过程控制系统（CIMS）。基金会现场总线（FF）是开放式的互连网络。它是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。FF的特点是：•可靠性高、维护性好、抗扰性强、安装费用低、精度高等•良好的互操作性•彻底的分散控制和丰富的检测、控制和运算等功能。●一二三四五六七八九05.2.1三、工业生产过程控制的研究对象与任务1.工业生产过程控制的学科结构工业生产过程控制是自动化的一门分支学科，控制理论是基础，工业生产过程工程、工艺与自动化仪表、计算机是双翼，研究的主体是工业过程控制系统，它是一门综合性的工程科学。●一二三四五六七八九05.2.1三、工业生产过程控制的研究对象与任务1.工业生产过程控制的学科结构工业生产过程控制研究对象：控制理论在过程控制系统中的应用。包括：控制理论的移植与改造、系统结构的研究、控制算法的确定和控制系统的实现等。工业生产过程控制将早年的凭经验的、直觉的、定性说理的实际控制系统设计，上升到现代的有科学性、条理性、定量理论指导的控制系统设计。课程特点：综合性-多学科的综合；实用性-解决具体生产过程的控制；灵活性-同一被控对象有不同控制方案，控制系统类型多。●一二三四五六七八九05.2.1三、工业生产过程控制的研究对象与任务2.工业生产过程控制的任务对过程控制系统进行分析、设计和综合。根据控制系统各部分特性对整体的影响选择控制系统的被控变量、操纵变量、控制规律及各构成部件。●一二三四五六七八九05.2.1三、工业生产过程控制的研究对象与任务3.工业过程控制的基本观点经济性-充分发挥设备潜能，稳定工艺生产过程节省人力资源，提高劳动生产率改善劳动环境，改善劳动强度可靠性-控制系统本身能可靠运行使用后，事故发生率降低，事故影响减小简单性-满足控制条件下，系统应尽可能简单容易掌握和操作，系统是透明的先进性-满足控制条件下，有高的性能价格比在一定时间内，能适应生产过程的控制要求●一二三四五六七八九05.2.1绪论____习题1．试述过程控制的发展史，它与控制理论、技术工具之间的关系如何？2．现代控制理论为什么在过程控制中的应用不很成功？3．试述计算机过程控制的发展过程。4．工业生产过程控制工程的任务是什么？5．过程控制工程的综合性主要体现在什么地方？6．为什么要对工业生产过程进行控制？●一二三四五六七八九05.2.1绪论●一二三四五六七八九05.2.1绪论