第四章简单控制系统的设计及

第四章简单控制系统的设计及调节器参数的工程整定本章主要内容：1.简单控制系统设计的基本方法和主要内容2.简单控制系统的设计3.简单控制系统的投运4.调节器参数的工程整定本章重点：1.对象特性参数及控制器参数对控制过程的影响2.调节器参数的工程整定本章难点：对象特性参数及控制器参数对控制过程的影响。4.1简单控制系统设计的基本方法和主要内容4.1.1简单控制系统设计的基本方法1.提出具体的控制目标；2.给出系统的品质指标；3.设计控制方案，选用合适的仪表；4.现场投运，对调节器参数进行整定。4.1.2简单控制系统设计的主要内容1.控制方案的设计带控制点的工艺流程图初步设计说明书2.工程设计仪表选型、控制室和仪表盘的设计、仪表供电气系统设计、信号及连锁保护系统设计等。3.工程安装和仪表的调校4.调节器参数的工程整定在流程图中的检测仪表、显示仪表和调节器用圆并在圆中标注文字符号和数字编号来表示，表示参数及仪表功能的文字符号填在上半圆中，数字编号填在下半圆中。如上图所示，其中a表示盘面安装仪表，是一台带指示记录的温度调节器。原下部的数字则是该仪表在控制流程图上的编号。B表示一台就地安装的压力指示表，其编号为102。C是一台流量继动器，其功能是作为流量的低值选择，圆右上方L子母机代表此继动器Y为一低值选择器，此仪表安装在盘后。4.2简单控制系统的设计4.2.1被控变量的选择对产品的产量、质量以及安全生产和节能等方面具有决定性作用，可直接测量或通过计算可得到的变量作为被控变量。遵循的原则：1.能表征生产过程的质量；2.确定表征生产过程的独立变量数；3.注意控制系统间的相互影响。4.2.2操纵变量的选择一、控制通道特性对控制质量的影响1.放大系数K0的影响：2.时间常数T0影响：T0越大，反应速度越慢，被控变量变化越缓和，过渡过程也较稳定；控制作用不及时，过渡过程的最大偏差加大，过渡时间加长。T0越小，反应灵敏，调节及时，过渡时间短，但易引起振荡，稳定性变差。3.纯滞后时间Τ0影响是控制作用落后于被控变量的变化，容易引起超调和振荡，最大偏差增大，过渡时间拉长。二、扰动通道特性对控制质量的影响扰动通道的时间常数大，容易克服扰动对控制量的影响；三、操纵变量的选择原则：1.控制通道的放大系数k0要大；2.扰动通道的时间常数大，控制通道的时间常数小；3.控制通道的纯滞后时间小；4.考虑工艺的合理性。（如不选择生产负荷作为操纵变量）4.2.3调节器控制规律及作用方向的选择一、控制规律的选择1.控制过程通道的时间常数大，或多容对象，采用PD或PID控制规律。2.时间常数小，系统负荷变化小时，采用PI控制规律。3.时间常数和时滞都较大，系统负荷变化亦大时，采用复杂控制系统。二、调节起作用方向的选择4.3简单控制系统的投运4.4调节器参数的工程整定反应曲线法测定对象的动态特性的参数，K、T、τ,计算对应衰减比=4:1下调节器的最佳参数。P调节器：PI调节器：PID调节器；%100TK3.3%1001.1iTTK5.02%10085.0diTTTK控制器参数整定的凑试法根据实际经验，将调节器的参数预置在常见范围上，然后施加一定的人为扰动，观察过渡过程，调参数，直到满意为止。凑试程序有两种；1.先比例，后积分微分将将调节器置于纯比例下按下表取的经验值，调比例度大小直到系统达到4：1为止；然后加入积分作用，在后加入微分作用。2.先积分微分后比例：先选取Ti（取上表所列范围某一数值）和Td（1/2~1/4Ti），然后凑试比例度。关键：看曲线、作分析、调参数、寻最佳。注意；上表为常见范围，特殊情况例外。a:Ti太小b:δ太小C:Td太大a:过大Ti过大思考题1.如何选择被控变量和操纵变量？2.控制器参数整定的任务是什么？工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法？各种方法适用于何种场合？3.试述用衰减曲线法整定控制器参数的步骤和注意事项。4.如何区分由于比例读过小、积分时间过小或微分时间过大所引起的振荡过渡过程？5.经验凑试法整定控制器参数的关键是什么？