测量仪表

二、离心泵的控制方案
管路特性(流量-阻力关系)
二、离心泵的控制方案
(2)控制泵的转速 泵的转速改变泵的流量特性曲线改变。
(1)控制泵的出口阀门开度（出口阻力）
原曲线1， 若阀门关小, 管路特性曲线2 流量↓
曲线1、2、3表示转速为 n1、n2、n3时的流量特性。 n1＞n2＞n3。 转速越高，流量越大
稳定的过渡过程有： 衰减振荡、非周期 不稳定的过渡过程有： 发散振荡、等幅振荡、非周期发散
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1.余差C 新的稳态值与给定值之差。 C y r y () 静态指标，反映控制精确度，希望越小越好。
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y(t)
T A B
y(t)
图13-8 过渡过程品质指标示意图
4.调节时间Ts 又称过渡过程时间。 从干扰发生起至被控变量建立新的平衡状态止的时间。 被控变量进入新稳态值的±5％(或±2％) 它是反映系统快速性的一个重要指标。
5.振荡周期T 过渡过程 同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间。 它是衡量系统快速性的指标。
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思考:如何选择最佳的PID参数？
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六、控制器的参数整定方法
主要有三种方法：
(1)临界比例度法： PIDP；PB 由大到小，等幅振荡； 查表根据经验算PID参数 (2)衰减曲线法： PIDP；PB 由大到小，4：1衰减振荡；查表由经验算PID参数 (3)经验试凑法： 由经验确定一组PID参数，运行系统，边观察边调整，反复试验
第十三章 自动控制系统的基本概念
第一节 自动控制系统的组成及分类 第二节 过渡过程及品质指标
第一节 自动控制系统的组成及分类 一、控制系统的基本组成
本章重点
◎ 对自动控制系统有一定认识 ◎ 掌握自动控制系统的基本概念 ◎ 理解控制系统的品质指标
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由测量变送器、控制器、执行器、被控对象组成
n
B B
习惯上表示为 n:1
n＜1，发散振荡； n＞1，衰减振荡。
A或σ是衡量稳定程度的指标，希望不要太大。
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一般控制系统的衰减比以4:1至10:1为宜。
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2
y(t)
T A B
y(t)
B'
C
T
y(t)
T A B
y(t)
B'
◎ 典型流体输送设备的控制方案
二、离心泵的控制方案
1.离心泵 •工作原理： 工作原理： 内部叶轮旋转液体离心力产生压头H •流量特性： 出口流量↑，压头H ↓ 。 转速↑，离心力↑，压头H↑。 •控制目的： 稳定排出流量
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总结:
(1) 对于控制系统，一般希望控制有稳、快、准的效果！ C小、A(或σ )小、Ts短、衰减比4:1～10:1之间。 (2) 过渡过程品质的好坏，与控制系统中各环节都有关系， 应综合考虑！
本章重点
◎ 简单控制系统的设计内容 ◎ 自动控制系统的投运方法
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• 加热炉出口温控系统 加热炉出口温控系统： 选用气开阀 选用气开阀。 测量>给定（DV>0） 希望阀开度↓ 控制器信号Mv应↓反作用 • 液位控制系统： 若要求:避免抽空 选用气开阀。 测量>给定 希望阀开度↑ Mv↑ 控制器正作用
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关系： 离心泵提供的压头= 管道上的阻力 (压头用于克服阻力) 特点： 简单、应用最广,总机械效率低、不经济
（尤小开度，阀上压降较大，机械效率低）
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特点： 能耗小，经济，效率高,调速机构复杂。
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二、离心泵的控制方案
(2)控制泵的出口旁路
B'
C
T
y(t)
T A B
y(t)
B'
C
T
yr y ( )
A
B
yr y ( )
B'
A
B
B'
y ( )
0 0 tr t p Ts t
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
y ( )
tp
Ts
t
0 tr t p Ts t
0
tp
Ts
t
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
第一节 简单控制系统的设计 一、设计的内容
简单控制系统：一个被控对象、测量变送、控制器和执行器 组成的单回路反馈控制系统。
D Sv Pv 测量变送器 Dv 控制器 Mv q 调节阀 被控对象 y
二、被控变量的选择
从生产过程的要求出发，找出对产量、质量、安全等方 面起决定作用的变量。 选择原则： • 尽量选用直接指标（或间接指标）； • 应可测并有足够灵敏度； • 应独立可调； 应独立可调 • 考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。
主要根据工艺要求 ：设计控制方案、控制器与参数整定。 • 选择被控变量，操纵变量； • 选择测量变送器、控制器、执行器、显示仪表和其它仪表； • 确定合理的控制系统方案。
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三、操纵变量的选择
用以克服干扰实现控制作用(执行器所控制)的参数。 选择原则： •工艺的合理性、经济性； •克服干扰能力强，滞后尽量小。
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四、自动控制系统的分类
1.按照系统的复杂程度
简单控制系统和复杂控制系统，区别:控制器的多少。
第二节 过渡过程及品质指标 一、自动控制系统的过渡过程
自动控制系统在运行中有两种状态： • 静态(稳态)： 干扰、给定值保持不变，被控变量不随时间变化，系统处于 相对平衡状态，各环节暂不动作，输出信号处于相对静止状态 各变量(或信号)的变化率为零。 • 动态： 系统受到外来扰动，系统中各部分输入输出相应变化， 被控变量也将偏离原静态值而随时间变化。 若系统是稳定的，经一段时间调整，系统可恢复稳定状态。 • 过渡过程： 系统从平衡状态到达另一个新平衡状态的过程。
三、控制器参数的工程整定
观察控制曲线，对控制器参数整定，确定最佳PB 、TS 、TD 。
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第十六章 典型操作单元的控制方案
第一节 流体输送设备的控制
第一节 流体输送设备的控制
一、流体输送设备
泵(液体)和压缩机(气体)
本章重点
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y(t)
T A B
y(t)
B'
C
T
第十四章 简单控制系统
B'
yr y ( )
A
B
y ( )
0 0 tr t p Ts t
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
第一节 简单控制系统的设计
Байду номын сангаасTs
t
tp
第二节 控制系统的投运
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
图13-8 过渡过程品质指标示意图
C
T
yr y ( )
A
B
yr y ( )
B'
A
B
B'
y ( )
0 0 tr t p Ts t
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
y ( )
tp
Ts
t 0 tr t p Ts t
0
tp
Ts
t
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
图13-8 过渡过程品质指标示意图
TC—温度控制器 PC—压力控制器 LC—液位控制器 FC—流量控制器
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基本概念详见:P3页,何为被控变量、操纵变量？ 何为给定值、偏差、操纵值？ 何为干扰？ 注意： (1)箭头表示信号流向，不是物料的传输方向； (2)实际的控制系统需要具体化！
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特点： 控制阀两端压差大，流量小，不经济！
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五、控制器正反作用和控制规律的选择
（二）控制规律的选取 根据广义对象特性和工艺要求选择。 1.比例控制器 特点：输出与偏差成比例，调节作用快，克服干扰能力强。 但存在余差，且KP越小，余差越大。 适用：滞后小，负荷变化小，没有提出无差要求的系统。 2.比例积分控制器 特点：输出与偏差的积分成正比，可消除余差。但会降低系 统稳定性，可适当加大PB，但A增大，Ts加长。 适用：滞后较小，负荷变化不大，不允许有余差的系统。
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四、气动执行器的选择
1. 流量特性的选择 根据广义对象的特性选择。
五、控制器正反作用和控制规律的选择
（一）正反作用的选择 原则：构成负反馈系统。 先选择调节阀的气开、气关方式， 再确定控制器的正、反作用。
除控制器外的其它环节合并成的环节。 目的：使广义对象为线性！ 2. 气开、气关形式的选择 原则同前。
第二节 控制系统的投运
一、投运前的准备工作
熟悉工艺过程、控制方案和所用自动化仪表的情况及全面检查。