过程控制与自动化仪表第8章 先进控制系统
化工仪表及自动化第四版答案(终极版)
工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)1.什么是化工仪表与自动化?它有什么重要意义?答: 化工自动化是化工、 炼油、 食品、 轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上, 配备上一些自动化装置, 代替操作人员的部份直接劳动, 使生产在不同程度上自动地进行, 这 种用自动化装置来管理化工生产过程的方法,称为化工自动化。
它的重要意义如下加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。
减轻劳动强度、改善劳动条件。
能够保证生产安全,防止事故发生或者扩大,达到延长设备使用寿命,提高设备利用率、保障人 身安全的目的。
生产过程自动化的实现, 能根本改变劳动方式, 提高工人文化技术水平, 以适应当代信息技术 革命和信息产业革命的需要。
2.化工自动化主要包括哪些内容?答: ①自动检测系统, 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、 指示或者记录的部份 ②自动信号和联锁保护系统, 对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置, 是生产过程中的 一种安全装置③自动控制及自动开停车系统 自动控制系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行 某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或者 自动停车。
④自动控制系统 对生产中某些关键性参数进行自动控制 ,使它们在受到外界干扰的影响而偏 离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。
3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同?答;开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况, 也不能判断控制变量的校正作用是否 适合实际需要。
也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。
开环系统中, 被控变量是不反 馈到输入端的。
闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况, 有针对性的根据被控变量的变化 情况而改变控制作用的大小和方向,从而使系统的工作状态始终等于或者接近与所希翼的状态。
4. 自动控制系统主要由哪些环节组成? 答:主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。
第8章 过程控制系统的组成与特点
L(Level):液位 T(Temperature):温度
八、过程控制系统的性能指标
1、静态(稳态)与动态(瞬态): 2、系统的过渡过程: 3、影响过程控制系统品质的环节:
-- 控制系统结构 -- 被控过程(对象)特性 -- 过程检测、控制、执行仪表 4、性能良好的过程控制系统,在受到外来扰动作用或 给定值发生变化后,应 --稳定(稳定性) --准确(准确性) --快速地回复(或趋近)到给定值上。(快速性)
2)过程控制系统组成框图:
3)有关术语:
设定值(Set Point :SP) :被控变量的预定值。 测量值(Present Value :PV):被控变量的当前实际测量值。 偏差(Error :E) :被控变量的设定值与当前实际值之差。
五、过程控制系统的特点
1、被控过程(对象)复杂多样: 具有非线性、时变、时滞及不确定性等特点,难以获得精
确的过程数学模型。 2、控制过程多属缓慢过程:
具有一定时间常数和时滞,控制并不需在极短时间完成。 3、控制方案多种多样:
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。 4、过程控制的常用控制形式为定值控制。 5、过程控制实施手段多样性: 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。
也越高。但,一般控制衰减率在ψ=0.75~0.9之间。
衰减比 n=4:1为评价定值控制系统的指标。
衰减比 n=10:1为评价随动控制系统的指标。
C、系统稳定性动态指标:最大动态偏差A或超调量σ ---- 描述被控变量偏离给定值最大程度的物理量。 ---- 最大动态偏差A:被控变量第一个波的峰值与给定值 之差。用于描述定值控制系统。 ----超调量σ : 被控变量第一个波的峰值与系统最终稳态值之差。用 于描述随动控制系统。一般,超调量以百分数给出:
自动化仪表与过程控制
参考书
3
自动检测技术与装置. 张宏建等. 化学工业出版社. 2004.7
4
自动化仪表与过程控制. 施仁等. 电子工业出版社. 2009.2
5
自动检测技术及仪表控制系统. 张毅等. 化学工业出版社. 2005.3
6
过程控制及仪表. 邵裕森. 上海交大出版社
7
参考书
点名作业20%
1
Hale Waihona Puke 试验成绩10%2期末考试70%
3
考核方式
过程控制的特点
第一章 过程控制与自动化仪表概述
系统由被控过程和检测控制仪表组成 过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具,对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或气信号,反映生产过程状况;控制仪表接受检测信号对过程进行控制。 被控过程的多样性 生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征,还有非线性与时变特性。(锅炉、热交换器、精馏塔) 控制方案的多样性 被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统,还有先进过程控制系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
02
过程控制
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或设备,是实现工业企业自动化的必要手段和技术工具。
特点----- 兼容性、统一标准
自动化仪表
连续生产过程主要有以下几种形式:
.传热过程 通过冷热物流之间的热量传递,达到控制介质温度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备:换热器
化工仪表自动化 第8章_先进控制系统介绍!!
8.1.3软测量模型建立
建模方法有机理建模、经验建模及两者结合等方法。
机理建模是从内在物理和化学规律出发,通过物料 平衡、能量平衡和动量平衡建立模型。可充分利用过 程知识,依据过程机理,有较大的适用范围。 经验建模是通过实测或依据积累的操作数据,采用 数学回归方法或神经网络等方法得到经验模型。 软测量模型选择时,还应考虑模型的复杂性,以及 在实际系统硬件、软件平台的可实现性。 静态线性模型实施成本较小,神经网络模型所需计 算资源较多。
2
先进过程控制(APC,Advanced Process Control)技术,是指不同于常规PID,具有 比常规PID控制更好控制效果的控制策略的 统称。
先进控制的任务,用来处理那些采用常规控 制效果不好,甚至无法控制的复杂工业过程 控制问题。
3
8.1软测量技术
过程控制中有时需对一些与产品质量相关的变量 进行实时控制和优化,这些变量往往是密度、浓度、 干度等质量变量,由于技术或经济原因,很难通过 传感器进行测量。
预测模型加反馈校正过程,使预测控制具有很强的抗 扰动和克服系统不确定性的能力。
27
(3)滚动优化
预测控制是一种优化控制算法,通过某一性能指标的 最优化来确定未来的控制作用。
采用滚动式的有限时域优化策略。即优化过程不是一 次离线完成的,而是反复在线进行的,在每一采样时刻, 优化性能指标只涉及从该时刻起到未来有限时间,而到 下一个采样时刻,这一优化时段会同时向前推移。
第8章 先进控制系统介绍
3 1 2 3 4 3 5 6
软测量技术
时滞补偿控制 解耦控制
预测控制
自适应控制
模糊控制
1
第8章 先进控制系统
8.0 概述
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后,在进行自控系统的工程设计时,一般应按照 以下所述的方法来完成。
(1)熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1.基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是:依据生产工艺的要求, 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨,对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护(如自动信号报警与联锁保护系 统等)等方面的设计,并进行与之配套的相关内容(如控制室、 配电、气源,以及水、蒸汽、原料、成品计量等)的辅助设计。 在实际工作中,必须按照国家的经济政策,结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情,又要符合国情,严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定,在此基础上建树设计 项目的特色。总之,工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
化工仪表及自动化第8章 第六节 分程控制系统
第六节 分程控制系统
就控制阀的开、关形式分类
两个控制阀同向动作,即随着控制器输出信号 (即阀压)的增大或减小,两控制阀都开大或关 小。
两个控制阀异向动作,即随着控制器输出信号 的增大或减小,一个控制阀开大,另一个控制阀 则关小。
91
第六节 分程控制系统
图8-36 两阀同向动作
图8-37 两阀异向动作
98
可采用分程控制方案。
图8-41 贮罐氮封分程控制方案
图8-42 氮封分程阀特性图
解决贮罐中物料量的增减会导致氮封压力的变化的问题。
96
第六节 分程控制系统
三、分程控制中的几个问题
(1)控制阀流量特性要正确选择。
图8-43 阀门特性
97
第六节 分程控制系统
(2)大小阀并联时,大阀泄漏量不可忽视,否则就不能 充分发挥扩大可调范围的作用。当大阀泄漏量较大时, 系统的最小流通能力就不再是小阀的最小流通能力。 (3)控制器的选择和参数整定,可参照简单控制系统处 理。如果在运行中,两个控制通道特性不同,即广义对 象特性是两个,控制器参数不能同时满足两个不同对象 特性的要求。这时,只好照顾正常情况下的被控对象特 性,按正常情况下整定控制器的参数。对另一台阀的操 作要求,只要能在工艺允许的范围内即可。
前馈控制系统
前馈控制系统及其特点 前馈控制系统的主要形式 前馈控制系统的应用场合
选择性控制系统
基本概念 选择性控制系统的类型 积分饱和及其防止
2
内容提要
分程控制系统
概述 分程控制的应用场合 分程控制的几个问题
多冲量控制系统
3
概述
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
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第六节 分程控制系统
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲英文名称:Automatic Instruments and Process Control 课程编号:适用专业:自动化学时: 54 学分: 3课程类别:专业方向课课程性质:限选课一、课程的性质和目的《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。
本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上,同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识,通过本课程的学习,使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
二、课程教学内容概述主要内容:1、自动化仪表的概念及其发展;2、DDZ仪表及其控制系统;3、自动化仪表的基本性能指标。
第一章检测仪表基本内容和要求:1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法;2、掌握热电偶的测温原理及其应用;3、掌握热电阻的测温原理及其应用;4、理解温度变送器的基本结构;5、了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理;6、理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理;7、理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。
8、理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用;9、理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理;10、了解成分分析仪表的基本概念。
教学重点:1、常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理及其应用。
2、分度表,分度号,热电偶的冷端延伸和冷端补偿,热电阻的三线制;3、差动电容压力变送器工作原理;4、差压流量计的流量公式;5、差压变送器的零点迁移原理。
第二章调节器基本内容和要求:1、重点掌握PID调节规律的原理及其应用;2、理解PID模拟电路的结构原理;了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识;3、理解数字PID算法基本表达式及其原理;4、简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
PID调节规律的原理及其应用;第三章集散控制系统和现场总线控制系统基本内容和要求:1、了解单回路可编程调节器的概念2、了解DCS系统的基本概念;3、理解DCS系统的结构特点及其组成;4、理解DCS控制站和操作站的功能;5、了解FCS系统的基本概念;第四章执行器和防爆栅基本要求1、熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念;2、熟悉调节器流量特性的定义及其应用;3、理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则;4、了解电动执行器及电气转换器的基本原理;5、简单了解工业控制系统防爆的基本概念。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
[标签:标题]篇一:自动化仪表与过程控制课后答案自动化仪表与过程控制课后答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?自动化仪表:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?P5 第二段0-3什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分?P5~60-4什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么叫热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。
b、铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答:a、在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性。
b、连接导线为铜线,环境温度变化,则阻值变,若采用平衡电桥三线连接,连线R使桥路电阻变化相同,则桥路的输出不变,即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构,工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求: (1) 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) (2) 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解: (1) 因为 PV
(2)该过程的框图如下:
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
(3)过程传函: 在(1)中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有:
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解:假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 , 根据动态平衡关系,可得如下方程组:
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
过程控制与自动化仪表
第一章1、不设反馈环节的,称为开环控制系统;设有反馈环节的,称为闭环控制系统。
2、开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是,仅有从输入益到输出端的前向通路,而没有从输出端到输入端的反馈通路。
3、开环控制系统的特点是:操纵情度取决于组成系统的元器件的精度,因此对元器件的要求比较高。
4、开环控制系统普通是根据经验来设计的。
5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度,可以改变控制方法,増加反馈回路来构成闭环控制系统。
6、系统的输岀量通过测量变送元件返回到系统的输入端,并和系统的输入量作比较的过程就称反馈。
7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈;反之若二者相加,则成为正反馈。
8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的,所以经典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统,研究目的是得到它的普通规律,从而可以设计岀符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。
9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。
10、人在控制过程中起到了祖测、比较、判断和控制的作用,而这个调基过程就是n栓测偏差、纠正偏差”的过程。
11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼;控制器代替人脑;调节阀代替人手。
过程控制系统普通由自动化装置及生产装置两部份组成。
生产装置包括:被控对象;自动化装置包括:变送器,控制器,执行器。
12、系统的各种作用虽:①被控变量②设定值③测量值④控制变量⑤扰动量⑥偏差13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变,或者说要求工艺参数的设定值不变,则将这种控制系统称为定值控制系统。
14、该定值是一个未知变化虽的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。
15、程序控制系统的设定直也是变化的,但它是时间的已知函致,即頑定直按一定的时间顺序变化。
16、过程控制系统有两种状态:①系统的稳态②系统的动态。
17、过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
《自动化仪表》习题答案解析
第1章(P15)(1)简述过程控制的特点。
Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2)被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计;3)控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制;5)定值控制是过程控制的主要形式。
(2)什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。
Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成部分。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优化目标自动进行.2)组成框图:(3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?Q:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络.1)模拟仪表的信号:气动0.02~0。
1MPa、电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC.2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1—2加热炉控制系统流程图用框图表示。
Q:是串级控制系统.方块图:(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2)略(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
Q:1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈复合控制系统;按设定值不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。
2)略(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?Q:1)不是这样。
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等. (11)构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?Q:1)是。
2)这是构成安全火花型防爆系统的一个条件.2、综合练习题(1)简述图1-11所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
过程控制系统与仪表
被控变量
干扰f
控制器1
变送器1
执行器
被控对象
+
e
实测值
-
变送器2Biblioteka 控制器2+
+
前馈-反馈复合控制系统原理框图
过程控制系统的性能指标 当被控对象受到干扰、被控变量发生变化时,控制系统抵制干扰、纠正被控变量的过程,反映了控制系统的优劣.为此,要有评价控制系统的性能指标. 控制系统的性能指标是根据工艺对控制的要求来制定的,概括为稳定性、准确性和快速性.
阶跃信号的输入突然,对被控变量的影响也最大.如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰,那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服. 阶跃信号的形式简单,容易实现,便于分析、实验和计算.故更多使用阶跃信号.
如图,输入信号在 t = 0时,阶跃上升幅度为 A ,其后保持.表达为
f <t> = A < t >
TC
TT
在讨论控制系统工作原理时,为清楚地表示自动控制系统各组成部分的作用及相互关系,一般用原理框图来表示控制系统. 如图2的室温控制系统是由温度变送器、控制器、电动调节阀和加热器及房间组成.
给定值
被控变量
干扰f
控制器
变送器
调节阀
加热器 及房间
+
e
实测值
送风
回风
恒温室
温度计
阀门
图1 室温人工控制示意图
眼看——用传感器或变送器将温度信号转换为控制器可接受的信号. 脑想——控制器将输入的实测温度信号和要求值进行比较〔相减求偏差> ,并按偏差值计算出控制量. 手动——人工阀门换成控制阀,按控制信号自动改变开度. 人工控制受制于人的经验和注意力,控制不精确.而自动控制按设定好的方案进行计算控制,可以做到精确的、恰当的控制.
仪表及自动控制系统管理规定
仪表及自动控制系统管理规定第一章总则第一条为加强仪表及自控系统管理工作,保障仪表及自控系统安全运行,依据国家法律、法规,集团公司、股份公司相关制度和规定,特制定本规定。
第二条本规定适用于炼油与化工分公司归口管理的炼化企业。
第三条仪表及自动控制系统是指在炼化生产过程中所使用的各类检测仪表、控制监视仪表、计量仪表、过程控制计算机系统、先进过程控制系统、安全仪表系统、在线分析仪表、可燃气及有毒气体检测报警仪表、执行器、工业视频监视系统、火灾报警监测系统、化验分析仪器及其附属单元等。
第二章管理职责第四条炼油与化工分公司按照《炼化企业设备管理制度》的规定,依据其职责,全面管理各地区公司仪表及自控系统工作,指导各地区公司不断改进和加强仪表及自控系统管理工作,提高仪表及自控系统技术和管理水平。
第五条地区公司仪表及自动控制系统管理职责(一)负责贯彻上级部门仪表及自动控制系统管理的有关规定、制度,组织制定仪表及自动控制系统管理规章、制度、发展规划和实施细则,并监督执行。
(二)负责编制审批的仪表及自动控制系统年度大修、更新及日常检修计划,并组织实施。
(三)负责组织仪表及自动控制系统故障分析和处理,制定防范措施,提高仪表及自动控制系统保障能力。
(四)掌握仪表及自动控制系统的运行情况,每年定期组织对本企业仪表及自动控制系统管理工作的检查及考核,保证公司仪表及自动控制系统的完好。
(五)了解国内外仪表及自动控制的新技术、新设备发展动态,组织交流推广先进技术和管理经验,不断提高生产装置的自动化水平。
(六)组织基建、技改、技措、安措、环措等项目中仪表及自动控制系统选型、设计方案审查、签订技术协议和竣工验收工作。
1第三章基础管理第六条各地区公司应建立如下仪表及自动控制系统管理制度:(一)仪表及自动控制系统管理安全岗位责任制度。
(二)仪表及自动控制系统管理岗位巡检制度。
(三)仪表及自动控制系统管理维护保养制度。
(四)仪表及自动控制系统管理岗位交接班制度。
第8章 先进过程控制技术
过程控制系统与仪表 第8章
模型算法控制的结构包括内部模型、反馈校正、 滚动优化、参考轨迹四个环节。具体的模型算法可分 为单步模型算法、多步模型算法、增量模型算法和单 值模型算法等多种算法控制。下面以多步模型算法控 制为例,说明各个环节的算法和整个系统的工作原理。 1.内部模型 对于有自衡特性的 对象,模型算法控制采 用单位脉冲响应曲线作 为内部模型。如图8.4所 示。
2 i 2
2 x i yi xi xi yi
b
n x xi
2 i
2
将k和b代入拟合直线方程,即可得到拟合直线,然后 求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。 22
过程控制系统与仪表 第8章 例题:测得某检测装置的一组输入输出数据如下: X 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0 试用最小二乘法拟合直线
过程控制系统与仪表 第8章
3.参考轨迹 模型算法控制的目的是使输出y(k)沿着一条事先规 定好的曲线逐渐达到给定值r,这条指定曲线称为参考 轨迹yr。通常参考轨迹采用从现在时刻k对象实际输出 值y(k)出发的一阶指数曲线。yr在未来k 十i时刻的数值 为 yr ( k ) = y ( k ) yr ( k+i ) = ari y (k) + ( 1 - ari ) r (8.5) 采用这种参考轨迹,将会减小过量的控制作用,使 系统输出能平滑地到达设定值r;参考轨迹的时间常数 T0越大,αr值也越大,yr越平滑,系统的柔性越好,鲁 棒性也越强,但控制快速性也会降低。
y kx b, i yi (kxi b) k n xi y i xi y i n x ( xi )
2 i 2
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案1(精)
第一章绪论2.(1)解:图为液位控制系统,由储水箱(被控过程)、液位检测器(测量变送器)、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统,为了达到对水箱液位进行控制的目的,对液位进行检测,经过液位控制器来控制调节阀,从而调节系统框图如下:q1(流量)来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为:设定值与反馈值之差e t、控制量u t;执行器输入输出分别为:控制量u t、操作变量q1 t;被控对象的输入输出为:操作变量q1 t、扰动量q2 t,被控量 h;所用仪表为:控制器(例如 PID 控制器)、调节阀、液位测量变送器。
2.(4)解:控制系统框图:蒸汽流量变化被控参数:汽包水位控制参数:上水流量干扰参数:蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.(1)答:在过程控制中,过程控制仪表:调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决,作用距离长,一般情况下不受限制;调节精度高,还可以实现微机化。
执行器多数是气动的,因为执行器直接与控制介质接触,常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作,选气动的执行器就没有电压电流信号,不会产生火花,这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC,负载250 ;模拟直流电压信号为 1~5V DC。
1.(2)解:由式 1KC100%可得: K C 1 1 4 dt 3mA 20 比例积分作用下 u可由下式计算得出: u Kc e t T I u u u(0) 3mA 6mA 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.(5)解:调节器选气开型。
当出现故障导致控制信号中断时,执行器处于关闭状态,停止加热,使设备不致因温度过高而发生事故或危险。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
《过程控制与自动化仪表》习题答案篇一:2012过程控制及其自动化仪表A卷参考答案:号学:名姓:级班业专装:院学安徽农业大学2011~2012学年第二学期试卷 (A卷)考试形式:闭卷笔试,2小时,满分100分适用专业:09电气一、单项选择题(共10小题,每小题2分,共20分)(注意:第一大题答案请写入下面的答题卡中)1、控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做( B ) A、负反馈 B、正反馈 C、前馈2、某测温仪表范围为200~1000℃,根据工艺要求,温度指示值不允许超过±6℃,则应选仪表的精度等级为( A )A、级B、级C、级 3、常见的自动控制系统是一个( C )系统。
A、开环控制B、前馈控制C、反馈控制 4、积分作用可用来( A )A、消除余差B、克服纯滞后C、克服容量滞后 5、下列表达式中,表示比例积分调节规律的是( A ) A、?MV?K1p(DV?TDVdt)B、?MV?Kp(DV?TdDVD)C、?MV?KpDV I?dt6、压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。
A、1/3~2/3B、1/37、常见的调节阀按其工作方式分有气动、电动和液动,其中加工、安装和维护工作量大,但动力强劲,常用于航空航天、矿山机械的是 ( C ) A、电动调节阀 B、气动调节阀 C、液动调节阀8、如图所示直通双座阀,下列表述正确的是( A )A、适于大压差场合B、不适于大管径场合C、泄漏量较小9、对象受到阶跃输入后,输出达到新的稳态值的%所需的时间,就是( B ) A、放大倍数 B、时间常数 C、纯滞后时间10、有些工艺对象不允许长时间施加较大幅度的扰动,在实验法建立其数学模型时应采用( B )A、阶跃响应曲线法B、方波响应曲线法C、最小二乘法二、判断题(共5小题,每小题2分,共10分)( ×)1、工业过程控制系统大部分是随动系统。
( ×)2、被调参数为温度的对象,时间常数和滞后都比较小。
化工自动化及仪表第八章复杂控制系统 第六节前馈控制系统
FT 被加热原料
FC
FC
FT
TC
+
TT
冷原油
燃料
T
TC
执行器
对象 c(t)
T
-
出口温度
TT
燃料油
8-25 加热炉前馈-反馈控制系统及方块图
(4) 前馈控制系统的应用
•前馈控制作用的选择
通过分析过程控制通道和扰动通道的反应快慢(的大 小)来合理选用。
①当T0 <<Tf 时,由于控制通道很灵敏,克服扰动能 力强,所以一般只要单纯用反馈控制就可达到满意的 控制质量,不必采用前馈控制。
燃料油
TT
TC
被加热原料
(b)
前
馈
控
T
制
出口温度
8-22 两
种
加
热
炉 反馈:偏
温 度
差会较大
控
制
系
统 前馈:偏
差较小
燃料油
R(t) TC
-
冷原油
燃料
执行器
对象 c(t)
TT
(a)反馈控制
反馈控制特点:
(1)是闭环控制系统 (2)控制滞后 (3)可克服所有扰动
ΔF
Δp FC
F
FT 冷原油
燃料
执行器
对象
第八章 复杂控制系统
必要性:
简单控制系统解决了大量的参数定值控制问题,也是 最基本、使用最广泛的一种形式。但是,随着生产过 程的大型化和复杂化,对操作条件的要求更加严格, 变量之间的关系更加复杂。另外,现代化生产对产品 质量提出了更高要求,生产过程中还有某些特殊要求, 如物料配比、前后生产工序的协调等问题,这些问题 用简单控制系统是不能解决的。需要引入更为复杂的 控制系统。
过程控制及仪表实验指导书
过程控制及仪表实验指导书过程控制系统及仪表实验指导书潘岩左利长沙理工大学电气与信息工程学院20XX年4月1目录第一章系统概述第二章实验装置介绍一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验2第一章系统概述THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。
如图1-1所示。
图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况,能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识,并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验,是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。
THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。
学生通过学习,应对传感器特性及零点漂移有初步认识,同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作,并能够整定控制系统中相关参数。
这套实验设备综合性强,所涉及的工业生产过程多,所有部件均来自工业现场,严格遵循相关国家标准,具有广泛的可扩展性和后续开发功能,有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力.整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置,装置内各种仪表均有可靠的自保护功能,强电接线插头采用封闭式结构,强弱电连接采用不同结构接头,安全可靠。
3第二章实验装置介绍“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。
先进控制系统
先进控制系统在工业生产过程中,一个良好的控制系统不但要保护系统的稳定性和整个生产的安全性,满足一定约束条件,而且应该带来一定的经济效益和社会效益,然而设计这样的控制系统会遇到很多困难,特别是复杂工业过程往往具有不确定性(环境结构和参数的未知性, 时变性,随机性,突变性),非线性,变量间的关联性以及信息的不完全性和大纯滞后性等, 要想获得精确的数学模型十分困难.因此,对于过程控制系统的设计,已不能采用单一基于定量的数学模型的传统控制理论和控制技术,必须进一步开发高级的过程控制系统,研究先进的过程控制规律,以及将现有的控制理论和方法向过程控制领域移植和改造等方面受到越来越多的控制界的关注. 世界各国在加强建模理论,辨识技术,优化控制,最优控制,高级过程控制等方面进行研究,推出了从实际工业过程特点出发,寻求对模型要求不高,在线计算方便,对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略和方法,如自适应控制系统,预测控制系统, 稳健控制系统,智能控制系统等先进控制系统.对于含有大量不确定性和难于建模的复杂系统,基于知识的专家系统,模糊控制,人工神经网络控制,学习控制和基于信息论的智能控制等应运而生,它们在许多领域都开始得到了应用,成为自动控制的前沿学科之一. 由于变量间的关联,使系统不能正常平稳运行,出现各类解耦控制系统.对于大纯滞后系统自1957 年史密斯提出Smith 预估补偿器以来,又相继出现了各种改进Smith 预估补偿方法,如观测补偿器控制方案,内模控制,双控制器,达林控制算法,纯滞后对象采样控制等,但均尚未完全真正解决.人们还在继续努力想方设法寻求解决办法.针对信息不完全性出现了推断控制系统和软测量技术.本章就目前应用较多且取得经济效益的预测控制, 软测量技术发展及应用等方面作一些简单介绍,以推动先进控制技术的应用. 先进控制是对那些不同于常规单回路PID 控制,并具有比常规PID 控制更好控制效果的控制策略的统称,而非专指某种计算机控制算法.这些控制策略的先进性在于它们目前在工业过程中尚很少使用.尽管先进控制的定义并不严格和统一,但是先进控制的任务确是十分明确的,即用来处理那些采用常规PID 控制效果不好,甚至无法控制的复杂工业过程控制问题.先进控制最大的特点就是可以带来丰厚的回报.以石油化工为例,一个先进控制项目的年经济效益在百万元以上,其投资回收期一般在一年以内. 先进控制的特点如下所述. (1) 与传统的PID 控制不同,先进控制是一种基于模型的控制策略,如预测控制和推断控制.目前,基于知识的控制,如智能控制和模糊控制,正成为先进控制的一个重要的发展方向. (2) 先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题,如大时滞,多变量耦合,被控变量与控制变量存在各种约束的过程控制等.先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制,可使控制系统适应实际工业生产过程的动态特性和操作要求. (3) 先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台.由于先进控制受控制算法的先进控制系统269复杂性和计算机硬件两方面因素的影响,早期的先进控制算法通常是在上位机上实施的. 随着DCS 功能的不断增强, 更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS 上实现. 后一种方式可有效地增强先进控制的可靠性,可操作性和可维护性.从全厂综合自动化的角度看,先进控制恰好处在承上启下的重要地位.性能良好的先进控制是在线优化得以有效实施的前提,并进而可将企业领导者的经营决策,生产管理和调度的有关信息及时落实到各生产装置的实际运行中,并可真正实现全厂的综合优化控制.作为一个整体,先进控制系统应该包括从数据采集处理,数学模型建立,先进控制策略到工程实施的全部内容. 应用先进控制技术可以取得如下结果. (1) 保证装置平稳操作,大大减少方均差. (2) 实现产品质量卡边操作,提高目标产品的收率,显著提高经济效益. (3) 降低能耗,提高处理量,全面提高工艺装置的自动控制水平和整体经济效益. (4) 能保证物理过程和化学反应的条件, 在线寻找和实现最优的生产条件, 是实现"安, 稳,长,满,优"的有力工具. (5) 实践证明, 先进控制是在现有装置和DCS 基础上挖潜增效的一种有效的技术手段, 具有投资少,见效快以及有利于提高资源利用率的特点,其经济效益和社会效益显著,是一项值得开发应用的高新技术.5.1系统关联与解耦控制随着工业的发展,生产规模越来越大,在一个过程控制系统中,被控量和控制量往往不止一对,这就需要设置若干个控制回路,才能对生产过程中的多个被控量进行准确,稳定地控制.在这种情况下,多个控制回路之间就有可能存在某种程度的相互影响,这种影响称为控制系统的关联或耦合.这样的相互耦合可能妨碍各被控变量和控制变量之间的独立控制,严重时甚至会破坏各系统的正常工作. 为了消除或减小控制回路之间的这些影响,有的可以采用被控变量和控制变量的适当匹配或重新整定调节器的方法.但对于关联较为严重的系统,则一般采用附加补偿装置, 用以解除系统中各控制回路之间的耦合关系.通过对这些联系进行整定,使每个控制变量仅对与其配对的一个被控变量发生影响,而对其他的被控变量不发生影响,或者影响很小, 使各被控变量和控制变量的相互耦合消除或大为减少,把具有相互关联的多参数控制过程转化为几个彼此独立的单输入/单输出控制过程来处理,实现一个调节器只对其对应的被控过程独立地进行调节. 5.1.1 系统耦合及对控制过程的影响现以两对变量为例来分析说明系统的耦合现象及其对控制过程的影响.图 5.1 为一个精馏塔温度控制系统.图中被控量为塔顶温度T1 和塔底温度T2;控制量为回流量L 和加热蒸汽流量QH .T1C 为塔顶温度控制器(传递函数用Gc1 表示),它的输出u1 控制回流调节阀, 调节塔顶回流量L,从而实现对塔顶温度T1 的控制.T2C 为塔底温度控制器,它的输出u2 控制再沸器加热蒸汽调节阀,调节加热蒸汽流量QH,实现对塔底温度T2 的控制.显然, u1 的变化不仅影响T1,还会影响T2;同样,u2 的变化在影响T2 的同时,还会影响T1.很显然,两个控制回路之间存在耦合关系.269过程控制与自动化仪表图 5.1 精馏塔温度控制系统当塔顶温度T1 稳定在设定值T10,如果某种干扰使塔底温度T2 偏离设定值T20 降低, 塔底温度控制器T2C 的输出u2 将发生变化,使蒸汽调节阀开大,增加加热蒸汽流量QH , 期望塔底温度T2 升高并回到T20.当加热蒸汽流量QH 增加时,通过再沸器使精馏塔内的上升蒸汽流量增加,又会导致塔顶温度T1 升高.当塔顶温度T1 升高而偏离其设定值T10 时, 塔底温度控制器T1C 的输出u1 改变,使回流调节阀开大,增加回流量,期望塔顶温度T1 降低并回到T10.当回流量增加时,不但塔顶温度T1 降低,也会导致塔底温度T2 降低;塔底温度控制器T2C 的控制作用与此时塔顶温度控制器T1C 增加加热蒸汽流量QH ,期望塔底温度T2 升高并回到设定值是矛盾的.如果这种耦合严重,将影响系统的正常运行.。
8第八章 称重系统
三、自动控制功能分析
禁止比较判别是在两级给料方式下,前级给料结束后,不 是马上判别重量是否达到末级给料关门值,而是延时一段 时间,在此时间内并不判别重量是否达到末级给料关门值, 延时时间到后才开始判断,从而避开前级给料的冲击在秤 上造成的波峰。 采用这种控制方法,能够使前级给料值最接近末级给料值, 也就是增大了前级给料量,相对减少了末级给料,从而缩 短了整个工作周期,提高秤的工作效率,可以证明,前级、 末级料流流盈比越大,效果越显著;
完整的包装秤由给料装置、称重系统、卸料装置、夹袋装 置、封口装置、喷码装置组成,并且配用相应的仪表、气 路。 包装秤还有一个辅助装置料仓,它的主要作用是暂存物料。 对其形状没有什么特殊的要求。一般选用漏斗状料仓,便 于下料。 给料部分形式较多, 通常有直落式、螺旋给料、刮刀式、 振动式和皮带给料,根据物料和厂房的不同可选择不同的 方式。这一部分选择是否合适直接影响到定量包装机的包 装速度和精度。
三、自动控制功能分析
分组检测就是应用数据统计原理及误差分析,对称重数据 进行抽检。定量包装的误差由系统误差及随机误差两部分 组成,总误差为两部分各自绝对值之和。系统误差的方向 常表现为固定的,而随机误差分布具有单峰、对称、有界、 抵偿性质。根据这一特性,应用数理统计原理,我们把整 个包装秤的工作过程分为检测组和不检测组。检测组和不 检测组是相邻的,不检测组即抽样组,在检测组中记录秤 体稳定时的满秤值和空秤值,然后把这一组数据的代数平 均值,作为自动控制依据,去控制下一相邻的不检测组及 下一检测组的控制过程,适当选取检测组及不检测组的个 数,就可以控制抽样的样本数及采样间隔。采用这样的方 法,可以减小随机测量误差的影响,而在不检测组中由于 不需记录秤重数据,所以不必等待秤体稳定,从而节省时 间,提高效率。
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适应性控制系统
• 适应性指的是控制系统可以自动调整其参数,以对 其所控制的过程的变化进行补偿。
• 图中有两个环 路,内部环路 为常规的反馈 控制环路,外 部环路就是实 现参数调整的 适应环路。
增益预先适应控制
• 在常规的反馈控制环路中,可能有某个器件(例如 控制阀)具有非线性特性。在这种情况下,非线性 器件的增益就与当前的系统状态有关。假设要求保 持总的系统增益不变。由于阀门的非线性特性,Kf 会随系统状态变化,因此,要保持系统总的增益不 变,则控制器增益Kc应当调整以适应系统状态变化。
第8章 先进控制系统
先进过程控制
• 随着社会发展,对产品的品质要求越来越高, 相应的生产过程系统也越来越复杂,对控制系 统的设计提出了新的要求,希望能生产出更稳 定一致的产品,能对过程进行优化以提高品质 和节约成本。而传统的PID控制难以适应这些 要求,因此许多新的控制方法应运而生,随之 出现了先进过程控制(Advanced Process Control)的概念。
内模控制(Internal Model Control,IMC)
可以通过补偿的方
式来解决,图中CI 为逆模的可实现和
稳定部分,对于单
输入单输出一阶时
滞模型有
CI*
(s)
( Tp Kp
s
1 Kp
)
图中d为模型预测与过程输出的差,视为模型误差。
如果模型导致了误差,则通过偏置设定值来消除。 设定值偏置就是内模控制的反馈调节机制。
响应是什么。将模型输出和过程的实际输出进行比较, 得到偏差信号εm,然后根据偏差信号来调整控制器参 数以使偏差平方积分
t 0
[
m
(t
)]2
dt
最小化。参考模型可
以根据具体条件和要
求选择,通常为比较
简单的线性模型。问
题的关键在于适应机 制的设计。
基于模型的控制
• 基于模型的控制(Model-Based Control,MBC) 是利用计算机根据过程模型来进行控制。
在应用中,可以选择各 种类型的模型,控制目 标、调整策略和可调参 数也都可能不同,从而 衍生出不同类型的MBC。
内模控制(Internal Model Control,IMC)
内模控制使用开环阶跃响应的拉氏变换传递函数作为 模 采型用。简对单于的单一输阶入时单滞输传出递一函阶数过表程示,:模型CM(s)可以
• 与PID控制相比,MBC更加智能化,抗干扰能力 更强,更能跟踪目标值,从而让过程更加安全和 高效。
• 但MBC对操作者和工程师的要求也更高。对过程 模型的理解越深入,也意味着对过程本身的理解 越深入,从而具有更好的故障诊断能力和操作管 理能力。
• 目前已经有许多商业化的MBC控制器,一些DCS 厂商也为设备配套提供MBC软件。
• 各种适应性控制系统的区别在于控制器调整参数的 方法。
• 过程控制之所以需要用到适应性控制系统,主要是 基于两个原因:
– 立在线性模型的基础上,通常是对过程特定 的稳态进行线性化。因此,一旦过程的理想稳态值发生 变化,控制器的最佳参数也会随之发生改变。
MBC的基本原理
P为受控过程,CI为控制器,控制器根据过程的模 型计算出操控量x,使得受控量y依所期望的方式变 化。控制器没有PID控制部件,通常对于每个受控 量只有一个设定参数,以决定受控量y以多快的速 度逼近目标值ysp。控制器中使用过程模型的方式 与常用方式不同,常用方式为利用模型计算过程在 给定输入下的输出响应,而在MBC中是根据所期望 的输出响应确定过程的输入,因此使用的是逆模。
– 其次,大多数过程系统是非平稳的,也就是说它们的参 数随时间而变化,而控制器是根据某些特定的参数设计 的,过程的变化会导致线性控制器性能的降低,因此需 要对控制器参数进行调整。
预先适应控制
• 假设对于过程已经研究得很清楚,有很精确的数 学模型可用。如果有一个能与过程动态相关联的 辅助过程,就能根据辅助变量的值提前对控制器 参数进行调整。如图为预先适应控制系统的框图。
MBC闭环控制原理
如果模型很准确,也没有其他约束,则开环控制结 构就够用了。但模型很难做到准确,因此需要引入 反馈校正。引入反馈后的MBC原理如图所示。控制 器利用过程模型CM计算过程输出的预期值,并与 过程实际输出进行比较,通过两者的差得到控制器 的反馈,反馈值可以是与目标值ysp的误差,也可 能是模型的参数。
内模控制(Internal Model Control,IMC)
为了避免测量噪声和 设定值变化导致x的无
穷大冲击信号,偏置 后的设定值要通过CF进 行滤波,以得到基准 设定值r。然后输入逆 模 使C得I,过得程到输操出控y能量逼x,近r。
一阶时滞系统的内模控制原理
内模控制的不足之处是模型是线性时不变的。如果过程增益
燃空比控制
燃空比调整比例控制系统 燃空比调整预先适应控制系统
自适应控制
• 如果对于过程本身了解得不是很清楚,就 需要通过测量受控输出来在线估计目标函 数。适应的策略就成了通过改变控制参数 来优化目标函数的值。
模型参考自适应控制
在这种控制系统中有一个参考模型,根据参考模型,
可以知道对于命令信号(设定值),理想的过程输出
CM (s)
y x
Kp e s Tps 1
逆模CI就是CM(s)的倒数,如果过程输出的目标值为
ysp,则
x
CI (s) ysp
Cm1 ysp
[( Tp Kp
s
1 Kp
)e s ]ysp
指数系数为正,这意味着ysp与m之间存在负时滞,也 就 且 号是(,Tp说就/K在会p)s导y项sp致发与x生的为变y无sp化导穷之数大前相的x对冲就应击要,信变因号,此。这如另是果外不y如现sp是果实阶K的p跃的。信数而 值不准确,也会导致稳态误差。
或时间常数发生了改变,根据模型进行的计算就有可能超前 或滞后,因此与PID控制一样,需要重新调整。另外在应用