过程控制第六章 简单(单回路)控共34页文档
过程控制李国勇著第6章串级控制系统
D2
燃料
D3
33
• 一次扰动D3使TT1↑,同时二次扰动D2使TT2↓→TT1↓， 作用影响控制输出朝相反方向变化 • 二次扰动D2使TT2↓→TC2↑(反作用)→V↑ • 一次扰动D3使TT1↑→TC1↓(反作用)→TC2给定↓ V↓ • 作用结果：一次扰动D3， 二次扰动D2→V↑↓ sp
TC2 TC1
第6章 串级控制系统
目 录
6.1 串级控制系统的基本概念 6.2 串级控制系统的分析 6.3 串级控制系统的设计 6.4 串级控制系统的整定 6.5 串级控制系统的投运 6.6 利用MATLAB对串级控制系统进行仿真 本章小结
1
• 最简单的控制系统——单回路控制系统
• 系统中只用了一个调节器，调节器的设定值 一般是内给定的。
压力给定
12
温度-压力串级控制系统框图
13
系统结构特点：
• 被控对象分成两部分，对象1和对象2。 • 调节器1输出作为调节器2给定值。 • 1个执行器完成调节。
• 压力回路克服D1(t)保证流量稳定且快速跟随调节器1的给定值(随动控制)。 • 温度回路实现温度设定控制(定值控制)。
温度-压力串级控制系统
6
简单控制系统方框图：
影响烧成带温度l的各种干扰因素都被包括在控 制回路当中，只要干扰造成l偏离设定值，控制器就 会根据偏差的情况，通过控制阀改变燃料的流量，从 而把变化了的l 重新调回到设定值。
7
sp
TC TT
• 影响控制质量因素：
• 1 被控对象特性； • 对象特性-多环节大惯性对象
V
Y2(S)
D1
-
GC1(S)
-
GC2(S)
GV(S) Gm2(S) Gm1(S)
过程控制--第六-3讲：单回路系统设计(lyz)
2020/2/14
过程控制与仪表
7
五、单回路系统设计
2．控制方案的设计 （3）检测控制仪表的选择 ① 检测变送器的选择：由于被控温度在600℃以下，故选择
铂热电阻作为检测元件，配DDZ-Ⅲ型热电阻温度变送器。 采用三线制接法。 ② 调节阀的选择：根据生产工艺安全原则和被控介质的特 点选择调节阀为气关形式。根据过程的特性和控制要求选择 理想流量特性为对数流量特性调节阀。调节阀的公称尺寸 Dg和dg应根据被控介质流量计算后确定。 ③ 调节器的选择：由于被控过程具有一定时间常数和工艺 要求温度波动在±2℃以内，应选择PI和PID控制规律的 DDZ-Ⅲ调节器。 根据构成负反馈原则KcKvKoKm<0。 由于调节阀为气关形式，Kv为负；当空气量增加时，干燥温 度下降，故Ko为负；而变送器为正Km；因此调节器为Kc负， 选用反作用调节器。
铂热电阻作为检测元件，配DDZ-Ⅲ型热电阻温度变送器。 采用三线制接法。 ② 调节阀的选择：根据生产工艺安全原则和被控介质的特 点选择调节阀为气关形式。根据过程的特性和控制要求选择 理想流量特性为对数流量特性调节阀。调节阀的公称尺寸 Dg和dg应根据被控介质流量计算后确定。 ③ 调节器的选择：由于被控过程具有一定时间常数和工艺 要求温度波动在±2℃以内，应选择PI和PID控制规律的 DDZ-Ⅲ调节器。 根据构成负反馈原则KcKvKoKm<0。 由于调节阀为气关形式，Kv为负；当空气量增加时，干燥温 度下降，故Ko为负；而变送器为正Km；因此调节器为Kc负， 选用反作用调节器。
2020/2/14
过程控制与仪表
4
五、单回路系统设计
2．控制方案的设计
（2）控制参数的选择
① 方案一为测量干燥温度控制阀1的乳液流量构成温度控制 系统。该方案时间常数小，纯时延最小，似乎为最佳控制方 案。但是，由于乳液流量是生产负荷，若乳液流量大小，产 量太低，工艺上是不允许的，不宜作为控制参数，因此该方 案不成立。
单回路控制
控制器正反作用的判定
3、对于测量元件及变送器，其作用方向一般都是“正”的。 4、 对于执行器，它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀 （注意不要与执行机构和控制阀的“正作用”及“反作用” 混淆）。执行器的气开或气关型式主要应从工艺安全角度来 确定。气动薄膜调节阀可分为气关（NO或FO）和气开（NC 或FC）两种型式。有信号压力时阀关、无信号压力时阀开的 为气关式。反之，为气开式。气开阀是“正”方向。气关阀 是“反”方向。 5、对于被控对象的作用方向。当操纵变量增加时，被控变量也 增加的对象属于“正作用”的。反之，属于“反作用”的。 6、控制器的作用方向要根据对象及执行器的作用方向来确定， 以使整个控制系统构成负反馈的闭环系统。
控制器正反作用的判定
扰动 Qi(t) 设定值 hsp + _ 偏差 e(t) 液体贮罐 干扰 通道
－
液位 控制器
控制信号 u(t)
＋
出水 控制阀
操纵变量 Qo(t)
－
控制 通道 +
+
被控变量 h(t)
测量值 hm(t)
＋
液位传感 测量变送器
举例：假设液位出水控制阀为气开。则KV为正，过程对象KP 为负，液位测量单元为正，要使KC*KV*KP*KT=正，则必须 KC= 负。所以液位控制器为正作用。
1 .2
T p 1 K p
控制器正反作用的判断
控制器的偏差正反作用选择 1、控制器正负偏差的规定 控制理论上以及仪表制造厂家规定： 正偏差：测量－给定＝偏差 负偏差：给定－测量 2、正反作用规定：正作用：偏差增加，控制器输出增加（Ｚ ｍ－Ｓｐ）↑→Ｐｃ↑ 反作用：偏差增加控制输出减少（Ｚｍ－Ｓｐ）↑→Ｐｃ↓
PID三个基本参数kp 、ki 、kd 对PID控制作用和影响
过程控制知识点整理
第一章1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA ，直流电压1-5V 。
我国DDZ 型仪表采用的标准信号：DDZ- Ⅰ型和DDZ- Ⅱ型仪表：0-10mA 。
DDZ- Ⅲ型仪表：4-20mA 。
5、我国的DDZ 型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。
6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。
动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。
对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。
7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。
8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV ）。
特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。
一般用于测量500～1600℃之间的温度。
9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。
此电势称为热电势，并产生电流。
10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。
11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。
12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。
单回路控制系统详解
一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
自动控制原理第6章
二、带宽的确定
Mr
( j 0) 0.707Φ( j 0)
( j )
b的选择要兼顾跟 踪输入信号的能力 和抗干扰的能力。 若输入信号的带宽 为 0～ M，扰动信 号带宽为 1～ 2， 则b＝(5~10) M， 且使 1～ 2 置于b 之外。
0
r b
输入信号
R( jw)
结束
6-2 PID控制器及其控制规律
• 注明：讲课顺序调整，本节内容在教材 P246～ P248和P254～P257
比例－积分－微分（PID）控制器 是串联校正 中常用的有源校正装置。 PID （Proportional Integral Derivative）是实 际工业控制过程中应用最广泛、最成功的一种控 制规律。 PID ：对偏差信号e(t)进行比例、积分和微分运 算变换后形成的一种控制规律。
系统的闭环零点改变 系统的闭环极点未改变 增加系统抑制干扰的能力 稳定性未受影响
u0
+
ug
+
△u 电压
+
u1 功率
+
+ ua
R
n
SM 负 载
放大
放大
电压 放大
i
+
un
TG
图1-8 电动机速度复合控制系统
说明：
串联校正和反馈校正都属于主反馈回路之内的校
正。 前馈补偿和扰动补偿则属于主反馈回路之外的校 正。 对系统校正可采取以上几种方式中任何一种，也 可采用某几种方式的组合。
给定 元件
比较 元件
-
串联 校正元件
-
放大 元件
执行 元件
过程控制
第一章绪论液位控制系统的组成与方块图一般的简单（单回路）控制系统热交换温度控制系统方框图在采用模拟调节器和数字控制器或计算机的控制系统中，信号的传输形式是不同的，系统构成也不相同。
如图所示：当执行器为气动执行器时，控制器发出的指令（标准电流信号）则需要转换为气动执行器能接收的标准气压信号20～100KPa当电动仪表与气动仪表相配合使用时，则需要配用信号转换辅助仪表（如：电/气转换器、气/电转换器），完成电→气或气→电标准信号的转换。
国际标准信号制要求：现场串联传输信号：4～20mADC ；控制室并联接收信号：1～5VDC当变送器在现场安装时，则需要采用辅助仪表完成信号间的转换，即：4～20mA → 1～5V；当变送器在控制室安装时，则不需要采用辅助仪表，直接取用变送器输出信号中的1 ～5VDC 。
一、控制系统的分类按系统的结构特点分类：前馈控制系统，反馈控制系统，前馈-反馈控制系统按给定信号特点分类：定值控制系统: 设定值不变随动控制系统: 设定值变化程序控制系统: 设定值按某种程序变化前馈与反馈控制系统举例第二章测量品质指标例1：a）一台精度等级为0.5级量程范围600～1200 ℃的温度传感器，它最大的绝对误差是多少？b）检验时某点最大绝对误差是±4℃，问此表是否合格?解：由题意，根据精度等级定义表达式:则最大绝对误差：答：此温度传感器的最大绝对误差为± 3 ℃。
当检验某点的最大绝对误差为±4 ℃时，大于±3 ℃。
故此传感器不合格。
例2：用精度1.0级、0~200℃和1.5级、0~100℃两支玻璃管温度计，测量0~80℃的温度，它的最大测量误差分别是多少。
解：因为：所以：答：1.0级0~200℃表的Δm1 =±2℃。
测量0~80℃的温度时，Sm =±2.5%；1.5级、0~100℃表的Δm2 =± 1.5℃。
测量0~80℃的温度时，Sm =±1.9% 。
过程控制-单回路PID控制、PID的参数整定、实用数字PID及相关技术-文档资料
如何确定PID参数？
PID控制器的 参数整定与应用
PID参数对控制性能的影响
控制器增益 Kc或比例度δ
增 定益性下Kc降的；增大（或比例度δ下降），使系统的调节作用增强，但稳
积分时间Ti
积 制分系作统用的的稳增定强性（下即降；Ti 下降），使系统消除余差的能力加强，但控
电流转变为气压来操纵阀门
数字计算和通讯
手动操作
信号在局域网中传输， 传感器和阀门也可带有微处理器！
机械装置
气动设备 电动设备
数字PID
数字计算
数字计算 和通讯
信号采用数字传输
电流转变为气压来操纵阀门
数字控制
为什么？
数字控制采用分布式网络结构
操作站
操作站
数字通讯
(s)
Kc
(1
1 Ti s
)
积分时间Ti 对系统性能的影响
引入积分作用的根本目的是为了消除稳态余差，但使控制 系统的稳定性下降。当积分作用过强时（即Ti 过小），可 能使控制系统不稳定。
积分作用Ti对控制性能的影响
理想的比例积分微分PID控制器
u
Kc
(e
1 Ti
t
edt
0
Td
d ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt)
Kd
Td s 1
+
u (t)
Kv Tvs 1
K p exp( s) + Tps 1
y (t)
Km
z (t)
Tms 1
假设控制输入u (t)与干扰输入d (t)均为阶跃信号，要求显示 输入对被控变量y (t)及其测量z (t)的动态响应。
第6章 单回路控制系统
2．调节阀的流量特性选择
按补偿对象特性的原则选取。
3．调节阀的气开、气关作用方式选择
按控制信号中断时，保证生产设备安全的原则 确定。
过程控制系统 第1章
6.2.3.3调节器正反作用的选择
负反馈控制系统的控制作用对被控变量的影响 应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控 变量值回复到给定值。为了保证负反馈，必须正确 选择调节器的正反作用。
过程控制系统 第1章
2）控制通道动态特性对控制品质的影响
控制通道G01的时间常 数T01增大，使控制速度变 慢，最大偏差增大。
G02是控制、干扰共用 通道，T02不影响最大偏差
y yk(t) y2(t) y1(t) t
f GF
r
e
GC
GV
GO1 Gm
GO2
y
过程控制系统 第1章
控制通道G01的纯滞后 ， 使控制作用滞后τ 01到达，造 成控制偏差增大。
y yk(t) y2(t) y1(t) τ t
01
G02是控制、干扰共用通道， 干扰作用滞后τ 02产生，但控 y 制作用再滞后τ02到达，同样造 成控制偏差增大。
f
GF r e GC GV GO1 Gm GO2
yk(t) y2(t) y1(t) τ
02
2τ
02
t
y
过程控制系统 第1章
因此，控制通道时间常数T0 小一些好。表明控 制变量对被控变量的影响迅速，有利于控制。 控制通道纯滞后τ0越小越好。 τ0会使控制时间 延长、最大偏差增大。 控制变量的选择原则： 1、控制通道应当放大系数大、时间常数小、纯 滞后越小越好。 2、控制变量应是工艺上允许控制的变量，并且 要考虑工艺的合理性与生产的经济性。
过程控制系统单回路控制系统
8/8/2024
1
第2页/共54页
2.1.2开环控制系统与闭环控制系统 ➢开环控制系统/Open-loop control system
8/8/2024
11
第12页/共54页
2.1.3 闭环控制系统的组成和基本环 节
1-给定环节(Set Point)；2-比较环节(Comparator)；3-校正
环节(Adjustor)；4-放大环节(Amplifier)；
5-执行机构(Actuator)；6-被控对象(Plant)；7-检测装置
8/8/2024
16
第17页/共54页
近20年来，随着计算机技术的发展，已将计算机用于过程控 制系统，称之为计算机过程控制系统。计算机过程控制是当 代大型机械设备自动化控制的基本形式。
➢计算机过程控制系统/Computer Process control system
计算机过程控制系统主要由 被控对象、 传感变 送器 、计算机装置和 执行机构四部分组成。
不失一般性，设系统的单位阶跃响应如图：(BP15~16)
8/8/2024
29
第30页/共54页
综上所述，对于稳定的系统，对于一个有界的输入，当时 间趋于无穷大时，微分方程的全解将趋于一个稳态的函数，使 系统达到一个新的平衡状态。工程上称为进入稳态过程。
系统达到稳态过程之前的过程称为瞬态过程。瞬态分析是 分析瞬态过程中输出响应的各种运动特性。理论上说，只有当 时间趋于无穷大时，才进入稳态过程，但这在工程上显然是无 法进行的。在工程上只讨论输入作用加入一段时间里的瞬态过 程，在这段时间里，反映了主要的瞬态性能指标。
简单过程控制系统单回路控制系统的工程设计讲课文档
现在一页，总共一百四十页。
• 单回路过程控制系统亦称单回路调节系统，简
称单回路系统，一般是指针对一个被控过程 (调节对象)，采用一个测量变送器监测被控 过程，采用一个控制(调节)器来保持一个被
控参数恒定(或在很小范围内变化)，其输出也 只控制一个执行机构(调节阀)。
在工程上，以上要求往往相互矛盾。因此 在设计时，应根据实际情况，分清主次，以保 证满足最重要的质量、指标要求并留有余地。
现在五页，总共一百四十页。
• 过程控制系统的品质由组成系统的结构和各个 环节的特性所决定。因此对于过程控制系统设 计者来说除了掌握自动控制理论、计算机、仪 器、仪表知识外，还要十分熟悉生产过程的工 艺流程，从控制的角度理解它的静态与动态特 性，并能针对不同被控过程、不同的生产工艺 控制要求，设计不同的控制系统。
以扰动通道的时间常数Tf愈大， 容积愈多，则扰动对被控参 数的影响也愈小，控制质量 也愈好。
现在二十五页，总共一百四十页。
(2)扰动通道时延(纯滞后)τf的影响 如图3—6，当 扰动通道有纯滞后时，系统对扰动的闭环传递 函数为 Y(s) Wf (s)ef s
F(s) 1Wc(s)Wo(s)
根据拉氏变换的平移定理，可得到图3-4与 图3-6系统在单位阶跃干扰作用下，被控量的时 间响应y(t)与yτ(t)间的关系为 yτ(t) ＝y(t -τ)
现在二十九页，总共一百四十页。
由表3-l可知，控制通道中时间常数大、阶数高、有纯 滞后环节都将使过程的Kmax与ωc值变小，从而使控制性 能变差。可见应选择时间常数较小、纯滞后小的通道作 为控制通道。
现在十七页，总共一百四十页。
当选择直接参数有困难时(如直接 参数检测很困难或根本无法进行检测)， 可以选择间接参数(能间接反映产品产 量和质量，与直接参数有单值对应关 系，易于测量)。
过程控制简单(单回路)控
过程静态特性对控制品质的影响
F(s) X(s) －
Gf(s) Go(s)
选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运 行和环境保护具有决定性作用的，可直接测量 的工艺参数为被控参数。直接法 当不能用直接参数作为被控参数时，应该选择 一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作 为被控参数。间接法 被控参数必须具有足够大的灵敏度。（检测信 号不能很微弱或滞后很大） 被控参数的选择必须考虑工艺过程的合理性和 所用仪表的性能。
衰减曲线法
调节器置为纯比例：Ti=∞，Td=0， 比例度P放到最大，将系统投入自动 状态 逐步减小比例度，直到系统出现衰减 率为0.75的衰减震荡，如图所示记录 下此时的比例度Ps和震荡周期Ts
y(t)
o
Tr
Ts
t
衰减比为4：1时，衰减曲线法整定参数表
整定参数 调节规律 P PI PID P(%) Ps 1.2Ps 0.8Ps Ti -0. 5Ts 0.3Ts Td --0.1Ts
调节规律对控制品质的影响与 调节规律选择
fi x －
Gc(s)
u
Gv(s)
Go(s)
y
Gm(s)
y
调节规律的选择
比例调节：适合对象调节通道滞后/时间常数小、负荷 扰动小、工艺要求不高允许有静差的系统。 积分调节：动态偏差大、调节时间长。只能用于自衡 对象，很少单独使用。 比例积分调节：适合调节通道容量滞后小，负荷变化 不大的调节系统，如流量调节压力调节系统和要求比 较严格的液位调节系统（使用较多） 比例微分调节：由于对系统干扰敏感，Td不能太大， 否则影响系统的正常工作，不适合高频干扰或存在周 期干扰的场合。
过程控制系统及仪表第简单控制系统PPT课件
PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
如何选 择？
如何选 择？
操纵 执行仪表 变量 被控对象 被控变量
如何构 成负反 馈？
20
测量仪表
测量仪 表如何 选择？
第20页/共53页
一、 阀流量特性的选择
21
第21页/共53页
二、执行器开、闭形式的选择 气动执行器有气开和气关两种工作方式。在控制系统 中，选用气开式还是气关式，主要由具体的生产工艺来 决定。
第3篇 过程控制系统
• 第6章 简单控制系统 • 第7章 复杂控制系统
自动化
• 第8章 先进控制系统
设定值 控制仪表
—
被控变量 执行仪表 操纵 被控对象
变量
仪表
测量仪表
“化工仪表自动化”
1
第1页/共53页
第6章 简单控制系统 须解决的几个问题：
PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
测量仪 表如何 选择？
第16页/共53页
一、测量变送问题对控制质量的影响 关键问题：测量变送中的纯滞后问题 测量纯滞后是指：被控变量受干扰后，测量环节不能立 即检测，而是隔一段时间后才反映出被控变量的变化。
造成测量纯滞后的原因有： （1）测量元件安装位置不当，远离被控变量的灵敏 变化区； （2）受到工艺条件的限制，无法将测量元件安装在 理想的测量点； （3）成分和物性测量仪表本身存在严重的纯滞后； （4）测量信号的传输线路长造成的传递纯滞后； （5）测量仪表的不灵敏也可能引起纯滞后问题。
3、选择间接参数作为被控变量时，应该具有足够大灵 敏度，以便能反映直接指标参数的变化。
过程控制--第六-2讲：单回路系统设计lyz
0.8P
2019/9/21
过程控制与仪表
12
三、单回路系统整定
（二）、工程整定法
2、临界比例度法
临界比例度法是在系统闭环条件下进行的，方法简便，应用 广泛，其具体步骤如下：
（1）调节器置于纯比例位置，且比例度置最大值，此时无 积分Ti=∞和微分Td=0作用。使系统投入闭环运行。
A、4:1衰减曲线法 该法与临界比例度法相似，也是在系统闭环运行条件下进行
的。其具体步骤如下：
（1）将调节器积分时间置于Ti=∞，微分时间Td=0，比例 度置于最大值，将系统投入闭环运行。
（2）待系统运行稳定后，对给定值作一适当幅值的阶跃 扰动，并逐步减小比例度，直到记录曲线出现图8-17所示的 4：1衰减的曲线为止，记录下此时的比例度和衰减曲线的 第一个振荡周期。然后查表便可计算出调节器的PID参数的 整定值。
方法：
Wo(S)输入端加一阶跃信号记录变送器的响应输出 据响应曲线求特征参数，（τ -延时To-响应ε-响应度） 根据参数计算整定参数值[Wc(s)]。
2019/9/21
过程控制与仪表
8
三、单回路系统整定
（二）、工程整定法
1、动态特性参数法
A、广义过程无自衡能力
阶跃信号 近似对象 Wo(s)= ε/{s(1+τ S/n)} 或 Wc(s)确定:
F、模值条件： |Wk(s)|=1D点距离极点距离求kc
δ =1/(To*(/pd) To*(/pd) To*(/pd) )=0.349
2019/9/21
过程控制与仪表
7
三、单回路系统整定
（二）、工程整定法
单回路控制
一、单回路控制系统1一个简单控制系统由那几部分组成？各有什么作用？2什么是简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。
答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，有时也称为单回路控制系统。
简单控制系统的典型方块图如下图所示。
题2 方块图3在石油化工生产过程中，常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量，使裂解气体的温度下降到规定数值上。
下图是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。
被冷却的物料是乙烯裂解气，其温度要求控制在（15±）℃。
如果温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响；如果温度太低，乙烯裂解气会产生结晶析出，杜塞管道。
题3 图丙烯冷却器（１）指出系统中被控对象、被控变量和操作变量各是什么？（２）试画出该控制系统的组成方块图。
答：（１）被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操作变量为气态丙烯的流量。
（３）该系统的方块图：题3 方块图4反应温度控制系统示意图。
Ａ、Ｂ两种物料进入反映，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。
图中ＴＴ表示温度变送器，ＴＣ便是温度控制器。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操作变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么？题4图反应器温度控制系统答：反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度；操作变量为冷却水流量；干扰为Ａ、Ｂ物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速。
反应器的温度控制系统的方块图：题4方块图5 乙炔发生器是利用电石和水来产生乙炔气装置。
为了降低电石消耗量，提高乙炔的收率，确保生产安全，设计了如图所示温度控制系统。
工艺要求发生器温度控制在（８０±１）℃。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出图中的被控对被控变量、操作变量及可能存在的扰动。
题5图乙炔发生器答：乙炔发生器温度控制系统方块图如下图所示（图中T、T O分别为乙炔发生器温度及其设定值）。
过程控制技术 第6章(2)讲解
（1）温度传感器和变送器 乳液干燥器的温度不太高，通常不超过 600℃，可以选用热电阻 温度传感器，将其置放在干燥器出口处。
（2）调节阀 根据工艺安全和控制合理的原则，应选择气闭式调节阀。调节阀特性可选对 数流量特性，根据介质流量选阀的公称直径和阀芯直径。
（3）控制器 由于对出口温度准确性要求较高，控制规律可选 PI。根据单回路闭环负反馈 的原则，由于调节阀为气闭式，被控对象（过程）为正作用，传感器和变送器通常为正作用方 式，所以，控制器应该为正作用方式。
f2 (t)Biblioteka f1 (t )r(t)
控制器 调节阀3 热交换器
风管
干燥器
y(t)
f3 (t)
温度检测器
图6-12 以蒸汽流量为操作量的控制方框图
从以上分析可知，选 f1 作操纵量就控制性能来说，是最好的，但从经济角度和工艺角度来 看，不是。这是由于：为保持控制性能而不断变化的乳液流量不能始终处在最大的工作状态， 难以保证高的生产效率，经济效益自然受影响。此外，乳液中的凝固块容易堵塞调节阀；选 f3 作操纵量面临的问题是，被控对象（过程）环节多、时间常数大、滞后较为明显，控制起来难 度不小；选 f2 作操纵量就控制性能来说，虽然没有选 f1 那么好，但是它回避了 f1 作操纵量带 来的问题，尽管控制性能有所下降，但仍满足要求。所以，选旁路空气流量 f2 为操纵量是比较 合理的。
现降温的快慢。
图 6-14 反应罐温度控制
如果设计反应罐温度单回路控制系统来满足这一要求，则需要通过检测罐内温度，与设定 值比较后，改变冷却液的注入量，实现罐内温度达到要求，见图 6-14。
单回路控制系统结构方框图如图 6-15 所示。就被控对象来说，它包含夹套、罐壁和罐内体 等，不考虑三者之间的相互作用，则可将它们串联起来。影响物料出口温度的扰动有：一是物 料液体方面，它包括物料的进口温度、流量和物料组成成分等，这里用 F1表示；二是冷却液方 面，它包括冷却液入口温度和调节阀前的压力，用 F2 表示。