简单控制系统的投运与参数整定

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任务一 简单控制系统的投运
• 有时也可以用超调量来表征被控变量偏离给定值的程度。在图8-5中 超调量以B表示。从图中可以看出，超调量B是第一个波峰值A与新 稳定值C之差，即B=A-C。如果系统的新稳定值等于给定值，那么最 大偏差A也就与超调量B相等了。
• （2）衰减比。虽然前面已提及一般希望得到衰减振荡的过渡过程， 但是衰减快慢的程度多少为适当呢？表示衰减程度的指标是衰减比， 它是前后两个相邻峰值的比。在图8-5中衰减比是B∶B′，习惯上表示 为n∶1。一般n取4~10之间为宜。因为衰减比在4∶1~10∶1之间时， 过渡过程开始阶段的变化速度比较快，被控变量在同时受到干扰作用 和控制作用的影响后，能比较快地达到一个峰值，然后马上下降，又 较快地达到一个低峰值，而且第二个峰值远远低于第一个峰值。选择 衰减振荡过程，并规定衰减比在4∶1~10∶1之间，这完全是工人师傅 多年操作经验的总结。
项目八 简单控制系统的投运与参数整定
• 任务一 简单控制系统的投运 • 任务二 简单控制系统的参数整定
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任务一 简单控制系统的投运
• 【任务描述】
• 在学习简单控制系统工作原理的基础上，掌握简单控制系Biblioteka Baidu的投运方 法。
• 【知识链接】
• 所谓简单控制系统，通常是指由一个测量元件、变送器，一个控制器 ，一个执行器和一个被控对象所构成的一个回路的闭环系统，因此也 称为单回路控制系统。
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任务一 简单控制系统的投运
• 图8-2所示的温度控制系统，是通过改变进入换热器的载热体流量，来 维持换热器出口物料的温度稳定在工艺规定的数值上。
• 简单控制系统的典型方块图如图8-3所示。
• 二、自动控制系统的分类
• 在自动控制系统中，按给定值的变化规律分类，可分为定值控制系统、 随动控制系统和程序控制系统。
• 自动控制系统的过渡过程是控制作用不断克服干扰作用影响的过程， 这种过程是控制作用与干扰作用这对矛盾在系统内斗争的过程，当这 对矛盾得到统一时，过渡过程也就结束，系统又达到了新的平衡。
• 一般说来，自动控制系统在干扰作用下的过渡过程有图8-4所示的四 种基本形式。
• （1）非周期衰减过渡过程。 • 被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来回波动，最后稳定在
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任务一 简单控制系统的投运
• （3）余差。当过渡过程结束时，被控变量新的稳态值与给定值之间 的偏差，叫做余差。或者说，余差就是过渡过程结束时的残余偏差， 在图8-5中以C表示。余差的符号可能是正，也可能是负。在生产中 ，给定值是生产的技术指标，所以，被挖变量越接近给定值越好，亦 即余差越小越好。但在实际生产中，也并不是要求任何系统的余差都 很小。如一般储槽的液位控制要求就不高，这种系统往往允许液位有 较大的变化范围，余差就可以大一些。
• 一、简单控制系统方块图
• 图8-1所示的液位控制系统与图8-2所示的温度控制系统都是简单控制 系统的例子。图8-1所示的液位控制系统中，储槽是被控对象，液位 是被控变量，变送器LT将反映液位高低的信号送往液位控制器LC。 控制器的输出信号送往调节阀，调节阀开度的变化使储槽输出流量发 生变化以维持液位稳定。
• 1.定值控制系统 • 这类自动控制系统的给定值在控制系统运行过程中通常是固定不变的。
在工业生产中，自动控制系统大多为定值控制系统。 • 2.随动控制系统（也称自动跟踪系统） • 这类自动控制系统的特点是给定值不断地变化，而且，这种变化不是预
先规定的，也就是说给定值是随机变化的。随动控制系统的目的就是使 所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。伺服控制系 统被控变量为位置、速度或加速度的跟踪系统，属于随动控制系统。
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任务一 简单控制系统的投运
• 3.程序控制系统（又称顺序控制系统） • 这类自动控制系统的给定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数
，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。
• 三、控制系统的过渡过程和动态性能指标
• 1.控制系统的过渡过程 • 在定值控制系统中，我们将被控变量不随时间变化的平衡状态称为系
统的静态或稳态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的 动态。 • 定值控制系统的目的就是希望将被控变量保持在一个不变的给定值上 ，这只有当进入被控对象的物料量（或能量）和流出对象的物料量（ 或能量）相等时才有可能。
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任务一 简单控制系统的投运
• 当自动控制系统在动态过程中，被控变量是不断变化的，它随时间而 变化的过程称为自动控制系统的过渡过程，也就是自动控制系统从一 个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
过渡过程称为等幅振荡过程，如图8-4（c）所示。 • （4）发散振荡过程。 • 被控变量来回波动，且波动幅值逐渐变大，即偏离给定值越来越远。
这种形式的过渡过程称为发散振荡过程，如图8-4（d）所示。 • 对于衰减振荡过程，由于能够较快地使系统稳定下来。所以，在多数
情况下，我们希望自动控制系统能够得到如图8-4（b）所示的衰减振 荡过程。
某一数值上。这种过渡过程形式称为非周期衰减过渡过程，如图8-4 （a）所示。
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任务一 简单控制系统的投运
• （2）衰减振荡过程。 • 被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。这种
过渡过程的形式称为衰减振荡过程，如图8-4（b）所示。 • （3）等幅振荡过程。 • 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。这种形式的
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任务一 简单控制系统的投运
• 2.控制系统的动态性能指标 • 定值控制系统的作用是克服干扰的影响，使被控变量保持在预定的数
值。因此对定值控制系统的控制要求是平稳，在扰动发生以后，希望 被控变量稳得住、稳得快、稳得好。控制系统的过渡过程品质指标示 意图如图8-5所示。 • 控制系统能否稳定、快速、准确地达到平衡状态，通常采用下列几个 品质指标来衡量。 • （1）最大偏差或超调量。最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏 离给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的 峰值，在图8-5中以A表示。最大偏差表示系统瞬时偏离给定值的最 大程度。若偏离的越大，偏离的时间越长，即表明系统离开规定的工 艺参数指标就越远，这对稳定正常生产是不利的。