过程控制系统
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指标。它是相邻同方向两个波峰的幅值之比。即： n=B1/B2
n=1等幅振荡 n>1衰减振荡 n无穷大为非周期过程
一般认为，n=4:1时稳定性好，但温度等慢变化过程约取 10:1为好，应根据实际情况灵活处理。
衰减率ψ: 是衡量过度过程稳定性的一个动态指标(于递减比含
义相同).一般取? =0.75～0.9。用于表示控制系统的稳定性。 它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
? ? B1 ? B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（ Overshoot）σ定义为：
定值控制系统采用最大?动?态BC偏1 差? 1A0表0示%超调程度。即：
A ? B1 ? C
3．余差：
它是控制系统的最终稳态偏差 e(∞)。在阶跃输入作用 下，余差（Steady-state error ）为：
? 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 ? 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 ? 间接参数要有足够的灵敏度。
二、控制参数 (即控制量)的选择
当生产过程中有多个因素能影响被控参数 (量)变化时，应分析 过程扰动通道特性与控制通道特性对控制质量的影响，正确地选 择可控性良好的变量作为操纵 (控制)量。
P
PI 4、按控制器的动作分类：
PID
位式
5、按是否形成闭合回路分类：
有
、
。
二、按设定值形式分类
1、定值控制系统
是工业生产过程中应用最大的一种过程控制系统。 在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生 产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近 波动。
2、随动控制系统
是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。它的主要作用是克服一 切扰动，使被控量随时跟踪给定值。
有气动和电动两种。
(5)、控制阀：控制进料量。有气开式和气关式之别。
4、常用术语
1、被控对象 (简称对象或过程)： 2、被控参数：按照生产过程要求，某些变量应该维持在 稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控 参数。如温度、压力、流量、液位、成分等。
3、干扰：:凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰或扰动。
定值控制系统e(中?，)r?=0r，?因y此(有? ：) ?e(∞r)?= -CC。余差是控
制系统稳态准确性指标。
4．回复时间和振荡频率： 被控变量从过渡过程开始到进入稳态值± 5%或±2%范围内
的时间作为过渡过程的回复时间 Ts（Settling time ）。回复
时间是控制系统的快速性指标。
振荡频率ω与振荡周期T的关系是
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。 )
3. 选间接参数的原则
分内干扰和外干扰。(内干扰如原料成分变化等。)
4、控制参数：即调节介质。如储水槽液位控制系统的给
水量。
5、测量值：被控变量经检测变送后即是测量值。
6、给定值：即被控变量的设定值。
7、偏差值：准确地说，应是被控量的给定值与实际值之
差。但能够直接得到的信号是被控量的测量值，故通常把给定 值与测量值之差称作为偏差。
一般希望控制通道克服扰动的应使扰动作用点位置远离被控量 能力要强，动态响应应比扰动通道快 ,要突出干扰作用 ,应使扰动 作用点位置远离被控量。
(三).实例讨论
例1：喷雾式乳粉干 燥设备的控制 。
1.控制要求：干燥后的产品含水量波动 要小。
2. 被控参数选择：干燥器里的温 度 3.控制参数的选择 (三种方案如图所示)
过程控制系统
第一章 绪论 第二章 单回路控制系统 第三章 串级控制系统
第一章 绪论
1、过程控制的概念
凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理 参数进行的自动控制通称为过程控制。
2、过程控制的特点
过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按一 定规律变化。
过程控制的特点： 1、被空对象的多样性
8、调节器输出：根据偏差值、经一定算法得到的输出值。
调节器输出亦称控制作用。
5 过程控制系统的分类
一、一般分类
1、按工艺参数分类：
有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、成分控 制系统、物位控制系统等。
2、按系统的任务分类：
有比例控制、均匀控制、前馈控制等。
3、按自动化装置的不同分类：
有常规控制系统、计算机控制系统。
第二章 单回路控制系统
§2-1 概述
单回路控制系统又称为简单控制系统。虽然简单，但应用 较广；过程控制的基本概念主要是在本章建立的。因此，本章 内容无疑是重点之一。
一、系统的基本结构
1、典型例子：见下图
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方框图
3、特点
最简单、最基本；应用最广泛、最成熟。 是各种复杂控制系统设计和参数整定的基础。 适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不 大，控制质量要求不很高的场合。
3、程序控制系统
其给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业 中的退火炉的温度控制系统，其给定值是按升温、 保温、 逐次降温等程序变化的。家用电器中应用定 值控制系统的也很多，如电脑控制的洗衣机、电饭煲 等。
6 控制系统的品质指标
1.衰减比n：衰减比（Subsidence ratio）是控制系统的稳定性
2、普遍存在滞后 3、特性往往具有非线性 4、控制系统比较复杂
3、系统组成
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
在相同衰减比n下，振荡频?率越? 高2?，回复时间越短；在相同振
荡频率下，衰减比越大，回复Байду номын сангаасT间越短。
5．偏离度：
控制系统偏离度是被控变量统计特性的描述。 在相同干扰作用下，定值控制系统输出的最大偏差越大，系统的偏离
度越大；在相同的衰减比下，系统输出的周期越大，系统的偏离度越大。
控制系统运行的重要准则
n=1等幅振荡 n>1衰减振荡 n无穷大为非周期过程
一般认为，n=4:1时稳定性好，但温度等慢变化过程约取 10:1为好，应根据实际情况灵活处理。
衰减率ψ: 是衡量过度过程稳定性的一个动态指标(于递减比含
义相同).一般取? =0.75～0.9。用于表示控制系统的稳定性。 它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
? ? B1 ? B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（ Overshoot）σ定义为：
定值控制系统采用最大?动?态BC偏1 差? 1A0表0示%超调程度。即：
A ? B1 ? C
3．余差：
它是控制系统的最终稳态偏差 e(∞)。在阶跃输入作用 下，余差（Steady-state error ）为：
? 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 ? 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 ? 间接参数要有足够的灵敏度。
二、控制参数 (即控制量)的选择
当生产过程中有多个因素能影响被控参数 (量)变化时，应分析 过程扰动通道特性与控制通道特性对控制质量的影响，正确地选 择可控性良好的变量作为操纵 (控制)量。
P
PI 4、按控制器的动作分类：
PID
位式
5、按是否形成闭合回路分类：
有
、
。
二、按设定值形式分类
1、定值控制系统
是工业生产过程中应用最大的一种过程控制系统。 在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生 产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近 波动。
2、随动控制系统
是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。它的主要作用是克服一 切扰动，使被控量随时跟踪给定值。
有气动和电动两种。
(5)、控制阀：控制进料量。有气开式和气关式之别。
4、常用术语
1、被控对象 (简称对象或过程)： 2、被控参数：按照生产过程要求，某些变量应该维持在 稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控 参数。如温度、压力、流量、液位、成分等。
3、干扰：:凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰或扰动。
定值控制系统e(中?，)r?=0r，?因y此(有? ：) ?e(∞r)?= -CC。余差是控
制系统稳态准确性指标。
4．回复时间和振荡频率： 被控变量从过渡过程开始到进入稳态值± 5%或±2%范围内
的时间作为过渡过程的回复时间 Ts（Settling time ）。回复
时间是控制系统的快速性指标。
振荡频率ω与振荡周期T的关系是
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。 )
3. 选间接参数的原则
分内干扰和外干扰。(内干扰如原料成分变化等。)
4、控制参数：即调节介质。如储水槽液位控制系统的给
水量。
5、测量值：被控变量经检测变送后即是测量值。
6、给定值：即被控变量的设定值。
7、偏差值：准确地说，应是被控量的给定值与实际值之
差。但能够直接得到的信号是被控量的测量值，故通常把给定 值与测量值之差称作为偏差。
一般希望控制通道克服扰动的应使扰动作用点位置远离被控量 能力要强，动态响应应比扰动通道快 ,要突出干扰作用 ,应使扰动 作用点位置远离被控量。
(三).实例讨论
例1：喷雾式乳粉干 燥设备的控制 。
1.控制要求：干燥后的产品含水量波动 要小。
2. 被控参数选择：干燥器里的温 度 3.控制参数的选择 (三种方案如图所示)
过程控制系统
第一章 绪论 第二章 单回路控制系统 第三章 串级控制系统
第一章 绪论
1、过程控制的概念
凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理 参数进行的自动控制通称为过程控制。
2、过程控制的特点
过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按一 定规律变化。
过程控制的特点： 1、被空对象的多样性
8、调节器输出：根据偏差值、经一定算法得到的输出值。
调节器输出亦称控制作用。
5 过程控制系统的分类
一、一般分类
1、按工艺参数分类：
有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、成分控 制系统、物位控制系统等。
2、按系统的任务分类：
有比例控制、均匀控制、前馈控制等。
3、按自动化装置的不同分类：
有常规控制系统、计算机控制系统。
第二章 单回路控制系统
§2-1 概述
单回路控制系统又称为简单控制系统。虽然简单，但应用 较广；过程控制的基本概念主要是在本章建立的。因此，本章 内容无疑是重点之一。
一、系统的基本结构
1、典型例子：见下图
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方框图
3、特点
最简单、最基本；应用最广泛、最成熟。 是各种复杂控制系统设计和参数整定的基础。 适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不 大，控制质量要求不很高的场合。
3、程序控制系统
其给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业 中的退火炉的温度控制系统，其给定值是按升温、 保温、 逐次降温等程序变化的。家用电器中应用定 值控制系统的也很多，如电脑控制的洗衣机、电饭煲 等。
6 控制系统的品质指标
1.衰减比n：衰减比（Subsidence ratio）是控制系统的稳定性
2、普遍存在滞后 3、特性往往具有非线性 4、控制系统比较复杂
3、系统组成
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
在相同衰减比n下，振荡频?率越? 高2?，回复时间越短；在相同振
荡频率下，衰减比越大，回复Байду номын сангаасT间越短。
5．偏离度：
控制系统偏离度是被控变量统计特性的描述。 在相同干扰作用下，定值控制系统输出的最大偏差越大，系统的偏离
度越大；在相同的衰减比下，系统输出的周期越大，系统的偏离度越大。
控制系统运行的重要准则