化工仪表及自动化_复习

2.非振荡衰减过程——曲线②所示 4.衰减振荡过程——曲线④所示
5.非振荡发散过程——曲线⑤所示
y
y
y
①
②
③
y ④
y ⑤
t
t
t
t
t
t
控制系统的品质指标
重
最大偏差或超调量
点
衰减比
余差
过渡时间
震荡周期或频率
影响控制系统过渡过程品质的主要因素
对象性质 自动化装置
化工对象的特点及其描述方法
• 研究对象特性的方法
自动控制系统的过渡过程和品质指标
常见典型信号 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号 数学表达式为：r(t) A t≥0 0 t<0 当A=1时称为单位阶跃信号。
特点
易产生 对系统输出影响大 便于分析和计算
在阶跃信号作用下，被控变量随时间的变化有以下几种形式
重 点
1.发散振荡过程——曲线①所示 3.等幅振荡过程——曲线③所示
1.5
• 变差
在外界条件不变的情况下，当被测参数从小到大（正行程）和从大到小（反 行程）时，同一输入的两个相应输出值常常不相等。两者绝对值之差的最大 值和仪表量程之比的百分数称为回差，也称变差。
仪表示值
反行程
正行程
" max
被测参数
概述
➢压力检测方法 ❖液柱测压法
重
❖弹性变形法
点
❖电测压力法
❖弹簧管压力表 ❖霍尔式压力表 ❖差压（压力）变送器
利用数学的方法描述对象的输入量和输出量的关系
控制作用
干 扰 作 用
被控变量
干扰通道和控制通道
重
点
静态和动态数学模型
化工对象的特点及其描述方法
• 非参量模型
采用曲线或数据表格表示的数学模型。
• 参量模型
用数学方程式表示的数学模型，常用微分方程、偏微分 方程式、状态方程、差分方程等表示，模型中的参量可以 通过机理分析和实验得到。
描述对象特性的参数 重
点 1、放大系数K 输入变化量对输出变化之比，为
对象的静态特性
2、时间常数T 在对象受到阶跃干扰作用时，被
控变量保持初始速率变化，输出达到新的稳态需要 的时间
3、滞后时间τ 1）传递滞后 由于介质的输送需要一段时间引起
2）容量滞后 由于物料或能量的传递需要通过一
定的阻力而引起
检测仪表的基本技术性能指标
重
• 相对百分误差
点
ห้องสมุดไป่ตู้
标尺 x x 标 上 0 尺 限 1 下 值 % 0 0 限 x 1值 % 00
δ——相对百分误差 Μ——仪表量程
• 精度等级
0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5， 1.0，1.5，2.5，4.0
•精度等级符号
1.5
化工仪表及自动化
Chemical industry instrument and automation
化工自动化的主要内容
自动检测系统 自动信号和联锁保护系统 自动操纵及自动开停车系统 自动控制系统
过程控制系统的组成
重 点
过程控制系统
检测元件（装置）
检测被控制的物理量
控制器
将设定值与测量信号进行比较，求出它们之间 的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计 算并将计算结果作为控制信号送给执行装置
执行器（装置）
作用是接受控制器的控制信号，直 接推动被控对象，使被控变量发生 变化
工艺管道及控制流程图
图形符号
• 测量点
• 连接线 用细实线表示
• 仪表
用细实线圆圈表示
字母代号 第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能
仪表位号 第一位字母表示工段号，后继字母表示仪表序号
重
控制系统方框图
点
反馈
其关系为 PHg
式中 P—测压仪表指示值 H—液位的高度ρ—液体的密度g—重力加速度
密闭容器：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与液面上部介
闭环控制系统分类
根据设定值分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。
定值控制系统
特点：设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。 作用：克服扰动的影响，使被控变量保持在工艺要求的数值上
自动控制系统的过渡过程和品质指标
重
控制系统的静态和动态
点
静态 被控变量不随时间而变化的平衡状态
动态 被控变量不随时间变化的不平衡状态
2、RC串联电路
R 1 C 1 R 2 C 2D d 2 te 2 0 (R 1 C 1 R 2 C 2 R 1 C 2 )D d e t0 e 0 e i
实验建模
– 阶跃反应曲线法
用实验的方法测取对象在阶跃输入作用下，输 出随时间的变化规律
– 矩形脉冲法
当对象处于稳定工况下，在时间t0突然加一阶跃 干扰，幅度为A，到t1时除去阶跃干扰，这时测得的 输出量随时间的变化规律
负反馈 正反馈
通过测量变送装置将被控变量的测量值送回到系统的输入端
过程控制系统的主要类型
闭环控制系统
指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。
不管任何扰动引起被控变量偏离设定值，都会 闭环控制系统的优点：
产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。 由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产 闭环控制系统的缺点： 生，当系统的惯性滞后和纯滞后较大时，控制作用对 扰动的克服不及时，从而使其控制质量大大降低。
压力检测方法及仪表
➢差压式流量计
重
点
孔板
引压 管
当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流件处形成局部 收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了 压差。
流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流 量的大小。
差压 计
差压式流量计
产生测量误差的原因
流量检测方法及仪表
重
➢应用改变流通面积的方法检测流量
对象数学模型的建立
重
机理建模
点
一阶对象
1、水槽对象 进水阀门开度对液位的影响
T
dh dt
h
KQ1
2、RC电路 输入电压对输出电压的影响
T
de0 dt
e0
ei
T RC
3、积分对象 当对象的输出参数与输入参数对时间的积分
成比例关系时
h
1 A
Q1dt
机理建模
二阶对象
1、串联水槽对象
了解
T 1T2D d2 th 22(T 1T2)D dh t2h2K Q 1
点
锥形管----由下往上逐渐扩大
组管
成
转子----阻力件
检测原理
当流体自下而上流经 锥形管与转子之间的 环形流通面积时，由 于受到流体的冲击，
转子便要向上运动。
变面积式测量方法示意图
流量检测方法及仪表
➢应用静压原理检测物位
通过液柱静压的方法对液位进行测量的。
压力表测量液位原理
敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。 如图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相 连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位 的高度 。