第六章简单控制系统资料

第六章
第一节 第二节
简单控制系统
简单控制系统的结构与组成 简单控制系统的设计
第三节
控制器参数的工程整定
这一章主要回答三个问题 1.控制什么？ 2.拿什么来控制？ 3.通过什么方式控制？
第二节
概述
给定值 Sv x + 偏差
简单控制系统的设计
干扰 D 控制器 操纵值 Mv P 测量变送器 操纵变量 q 被控对象 被控变量 y
选择被控变量
执行器 调节阀
e Pv ze
测量值
Dv
选择操纵变量
处理测量信号
简单控制系统的方框图
一、被控变量的选择；
选择调节阀 选择控制规律
二、操纵变量的选择； 三、测量元件特性的影响； 四、控制器控制规律的选择;
系统投运 参数整定
常见的两种简单控制系统：
液位控制系统 温度控制系统
载 热 体
给定值 Sv x +
偏差 控制器 - Pv z e 测量值 Dv
操纵值 Mv P
执行器 调节阀
操纵变量 q 被控对象
被控变量 y
e
选择操纵变量
测量变送器
处理测量信号
1. 操纵变量
选择调节阀
简单控制系统的方框图
干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。 操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。
选择控制规律
图6-2 温度控制系统
干扰 D 给定值 Sv x + 偏差 - Pv z 测量值 Dv e
e
控制器
操纵值 Mv P
操纵变量 调节阀 执行器 q 被控对象
被控变量 y
测量变送器
图6-3 简单控制系统的方块图
该系统中有着一条从系统的输出端引向输入端的
反馈路线，也就是说该系统中的控制器是根据被控变
量的测量值与给定值的偏差来进行控制的
系统投运 参数整定
载热体
换热器
冷流体
图6-2 温度控制系统 图6-1 液位控制系统
操纵变量是执行器所控制的参数。实现控制作用。 最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等。
2. 对象特性对选择操纵变量的影响
干扰通道
干扰
被控变量
操纵变量 对 象 控制通道
图6-9 干扰通道与控制通道的关系
干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着破坏作
测出温度可以知道浓度。
4）考虑工艺的合理性 结论：固定压力，选择温度为被控变量。 5）考虑被控变量的灵敏度。 6）考虑被控变量间的独立性。
进料
TT TC
冷凝器
回流罐
顶采出
蒸汽
精馏塔流程图
选择被控变量的原则
(1).能代表工艺的操作指标，能反映工艺操作状态。 (2).被控变量在操作过程中经常受到干扰影响，需要
第六章
第一节 第二节
简单控制系统
简单控制系统的结构与组成 简单控制系统的设计
第三节
控制器参数的工程整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
简单控制系统：由一个测量元件、变送器、一个 控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制 系统，因此也称为单回路控制系统。
载热体
换热器
冷流体
图6-1 液位控制系统
实验安排
实验时间：第11周 周日（5月15日）
实验地点：机电楼C座218
周日1,2节，应化14-1 周日3,4节，应化14-2
周日5,6 节，应化14-3
实验名称： 实验四 温度传感器及温度控制实验(AD590) 实验预习报告：（做实验时必须带预习报告） 一、实验目的 二、实验原理 三、实验仪器及所用单元
3）找出与XD有关的参数
XD = f（TD，P） （浓度与温度和压力有关） ①当压力恒定时，即P= 常数 XD = f（TD） 如图所示 XD↑温度越低 TD↓ XD↓温度越高 TD↑ ②当温度恒定时，即TD = 常数 XD = f（P） 如图所示 XD↑压力越高 P↑ XD↓压力越低 P↓ 测出压力可以知道浓度。
频繁控制的。
(3).尽量采用直接指标作为被控变量。当直接指标无法 获得时，应选与直接指标有单值对应关系的间接指标 作为被控变量。 (4). 被控变量应能被测量出来，并有足够大的灵敏度。
(5).考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。
(6).被控变量应是独立可控的。
二、操纵变量的选择
概述
干扰 D
选择被控变量
用，使被控变量偏离给定值； 操纵变量由控制通道施加到对象上，使被控变量 回复到给定值，起着校正作用。
(1) 对象静态特性的影响 ( K 0、T0、 0 ) ( K f 、T f 、 f )
放大系数 K0， Kf ，是对象的静态参数。
干扰 操纵变量
Kf K0
被控变量
①控制通道的放大系数 K0： 希望 K0值大一些好, K0 越大, 表示控制作用灵敏, 抑制干扰的能力越强。 但K0太大会破坏系统的稳定性。 ②干扰通道的放大系数 Kf： Kf无论大、小对被控变量 的质量都有害， 希望 Kf尽可能小。
利用被分离物各组分的挥发度不
冷凝器
回流罐
同，把混合物中的各组分进行分离
顶采出 苯
2）精馏塔对自控的要求
进料
要求苯、甲苯达到一定的纯度 ，因此，馏出物的组分浓度xD应 作为被控变量。 xD为被控变量，获取测量信号尚
甲苯
蒸汽
有困难时，可以找出与xD有关的参数 图6-4 精馏塔流程图 作为被控变量，进行间接指标控制。
选择操纵变量
处理测量信号
选择调节阀
1. 采用直接指标控制
直接指标控制：被控变量本身就是需要控制的
工艺指标（压力、流量、物位、温度等） 直接指标控制最直接，最有效。
选择控制规律
系统投运 参数整定
2. 采用间接指标控制
选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的另 一变量作为间接控制指标
1）精馏原理
冷流体
换热器
干扰
被控变量 （液位或温度） 设定值
＋ －
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偏差
控制器 (LC或TC)
执行器 （控制阀）
被控对象 （液位储槽或换热器 ）
测量、变送环节 （LT或TT）
广义对象 简单控制系统方块图
一、被控变量的选择
概述
被控变量：希望保持恒定值（或按一定规律变
选择被控变量
化）的变量
所谓“关键”变量：是指对产品的产量、质量 以及安全具有决定性的作用，而人工操作又难以 满足要求的变量；或者人工操作虽然可以满足要 求，但是，这种操作是既紧张而又频繁的。
（2）对象动态特性的影响 ① 控制通道时间常数T0 的影响
T0太大或太小都不利于提高控制质量。
控制通道如果是一阶环节，T0小，控制就灵敏。
但太小，控制作用过于灵敏易引起控制过程震荡，而
不稳定。
控制通道如果是二阶环节，T0大，控制作用就反 应迟钝,过渡时间长，控制作用就弱。 希望T0适当小，有利于克服干扰，缩短过渡过 程的时间。