简单控制系统的设计及参数整定方法

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简单控制系统 一个调节器，一个调节阀，Fra Baidu bibliotek制一个被控
参数单回路闭环控制系统，典型结构框图如下 图示。
R(S)
F(S) 干扰通道
Gf（S）
E(S) 调节器 U(S) 调节阀 Q(S) 被控过程
C(S)
-- GC（S）
GV（S）
GP（S）
Y(S)
测量变送
H（S）
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四.系统设计中需注意的几个问题
1 认真熟悉过程特性 要了解过程特性,熟悉工艺流程特点要求,
这是方案的重要依据。 2 要明确过程中各个生产环节的关系
3.测量信号的预先处理 一般测量信号作反馈用较重要,但是现场信号,
故噪声大,要进行滤波或线性化或温度补偿等预处理。
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控制1系. 统熟设悉系计统的的步技骤术:要求或性能指标
2.建立系统的数学模型
过程的数模是理论分析和深入设计的基础和依据。
3.控制方案的确定
含系统组成和控制方式,确定方案的依据是被控过程 的特性,技术指标,控制任务的要求,方案要简单经济可行,要有 比较。
4. 根据系统的静动态特性进行理论分析和综合
由技术指标,系统的静动态特性,确定调节规律和参数 整定。
分析方法:频率法,根轨迹法,优化设计等。
分析工具:计算机仿真等。
5. 设备选型
Wuhan 6. University实of T验echn验olo证gy
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三. 过程控制系统设计的主要内容
内容包括
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二. 过程控制系统设计的基本方法与步骤
过控系统组成:
被控过程；控制仪表；检测仪表等。
主要工作:
确定控制方案； 选择检测方法； 选择检测仪表； 选择控制仪表; 参数整定。
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第一节 过程控制系统设计概述
一. 对过程控制系统的一般要求
稳：控制系统必须是稳定的，且有一定 的稳定裕量。
准：系统被控参数的实际运行状况与希 望状况的偏差要小，控制精度要高。
快：系统从一种工作状态向另一种工作 状态过渡时间要短，即衰减振
荡短。
工程上三者往往相互矛盾，如要精度高则平稳受影响，要 平稳则快速性受削弱，一般应满足最重要要求，分清主次。
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干扰与系统输出的传递关系 F(S) 干扰通道
Gf（S）
R(S) E(S) 调节器 U(S) 调节阀 Q(S) 被控过程
C(S)
-- GC（S）
GV（S）
GP（S）
Y(S)
测量变送
H（S）
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或有延时τf 时 C(S) / F(S)={Gf (S) / [ 1+GC(S)GV(S)GP(S)H(S) ] }
exp(-τf S)
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1. 静态增益Kf : Kf越大,扰动引起输出越大,设计时应减小Kf ,如办不到,
1 或C(S) / F(S) =
.
1+GC(S)GV(S)GP(S)H(S)
Kf . KP 又多了一个滤波器 Tf S+1 TP S+1
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第五章 简单控制系统的设计及参数整定方法
魏莉 weili@whut.edu.cn 机电工程学院测控系
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应增强控制作用,或采用扰动补偿。
2. 时间常数Tf : Gf (S)是一个惯性环节,对扰动F(S)有一定的滤波作
用,Tf 越大 ,效果越明显,故Tf 越大,扰动对被控参数的动态影 响越小。 3. 延时τf :
相当于扰动推迟一段时间进入系统,对控制质量无影响
4. F(S)进入系统的位置的影响
如F(S)在GP(S)之前进入系统: 则C(S) / F(S) 1=+GC(SG)Gf (SV()SG)PG(SP()S)H(S)
系统输出与干扰的传递函数: C(S) / F(S)=Gf (S) / [ 1+GC(S)GV(S)GP(S)H(S) ]
设干扰通道Gf (S)为一单容过程,
即
Gf (S) = Kf / ( Tf S+1)
则有
C(S) / F(S) = {1 / [ 1+GC(S)GV(S)GP(S)H(S) ] }{Kf / (
4.系统的安全保护 安全可靠,尤其是在高温高压,易燃易爆,强腐
蚀等环境下,要选符合要求的仪表和设备。
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第二节 过程特性对控制质量的 影响及控制方案的确定
一. 干扰通道特性对控制质量的影响
方案设计：即系统组成和控制方式，是设计的核心，方案不 合理，选何种仪表都无作用。 工程设计：指仪表选型，控制室和仪表盘设计，供电供气系 统的设计，信号连锁和系统保护。 工程安装与仪表调校。 调节器参数整定：设置调节器参数，使系统运行在最佳状态。
核心内容
控制方案设计； 调节器参数整定。
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单回路控制系统特点
• 结构简单、投资少、易于整定和投运； • 可满足一般生产过程的工艺要求； • 占控制回路的80%以上，应用广泛； • 适用于被控过程的纯滞后与惯性不大、 负荷与干
扰变化比较平稳或者工艺要求不太高的场合。