简单控制系统

2.4 被控变量的测量
被控变量选择好之后，被控变量如 何测量仍然有诸多因素需要考虑，以便更 灵敏﹑更快速﹑更及时和更经济地测得被 控变量．
• 灵敏性
• 快速性
2.5 控制器及控制规律的选择
控制器
扰动
比较
f(t)
广义对象
机构
设定值
e(t)
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
控制系统设置控制器是通过它改变整个控 制系统的动态特性，以达到控制的目的。主要可 以改变参数的就是控制器。
控制规律的选择 基本控制规律： (1) 位式控制 (2) 比例控制 (3) 积分控制 (4) 微分控制
控制规律的选择 (1)位式控制 (2)比例控制 (3)比例积分控制 (4)比例微分控制 (5)比例积分微分控制
(2)扰动分析：
汽包
LT
LC
省煤器 给水
锅炉汽包水位控制系统
阀前压力 进水流量 液位
蒸汽需要量 液位
(3)控制过程：
•一般先选择控制阀的气开、气关特性 •然后确定控制器的正、反作用 •分析控制系统的控制过程
根据安全原则，供气中断时给水 阀应全开，所以应选气关阀
控制器正、反作用
• 控制阀流量特性的选择
制造厂提供的调节阀流量特性是理想流量特性, 而在实际使用时, 控制阀总是安装在工艺管路系统中, 控制阀前后的压差是随着管路系统的阻力而变化的. 因此, 选择控制阀的流量特性时,不但要依据过程特性, 还应结合系统的配管情况来考虑。
取意见，总结经验。
2.2 被控变量的选择
在过程工业装置中，为了实现预期的工艺目标， 往往有许多个工艺变量或参数可以被选择作为被控变 量。
在多个变量中选择被控变量应遵循下列原则：
•合理性与独立性：尽量选择能直接反映产品质量的变 量作为被控变量。 •直接指标与间接指标：所选被控变量能满足生产工艺 稳定﹑安全﹑高效的要求。 •可测与可控：必须考虑自动化仪表及装置的现状。
2.6 执行器(气动薄膜控制阀)的选择
•控制阀结构类型及材质的选择
气动薄膜控制阀有直通单座、直通双座、角形、 隔膜、蝶阀和三通阀等不同结构形式，要根据操 纵介质的工艺条件(温度、压力、流量等)及其特 性(粘度、腐蚀性、毒性、介质状态形式等)和控 制系统的不同要求来选用。
• 控制阀气开、气关形式的选择
②仪表及装置的选型
根据已经确定的控制方案进行选型， 要考虑到供货方的信誉﹑产品的质量﹑ 价格﹑可靠性﹑精度﹑供货方便程度﹑ 技术支持﹑维护等因素。
③相关工程内容的设计
包括控制室设计﹑供电和供气系统设计﹑ 仪表配管和配线设计和联锁保护系统设计等等， 提供相关的图表。
• 基本步骤 ①初步设计
初步设计的主要目的是上报审批，并为定货做准备。
2.3 操纵变量的选择
操纵变量的选取应遵循下列原则：
• 操纵变量必须是工艺上允许调节的变量； • 操纵变量应该是系统中所有被控变量的输入变量中的 对被控变量影响最大的一个。控制通道的放大系数Ｋ 要尽量大一些，时间常数Ｔ适当小些，滞后时间尽量 小。 • 不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量。 • 工艺上的合理性和方便性
对于一个具体的控制系统来说，究竟选气开阀还是 气关阀，即在阀的气源信号发生故障或控制系统某环 节失灵时，阀是处于全开的位置安全，还是处于全关 的位置安全, 要由具体的生产工艺来决定，一般来说要 根据以下几条原则进行选择：
•从生产安全出发 •从保证产品质量出发 •从降低原料、成品、动力损耗来考虑 •从介质的特点考虑
简单控制系统
本章内容：
1 系统组成及分析 2 简单控制系统的设计 3 简单控制系统的投运与参数整定 4 简单控制系统设计案例 5 简单控制系统习题解答
1 系统组成及分析 1.1 系统组成
蒸汽
被控变量： 汽包液位
汽包
LT
LC
过程（被控对象）：
锅炉汽包
省煤器
操纵变量： 进水流量 主要扰动：
给水 图7-1 锅炉汽包水位控制系统
选择控制规律时注意：
(1)微分作用对过程的容量滞后有效，而对过程控制 通道存在纯滞后无效。
(2)积分控制可以消除余差，但会带来积分饱和。
(3)当广义过程控制通道的时间常数或时滞很大，而 负荷变化又很大时，简单控制系统无法满足要求， 可以设计复杂控制系统来提高控制质量。
• 控制器作用方向的选择 略
•基本内容
①确定控制方案 ②仪表及装置的选型 ③相关工程内容的设计
①确定控制方案
首先要确定整个系统的自动化水平。 控制系统的方案设计是整个设计的核心，是关 键的第一步。要通过广泛的调研和反复的论证来确 定控制方案，它包括 被控变量的选择与确认； 操纵变量的选择与确认； 检测点的初步选择； 绘制出带控制点的工艺流程图； 编写初步控制方案设计说明书；等等。
L y e
L 阀开度 u
控制器应选正作用
汽包
控制器过程分析
省煤器
正作用 控制器 气关阀
L y e u 阀开度 L
蒸汽
LT
LC
给水
2 简单控制系统的设计
2.1 控制系统设计概述
•基本要求： 第一：控制系统设计人员要掌握较为全面的自动化 专业知识，熟悉所要控制的工艺装置对象； 第二：要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人 员进行充分沟通，共同确定自动化方案； 第三：自动化技术人员不能盲目追求控制系统的先 进性和所用仪表及装置的先进性。 第四：设计一定要遵守有关的标准﹑行规，按科学 合理的程序进行。
②施工图设计 是在项目和方案获批后，为工程施工提供有关内容详细的
设计资料。
③设计文件和责任签字 包括设计﹑校核﹑审核﹑审定﹑各相关专业负责人员的会
签等，以严格把关，明确责任，保持协调。
④参与施工和试车 设计代表应该到现场配合施工，并参加试车和考核。
⑤设计回访 在生产装置正常运行一段时间后，应去现场了解情况，听
蒸汽量的变化
给水阀
锅炉汽包
Байду номын сангаас
控制器
扰动
比较
f(t)
广义对象
机构
设定值
e(t)
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
图7-2 锅炉汽包水位控制系统的方块图
蒸汽
1.2 控制过程分析
(1)平衡状态：
当给水量和蒸汽量均不变 的情况下，控制系统处于 平衡状态，并将保持这个 状态，直到有新的扰动产 生。