单回路控制系统..

控制阀的流量特性选择原则
G0(s)=GC(s)GV(s)GP(s)Gm(s)=const 通常使 G0(jwg)≈-0.5 【为什么】 其中wg为相位截止频率。若仅考虑静态特性， 并考虑到控制器增益与检测变送环节增益通常 维持不变，则有
1 KV KP
输出 对象:KP
合成:K0
控制阀:KV
输入
式中KV、KP分别为控 制阀与被控对象的放大 系数。 刘玉长
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二、操纵量的选择
操纵量是克服扰动影响、使系统重新恢复平 稳运行的积极因素，应该遵循快速、有效地克服 干扰的原则去选择操纵量。 那如何选(从对象特性对控制质量的影响 入手，完成下表)
放大系数 控制通道 扰动通道 时间常数 滞后时间
刘玉长
操纵量的选择原则
(1)控制通道对象放大系数适当地大些，时间常 数适中，纯滞后越小越好； (2)扰动通道对象的放大系数应尽可能小，时间 常数应尽可能大； (3)扰动作用点应尽量靠近控制阀或远离检测元 件，增大扰动通道的容量滞后，可减少对被 控量的影响； (4)操纵量的选择不能单纯从自动控制的角度出 发，还必需考虑生产工艺的合理性、经济性。 刘玉长
Q
直线
l
Q
对数 / 抛物 线/蝶阀 l
Q
快开 l
设定值R改变 刘玉长
数学分析法:定值控制系统(负荷为干扰)
y 负荷线
R Q
Q1Q2Q3
y 负荷线 R
y 负荷线 R 负荷改变 刘玉长
(1)对象KP恒定，即被 控量与控制阀输出流 量Q成正比，则阀流量 特性应选线性； (2)KP变化，且随Q增大 反而减少，则应选对 数(或抛物线/或蝶阀)流 量特性； (3)KP变化，且随Q增大 反而增大，则应选快 开流量特性。
第三节 检测及变送环节的考虑
一、检测及变送环节任务、作用及要求 任务 对被控量进行正确测量，并将其转换 为标准信号。 要求 能正确、及时地反映被控量的状况， 提供操作人员判断生产工况和系统进行控制作 用的依据。 二、检测变送环节特性 通常等效为带滞后的一阶惯性特性 【理想 特性为比例环节】。 三、选型注意事项 应尽量减少其时间常数与滞后时间。 刘玉长
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ZXP(ZJHP)型新系列 气动薄膜直通单座阀 ZAZN型电动双座阀
一、控制阀的流量特性选择
(一)选择原则
系统稳定运行准则。使在生产负荷变动情 况下，已整定的控制器的参数值不需改变，而控 制系统仍能保持预定的品质指标。 系统稳定运行维持方法。 通过选择适当的 控制阀特性来保证【原因：对象特性通常随负荷 (工作点)而变，除控制器外系统中无其它可变部 分】。 流量特性选择实质与原则。以控制阀特性 的变化来补偿对象特性的变化，使系统成为一个 理想的控制系统，即保证系统特性在整个操作范 围内基本维持不变： 刘玉长
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第二节 被控量和操纵量的选择
一、 被控量的选择原则
作为被控量，必ຫໍສະໝຸດ Baidu能够获得检测信号并有足够大 的灵敏度，滞后要小。 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状，检测 点的选取必须合适。 被控量的选择方法 (1)选直接参数。即能直接反映生产过程产品产量和质 量，以及安全运行的参数(如锅炉水位控制) 。 (2)选间接参数。当选直接参数有困难时采用，间接指 标与直接指标之间必须是一一对应的函数关系 (如锌精 矿沸腾炉的炉温控制，炉温是反映焙砂质量的一个间 接指标)。
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数学分析法:随动控制系统(设定值R为干扰)
y R2 R1
Q1 Q2 y R2 R1 y R2 R1 Q Q
Q
(1)对象KP恒定，即被 控量与控制阀输出流 量Q成正比，则阀流量 特性应选线性； (2)KP变化，且随Q增大 反而减少，则应选对 数(或抛物线/或蝶阀)流 量特性； (3)KP变化，且随Q增大 反而增大，则应选快 开流量特性。
第一节 概述 第二节 被控量与操纵量的选择 第三节 检测及变送环节的考虑 第四节 控制阀的选择 第五节 控制器控制规律及作用方向的选择 第六节 控制器参数的工程整定
第七节 自动控制系统的投运
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第八节 单回路控制系统设计实例
第一节 概述
一、单回路控制系统组成与工作原理
由一个测量变送器、一个调节器、一个执行 器和对象组成，仅有一个闭合回路的系统叫单回 路控制系统。回路系统占总系统的80%以上。 在选择控制方案时，只有在简单控制系统不 能满足生产过程控制的要求时，才考虑采用两个 回路以上组成的复杂控制系统。
第四节 控制阀的选择
问题：干扰(设定值、负荷或其它因素变化)的存 在会破坏系统的正常运行状态，那么用什么办法 来克服扰动的影响【请根据系统框图回答】
扰动
控制器 GC(s) PV 控制阀 GV(s) 对象 GP(s)
SP
检测与变送器 Gm(s)
单回路控制系统
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控制阀选择内容
(1)流量特性(实际上就是选线性还是对数特性， 因为抛物线特性阀通常用的很少，而蝶阀当导通 角为0-70o时近似为对数特性) ；(2)结构形式；(3) 开闭形式； (4)口径计算。
期望值 SP
控制器
执行器 检测/变送
对象
实际值
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二、如何确定控制方案
控制系统的设计就是在了解工艺要求基础 上，选择合适的控制方案、确定相应的控制装置， 以使被控量按预期自动运行。设计时主要考虑以 下几个环节： (1)被控量(输出)和操纵量(输入)的确定； (2)检测变送环节的考虑(信息的获取与变送)； (3)控制作用和控制阀的选择； (4)控制系统的工程整定和投运。
阀与对象的放大系数
(二)流量特性的选择方法
1、数学分析法 根据对象特性选取控制阀流量特性。 2、经验法(工程上多采用) 根据被控对象、控制参数，按照经验选取 流量特性。按经验法选择流量特性时： (1)需要考虑工艺配管情况； (2)考虑负荷变换的情况: 在负荷变化幅度大 的场合，选等百分比阀较合适；当所选控制阀 经常工作在小开度时，也宜选等百分比阀。
第十二章单回路控制系统
本章介绍单回路控制系统的组成 与工作原理，主要讲述单回路控制系 统的设计。包括： (1)被控量和操纵量的确定； (2)检测与变送器的选择； (3)控制作用和控制阀的选择； (4)控制系统的工程整定和投运。 最后通过一个例子来说明单回路 控制系统的设计问题。
刘玉长
第十二章单回路控制系统