最新简单控制系统设计
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比例控制作用于控制通道滞后较小、时 间常数不太大、扰动幅度较小、负荷变化不 大、控制质量要求不高、允许有余差的场合。 如储灌液位、塔釜液位的控制和不太重要的 蒸汽压力的控制等。
（3）比例积分控制
引入积分作用能够消除余差，因此比例积分 控制是使用最多、应用最广泛的控制规律，但是， 加入积分作用后要保持系统原有的稳定性，必须加 大比例度（削弱比例作用），导致控制质量有所下 降，如最大偏差和振荡周期相应增大，过渡时间加 长。
2、控制作用方向选择
（1）方框的正反作用方向
方框的正作用方向，是指该方框的输入信号增加， 输出信号增加；输入信号减小，输出信号减小。 方框的负作用方向，是指该方框的输入信号增加， 输出信号减小；输入信号减小，输出信号增加。
在控制系统方框图中，每一个方框都有作用方 向问题。如作用方向为正，标注“＋”；如作用方 向为负，标注“－”。
对于2、测量控仪制表方作框用，方由于向测选量择值Y总是
随被控变量的增加而增加，被控变量减小而 减小。所以该方框总是正作用方向，可标为 “＋”。
对被控对象模块，则可能为正作用方向， 也可能为反作用方向。
对于执行器，由于执行器中有改变作用 方向的装置，因此它可能为正作用，也可能 为反作用。它的选择取决于系统安全性。
1、控制规律选择
控制规律主要根据过程特性和要求来选： （1）位式控制
常见的位式控制有双位和三位两种。一般 适用于滞后较小，负荷变化不大也不剧烈，控 制质量要求不高，允许被控变量在一定范围内 波动的场合。如恒温箱、电阻炉等的温度控制 等。
（2）比例控制
是最基本的控制规律，当负荷变化时， 克服扰动能力强，控制作用及时，过渡过程 时间短，但过渡过程结束时存在余差，且负 荷变化越大余差也越大。
（5）比例积分微分
微分作用对于克服容量滞后有显著效果， 对克服纯滞后是无能为力的。在比例作用的 基础上增加微分作用能提高系统的稳定性，
如再加上积分作用消除余差，又有 ，TI ，
TD三个参数可调，因此可以使得系统获得较 高的控制质量，它适合容量滞后大、负荷变 化大、控制质量要求高的场合，如反应器、 聚合釜的温度控制。
控制器方框的正、反作用选择依据是使 整个控制系统为负反馈，图8－3所示的控制 系统的方框图如图8－5所示。
根据前面的讨论，图可以8标－出5各方框的作用方向。
图8－5 控制系统方框图
假设执行器也是正作用
假设执行器也是正作用，此时，来确定 控制器的作用方向。
如果h受到扰动而增加，则有：
扰动→h↑→Y↑→e↓
控制规律选择原则
（4）当广义过程控制通道的时间常数较小， 而负荷变化很大时，采用微分和积分作用都 容易引起振荡。如果控制通道时间常数很小， 可以采用反微分作用来提高控制质量。 （5）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。
整，但灵活性不大。 能够改变的参数就是控制器，系统设置
控制器目的，是通过它改变整个控制系统的 动态特性，达到控制的目的。
四控、制器控的制控器制规及律控对控制制规质律量影选响择很大。
根据不同过程特性和要求，选择相应的控制 规律，以获得较高的控制质量。
确定控制器的作用方向，以满足系统要 求，也是系统设计的重要内容。
操纵变量。如果不控制蒸汽流量，而是控制 冷流体的流量，理论上可以使得出口温度稳 定，但冷流体流量是生产负荷，一般不宜进 行控制。
四、控制器及控制规律选择
控制系统中，仪表选型确定后： 对象特性是固定的，不好改变。 测量及变送器的特性比较简单，一般也不
好改变。 执行器加上阀门定位器可有一定程度的调
简单控制系统设计
一、控制系统设计概述
1、基本要求 ➢控制系统设计人员有全面的自动化知识， 同时熟悉工艺装置对象。 ➢自动化与工艺人员相互交流，确定控制方 案。 ➢切忌盲目追求系统先进性和仪表装置先进 性。 ➢设计要遵守有关的标准、行规。
（3）不宜选择代表（生3产）负荷的变量作为操纵
变量，以免产量受到波动。 如对于换热器，通常选择蒸汽流量作为
如果两部分相乘为正，就是正作用控制 器。
五、执行器的选择
1、控制阀结构类型及材质的选择。 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。
对于控制通道滞后小、负荷变化不太大、工艺 上不允许有余差的场合，如流量或压力的控制，采
用分，会有超前作用，能使系统的 稳定性增加，最大偏差和余差减小，加快了 控制过程，改善了控制质量，适用于过程滞 后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频 繁的系统，应尽可能避免使用微分作用。
控制规律选择原则
（1）当广义过程控制通道的时间常数大， 或多容量引起的容量滞后大时，采用微分作 用有良好效果，积分作用可消除余差，因此 可选PID或PI控制规律，如温度过程，此时 若选用PI控制规律则因积分作用滞后，控制 质量差。
（2）当广控义制过程规控律制选通道择存原在纯则滞后，若
用微分作用来改善控制质量是无效的。也就 是说，微分作用对克服纯滞后是无能为力的。 （3）当广义过程控制通道的时间常数较小， 系统负荷变化也较小时，为了消除余差，可 以采用PI控制规律，如流量过程。
图8－3 正作用液位槽系统及方框图
Qi增加，h增加，对象为正作用
图8－3 正作用液位槽系统及方框图
图8－4
Qo增加，h减小，对象为反作用
图8－4 反作用液位槽系统及方框图
因因此，此控，制控系统制中系，只统有中控，制器只的正、
反作用可以改变，以保证整个控制系统是负 反馈控制系统。 （2）控制器方框的正反作用选择
另一方面，h增加了，要使h减小，需要 Qi减小，而Qi减小要求U减小。因此，控制 规律方框应该是正作用。
(3)正作用控制器与反作用控制器
由于控制器是由比较点和控制规律方框 两部分组成，所以它的作用方向也由两个部 分综合。比较点中测量信号前有一个“－”， 将这个符号与控制规律方框的作用方向相乘， 就是控制器整机的作用方向。如上例子中， 控制器就是反作用控制器。
（3）比例积分控制
引入积分作用能够消除余差，因此比例积分 控制是使用最多、应用最广泛的控制规律，但是， 加入积分作用后要保持系统原有的稳定性，必须加 大比例度（削弱比例作用），导致控制质量有所下 降，如最大偏差和振荡周期相应增大，过渡时间加 长。
2、控制作用方向选择
（1）方框的正反作用方向
方框的正作用方向，是指该方框的输入信号增加， 输出信号增加；输入信号减小，输出信号减小。 方框的负作用方向，是指该方框的输入信号增加， 输出信号减小；输入信号减小，输出信号增加。
在控制系统方框图中，每一个方框都有作用方 向问题。如作用方向为正，标注“＋”；如作用方 向为负，标注“－”。
对于2、测量控仪制表方作框用，方由于向测选量择值Y总是
随被控变量的增加而增加，被控变量减小而 减小。所以该方框总是正作用方向，可标为 “＋”。
对被控对象模块，则可能为正作用方向， 也可能为反作用方向。
对于执行器，由于执行器中有改变作用 方向的装置，因此它可能为正作用，也可能 为反作用。它的选择取决于系统安全性。
1、控制规律选择
控制规律主要根据过程特性和要求来选： （1）位式控制
常见的位式控制有双位和三位两种。一般 适用于滞后较小，负荷变化不大也不剧烈，控 制质量要求不高，允许被控变量在一定范围内 波动的场合。如恒温箱、电阻炉等的温度控制 等。
（2）比例控制
是最基本的控制规律，当负荷变化时， 克服扰动能力强，控制作用及时，过渡过程 时间短，但过渡过程结束时存在余差，且负 荷变化越大余差也越大。
（5）比例积分微分
微分作用对于克服容量滞后有显著效果， 对克服纯滞后是无能为力的。在比例作用的 基础上增加微分作用能提高系统的稳定性，
如再加上积分作用消除余差，又有 ，TI ，
TD三个参数可调，因此可以使得系统获得较 高的控制质量，它适合容量滞后大、负荷变 化大、控制质量要求高的场合，如反应器、 聚合釜的温度控制。
控制器方框的正、反作用选择依据是使 整个控制系统为负反馈，图8－3所示的控制 系统的方框图如图8－5所示。
根据前面的讨论，图可以8标－出5各方框的作用方向。
图8－5 控制系统方框图
假设执行器也是正作用
假设执行器也是正作用，此时，来确定 控制器的作用方向。
如果h受到扰动而增加，则有：
扰动→h↑→Y↑→e↓
控制规律选择原则
（4）当广义过程控制通道的时间常数较小， 而负荷变化很大时，采用微分和积分作用都 容易引起振荡。如果控制通道时间常数很小， 可以采用反微分作用来提高控制质量。 （5）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。
整，但灵活性不大。 能够改变的参数就是控制器，系统设置
控制器目的，是通过它改变整个控制系统的 动态特性，达到控制的目的。
四控、制器控的制控器制规及律控对控制制规质律量影选响择很大。
根据不同过程特性和要求，选择相应的控制 规律，以获得较高的控制质量。
确定控制器的作用方向，以满足系统要 求，也是系统设计的重要内容。
操纵变量。如果不控制蒸汽流量，而是控制 冷流体的流量，理论上可以使得出口温度稳 定，但冷流体流量是生产负荷，一般不宜进 行控制。
四、控制器及控制规律选择
控制系统中，仪表选型确定后： 对象特性是固定的，不好改变。 测量及变送器的特性比较简单，一般也不
好改变。 执行器加上阀门定位器可有一定程度的调
简单控制系统设计
一、控制系统设计概述
1、基本要求 ➢控制系统设计人员有全面的自动化知识， 同时熟悉工艺装置对象。 ➢自动化与工艺人员相互交流，确定控制方 案。 ➢切忌盲目追求系统先进性和仪表装置先进 性。 ➢设计要遵守有关的标准、行规。
（3）不宜选择代表（生3产）负荷的变量作为操纵
变量，以免产量受到波动。 如对于换热器，通常选择蒸汽流量作为
如果两部分相乘为正，就是正作用控制 器。
五、执行器的选择
1、控制阀结构类型及材质的选择。 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。
对于控制通道滞后小、负荷变化不太大、工艺 上不允许有余差的场合，如流量或压力的控制，采
用分，会有超前作用，能使系统的 稳定性增加，最大偏差和余差减小，加快了 控制过程，改善了控制质量，适用于过程滞 后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频 繁的系统，应尽可能避免使用微分作用。
控制规律选择原则
（1）当广义过程控制通道的时间常数大， 或多容量引起的容量滞后大时，采用微分作 用有良好效果，积分作用可消除余差，因此 可选PID或PI控制规律，如温度过程，此时 若选用PI控制规律则因积分作用滞后，控制 质量差。
（2）当广控义制过程规控律制选通道择存原在纯则滞后，若
用微分作用来改善控制质量是无效的。也就 是说，微分作用对克服纯滞后是无能为力的。 （3）当广义过程控制通道的时间常数较小， 系统负荷变化也较小时，为了消除余差，可 以采用PI控制规律，如流量过程。
图8－3 正作用液位槽系统及方框图
Qi增加，h增加，对象为正作用
图8－3 正作用液位槽系统及方框图
图8－4
Qo增加，h减小，对象为反作用
图8－4 反作用液位槽系统及方框图
因因此，此控，制控系统制中系，只统有中控，制器只的正、
反作用可以改变，以保证整个控制系统是负 反馈控制系统。 （2）控制器方框的正反作用选择
另一方面，h增加了，要使h减小，需要 Qi减小，而Qi减小要求U减小。因此，控制 规律方框应该是正作用。
(3)正作用控制器与反作用控制器
由于控制器是由比较点和控制规律方框 两部分组成，所以它的作用方向也由两个部 分综合。比较点中测量信号前有一个“－”， 将这个符号与控制规律方框的作用方向相乘， 就是控制器整机的作用方向。如上例子中， 控制器就是反作用控制器。