第六章化工仪表及自动化-
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章 简单控制系统
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 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
•又称单回路反馈控制系统； •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成； •利用反馈闭环进行控制的系统； •其组成方框图为：
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后（时间常数）
测量元件，特别是测温元件，存在热阻和热 容，自身具有一定的时间常数，因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大，上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用， 控制质量达不要求。
别组成控制系统时，则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中，塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度，势必造成相互干扰，使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正，则通常需要组成复杂控制系统，增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求：T0适当小些，使反应灵敏，控制及时、 减小稳定过渡时间，提高控制质量。
例如，对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同
作用方向
• 在控制系统中，被控对象、测量元件及变 送器和执行器都有各自的作用方向；如果 组合不当，则不能起控制作用。
• 作用方向就是指输入变化时,输出的变化 方向
b)控制通道纯滞后τ0的影响
y
曲线A：被控变量在干扰作用
下的变化曲线；
A
曲线D：无滞后时，被控变量
D’
在控制器E作用下的曲线；
D
曲线D’：有滞后时，被控变量
在控制器E’作用下的曲线
t
E E’
纯滞后使超调量增加、时间
变长、稳定性变差，选择操纵
变量时，应使对象控制通道的
纯滞后尽量小。
c.干扰通道时间常数Tf的影响
• 是最基本的控制规律；
• 纯比例控制存在余差，负荷变化越大， 余差就越大
• 适用场合：
• 控制通道滞后较小、负荷变化不大、 工艺上没有无余差要求的系统。
• 例如：中间贮槽的液位、精馏塔塔釜 液位以及不太重要的蒸汽压力控制系 统等。
2.比例积分(PI)控制器
• 比例积分控制器是具有比例积分控制规律的控制 器。它的输出与输入偏差的积分成正比例。
（a）从工艺合理性考虑
整塔压力需要固定，以维持正常的操作；保证塔的 分离纯度、效率和经济性
（b）所选的变量有足够的灵敏度
• 当xD变化时，温度的变化必须灵敏，有足够大的 变化，容易被测量元件所感受；
• 相应的测量仪表比较简单、便宜。
（c）考虑被控变量间的独立性 当一个装置或设备具有两个以上独立变量，且又分
3.所选的操纵变量应使扰动通道时间常数愈大愈好， 而控制通道时间常数应适当小一些，但不宜过小；
4.选择操纵变量，还要考虑到工艺的合理性。一般来 说，生产负荷直接关系到产品的质量，不宜经常 变动，不宜选择生产负荷作为操纵变量。
第四节 测量元件特性的影响
测量、变送装置是控制系统中获取信息的装 置，是系统进行控制的依据。
• 对于大纯滞后的系统，简单控制系统往 往是无法满足控制要求的，需采用复杂 控制系统。
3. 信号传送滞后的影响
• 信号传递之后滞后包括测量信号传递滞后和 控制信号传递滞后。
• 测量信号传递滞后对电信号可以忽略不计， 对气信号来说，由于气动信号管线具有一定 的容量，会存在一定的滞后；
• 控制信号传递滞后对气动执行器较明显； • 信号传送滞后影响同对象控制通道的滞后， PK源自pe
1 T2
edt
• 可调参数为KP和TI; • 特点：
• 在比例的基础上加上积分作用，过渡过程结束 时无余差；
• 积分作用会使系统稳定性降低，可通过增加比 例度来改进，但超调量和振荡周期增加，过渡 过程时间延长。
• 工业上应用最广的一种控制器；
• 适用场合：
• 控制通道滞后较小、负荷变化不大、工 艺参数不允许有余差的系统。
被
控 被控变量
对 象
T灵
• 蒸汽流量对提馏段温度影响比起回流量对 提馏段温度影响来说更及时、更显著；
• 同时，从节能角度来讲，控制蒸汽流量比 控制回流量消耗的能量要小；
• 此例选择蒸汽流量作为操纵变量。
二、对象特性对选择操纵变量的影响
在影响被控变量的诸多输入中选择其中某一个 可控性良好的输入作为操作变量，而其它未被选中 的所有输入量则称为系统的干扰。
• 放大系数：K y
x
Δy－－被控变量的变化值 Δx－－操纵/干扰变量的变化值
Q热、 Ti
Q冷、ti
K 0 t0 Q热
Kf 1 t0 Q冷
Kf 2 t0 ti
Kf 3 t0 Ti
t0
• 在选择操纵变量时，希望控制通道的静态 系数K0大一些；
– 因为K0越大，控制作用越显著，克服扰 动的能力越强，控制作用更为有效；
• 例如：流量、压力和要求严格的液位控制 系统。
3.比例积分微分控制器
• 具有比例积分微分控制规律的控制器，又称为三 作用控制器。理想的输入输出关系为：
P
K
p
e
1 T2
edt
TD
de dt
• 可调参数三个，为KP、TI和TD ；
• 特点：
• 微分作用对克服对象的滞后有显著的效果；
被控变量本身就是需要控制的工艺指标(如 温度、压力、流量、液位等)，则称为直 接指标控制。
例如：在蒸汽锅炉水位控制系统中，水位 既是工艺需要控制的指标，又是被控制 变量。
2.间接指标控制
• 当工艺按质量指标进行操作，选为被控变 量时，有时缺乏各种合适的检测手段，或 虽能检测，但信号很微弱或滞后很大。
F1
F2
Y
干扰
Y
操纵
Fn
变量
• 干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着 破坏作用，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；
• 这一对相互矛盾的变量，对被控变量的影 响都与对象特性有密切的关系；
• 选择操纵变量时，同样要考虑对象特性。
1.对象的静态特性因素
– 但K0过大，会引起过于灵敏，使控制系 统不稳定。
• 另一方面，干扰通道的放大系数Kf较大， 对静态或动态控制的质量都是不利的，干 扰通道的Kf越小越好。
2.对象的动态特性
a)控制通道时间常数T0的影响 控制器的控制作用是通过施加于对象并影响
被控变量的，所以控制通道的时间常数T0不能 太大，否则，会使操纵变量的校正作用迟缓、 超调量大、过渡时间长。
• 控制系统中的测量元件时间常数不能太大。
• 测量元件的Tm应小于对象时间常数1/10， 则对系统的控制质量影响不大；
• 例如，用快速热电偶或铠装热电偶代替工 业普通热电偶；
• 必要时可在测量元件后引入微分作用，利 用它的超前作用来补偿测量元件引起的动 态误差；
• 测量元件的安装和维护也会影响测量和控 制。
二、被控变量选择依据
• 代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态， 是工艺过程中比较重要的变量；
• 在工艺操作过程中经常受到一些干扰影响而变化； • 尽量采用直接指标作为被控变量； • 应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度； • 被控变量应是独立可调的； • 被控变量的选择，必须考虑到工艺的合理性及现
• 在与xD（或xW）有关的参数中找出合适的 变量作为被控变量，进行间接指标控制。
以苯-甲苯二元体系的精馏为例，在气、液
两相并存时，有以下关系：X D f TD , P
苯-甲苯溶液的p-x图 苯-甲苯溶液的T-x图
在组分、温度和压力三个变量中，只要固定温度或压 力中的一个，另一个就可以代替xD作为被控变量；
选择控制规律主要根据广义对象的特性 和工艺要求来决定。
1.比例(P)控制器
• 比例控制器是具有比例控制规律的控制器。 它的特点是输出与输入偏差成正比。
P K pe
• 可调参数为KP或δ，对于单元组合式仪表有：
• 特点：
1 100 %
• 当负荷变化时K，P 克服干扰能力强、控制
及时、过渡时间短；
干扰通道的时间常数Tf越大，表示干扰 对被控变量的影响缓慢，这利于控制。
在确定控制方案时，应设法使干扰到被 控变量的通道长些。
d.干扰通道纯滞后τf的影响
如果干扰通道存 在纯滞后τf 是 不会影响控制 质量。
三、操纵变量的选择原则
1.操纵变量应是可控制的，在工艺上是允许调节的变 量；
2.所选的操纵变量应是通道放大倍数比较大者，最好 大于干扰通道的放大倍数；
二、控制器正、反作用的确定
自动控制系统是具有被控变量负反馈闭环 系统。
如果被控变量值偏高，则控制作用应使之 降低；相反，如果被控变量偏低，则控制作 用应使之升高。控制作用对被控变量的影响 应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能 使被控变量恢复到给定值。
控制器的正反作用关系到控制系统能否正 常运行与安全操作的重要问题。
• 可以取与直接质量指标有单值对应关系， 反应又快的另一变量，如温度、压力等作 为间接指标，进行间接指标控制。
精馏过程分析 • 原理：利用被分离物各组分的挥发度不
同而进行分离。
• 工艺指标：塔顶 或塔底馏出物的组 分xD（或xW）;
• 塔顶或塔底馏出物的组分xD（或xW）理应 作为被控变量;
• 在线检测组分xD（或xW）尚有困难，或滞 后太大，则不便进行直接指标控制；
给定值
x
控制器
操纵 干扰 被控
偏差
e
控制器
输出
p
执行器
变量
q
对象 变量
y
-z
测量值
测量变送器
简单控制系统的例子
液位控制系统
温度控制系统
特点
• 结构简单，所需的自动化装置少，投资 低，操作维护也比较方便；
• 在大多数情况下，都能满足控制质量的 要求；
• 简单控制系统约占控制系统总数的80％ 以上；
• 是复杂控制系统的基础。
第二节 被控变量的选择
设计控制系统，首先必须根据工艺生产要 求确定系统的被控变量。
被控变量的选择与生产工艺密切相关，但 影响生产过程的因素或参数很多，并非都要 加以控制。
对产品质量、产量、安全、能耗等方面起 决定作用，而人工操作难于满足要求的“关 键”变量作为被控变量。
一、直接指标控制和间接指标控制 1. 直接指标控制
• 诸多影响因素中，有的可控，有的不可控； 有的影响大，有的影响小。
• 原则上选择一个对被控变量影响显著且可 控性良好的参数作为操纵变量；
• 其它未被选中的输入量则视为系统的干扰。
精馏塔灵敏板温度控制
• 根据工艺要求，选择提馏段灵敏板的温度作为 被控变量。
不 Q入 可X 控 T入入
T回
可 Q回 控 Q蒸
有仪表产品的现状。
第三节 操纵变量的选择 一、操纵变量
在自动控制系统中，用来克服干扰对被控 变量的影响，实现控制作用的变量。
最常见的操纵变量是介质的流量，此外有 转速、电压等。
如：液位控制系统中出口流体的流量； 温度控制系统中载热体的流量。
• 当被控变量选定后，应分析工艺，找出影 响被控变量的因素；
2.测量元件的纯滞后 当测量存在纯滞后时，和对象控制通道存
在纯滞后一样，会严重地影响控制质量；有 时由于测量元件安装位置引起。
pH值控制系统示意图
• 以物性作为被控变量时往往都有类似的 问题；
• 引入微分作用也是徒劳的，反而会导致 系统不稳定；
• 在测量元件的安装上，一定要注意尽量 减小纯滞后；
应尽量减小。（管长、管径、电/气转换)
第五节 控制器控制规律的选择
在选择控制器时，不仅要确定控制器的控 制规律，而且要确定控制器的正、反作用。
一、控制器控制规律的确定
在对象、测量变送装置和执行器的特性 完全确定的情况下，通过控制器的控制规律 的选择与控制器参数的整定，来提高控制系 统的稳定性和控制质量。
• 比例的基础上加上微分能提高稳定性，再加上
积分作用可以消除余差；
• 适当调整三个参数，可获得较高的控制质量。
• 适用场合： • 容量滞后较大、负荷变化大、控制质 量要求较高的系统；
• 对于滞后很小或噪声严重的系统，应避 免引入微分作用，否则会导致控制系统 不稳定；
• 例如：温度控制系统和成分控制系统
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 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
•又称单回路反馈控制系统； •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成； •利用反馈闭环进行控制的系统； •其组成方框图为：
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后（时间常数）
测量元件，特别是测温元件，存在热阻和热 容，自身具有一定的时间常数，因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大，上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用， 控制质量达不要求。
别组成控制系统时，则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中，塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度，势必造成相互干扰，使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正，则通常需要组成复杂控制系统，增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求：T0适当小些，使反应灵敏，控制及时、 减小稳定过渡时间，提高控制质量。
例如，对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同
作用方向
• 在控制系统中，被控对象、测量元件及变 送器和执行器都有各自的作用方向；如果 组合不当，则不能起控制作用。
• 作用方向就是指输入变化时,输出的变化 方向
b)控制通道纯滞后τ0的影响
y
曲线A：被控变量在干扰作用
下的变化曲线；
A
曲线D：无滞后时，被控变量
D’
在控制器E作用下的曲线；
D
曲线D’：有滞后时，被控变量
在控制器E’作用下的曲线
t
E E’
纯滞后使超调量增加、时间
变长、稳定性变差，选择操纵
变量时，应使对象控制通道的
纯滞后尽量小。
c.干扰通道时间常数Tf的影响
• 是最基本的控制规律；
• 纯比例控制存在余差，负荷变化越大， 余差就越大
• 适用场合：
• 控制通道滞后较小、负荷变化不大、 工艺上没有无余差要求的系统。
• 例如：中间贮槽的液位、精馏塔塔釜 液位以及不太重要的蒸汽压力控制系 统等。
2.比例积分(PI)控制器
• 比例积分控制器是具有比例积分控制规律的控制 器。它的输出与输入偏差的积分成正比例。
（a）从工艺合理性考虑
整塔压力需要固定，以维持正常的操作；保证塔的 分离纯度、效率和经济性
（b）所选的变量有足够的灵敏度
• 当xD变化时，温度的变化必须灵敏，有足够大的 变化，容易被测量元件所感受；
• 相应的测量仪表比较简单、便宜。
（c）考虑被控变量间的独立性 当一个装置或设备具有两个以上独立变量，且又分
3.所选的操纵变量应使扰动通道时间常数愈大愈好， 而控制通道时间常数应适当小一些，但不宜过小；
4.选择操纵变量，还要考虑到工艺的合理性。一般来 说，生产负荷直接关系到产品的质量，不宜经常 变动，不宜选择生产负荷作为操纵变量。
第四节 测量元件特性的影响
测量、变送装置是控制系统中获取信息的装 置，是系统进行控制的依据。
• 对于大纯滞后的系统，简单控制系统往 往是无法满足控制要求的，需采用复杂 控制系统。
3. 信号传送滞后的影响
• 信号传递之后滞后包括测量信号传递滞后和 控制信号传递滞后。
• 测量信号传递滞后对电信号可以忽略不计， 对气信号来说，由于气动信号管线具有一定 的容量，会存在一定的滞后；
• 控制信号传递滞后对气动执行器较明显； • 信号传送滞后影响同对象控制通道的滞后， PK源自pe
1 T2
edt
• 可调参数为KP和TI; • 特点：
• 在比例的基础上加上积分作用，过渡过程结束 时无余差；
• 积分作用会使系统稳定性降低，可通过增加比 例度来改进，但超调量和振荡周期增加，过渡 过程时间延长。
• 工业上应用最广的一种控制器；
• 适用场合：
• 控制通道滞后较小、负荷变化不大、工 艺参数不允许有余差的系统。
被
控 被控变量
对 象
T灵
• 蒸汽流量对提馏段温度影响比起回流量对 提馏段温度影响来说更及时、更显著；
• 同时，从节能角度来讲，控制蒸汽流量比 控制回流量消耗的能量要小；
• 此例选择蒸汽流量作为操纵变量。
二、对象特性对选择操纵变量的影响
在影响被控变量的诸多输入中选择其中某一个 可控性良好的输入作为操作变量，而其它未被选中 的所有输入量则称为系统的干扰。
• 放大系数：K y
x
Δy－－被控变量的变化值 Δx－－操纵/干扰变量的变化值
Q热、 Ti
Q冷、ti
K 0 t0 Q热
Kf 1 t0 Q冷
Kf 2 t0 ti
Kf 3 t0 Ti
t0
• 在选择操纵变量时，希望控制通道的静态 系数K0大一些；
– 因为K0越大，控制作用越显著，克服扰 动的能力越强，控制作用更为有效；
• 例如：流量、压力和要求严格的液位控制 系统。
3.比例积分微分控制器
• 具有比例积分微分控制规律的控制器，又称为三 作用控制器。理想的输入输出关系为：
P
K
p
e
1 T2
edt
TD
de dt
• 可调参数三个，为KP、TI和TD ；
• 特点：
• 微分作用对克服对象的滞后有显著的效果；
被控变量本身就是需要控制的工艺指标(如 温度、压力、流量、液位等)，则称为直 接指标控制。
例如：在蒸汽锅炉水位控制系统中，水位 既是工艺需要控制的指标，又是被控制 变量。
2.间接指标控制
• 当工艺按质量指标进行操作，选为被控变 量时，有时缺乏各种合适的检测手段，或 虽能检测，但信号很微弱或滞后很大。
F1
F2
Y
干扰
Y
操纵
Fn
变量
• 干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着 破坏作用，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；
• 这一对相互矛盾的变量，对被控变量的影 响都与对象特性有密切的关系；
• 选择操纵变量时，同样要考虑对象特性。
1.对象的静态特性因素
– 但K0过大，会引起过于灵敏，使控制系 统不稳定。
• 另一方面，干扰通道的放大系数Kf较大， 对静态或动态控制的质量都是不利的，干 扰通道的Kf越小越好。
2.对象的动态特性
a)控制通道时间常数T0的影响 控制器的控制作用是通过施加于对象并影响
被控变量的，所以控制通道的时间常数T0不能 太大，否则，会使操纵变量的校正作用迟缓、 超调量大、过渡时间长。
• 控制系统中的测量元件时间常数不能太大。
• 测量元件的Tm应小于对象时间常数1/10， 则对系统的控制质量影响不大；
• 例如，用快速热电偶或铠装热电偶代替工 业普通热电偶；
• 必要时可在测量元件后引入微分作用，利 用它的超前作用来补偿测量元件引起的动 态误差；
• 测量元件的安装和维护也会影响测量和控 制。
二、被控变量选择依据
• 代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态， 是工艺过程中比较重要的变量；
• 在工艺操作过程中经常受到一些干扰影响而变化； • 尽量采用直接指标作为被控变量； • 应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度； • 被控变量应是独立可调的； • 被控变量的选择，必须考虑到工艺的合理性及现
• 在与xD（或xW）有关的参数中找出合适的 变量作为被控变量，进行间接指标控制。
以苯-甲苯二元体系的精馏为例，在气、液
两相并存时，有以下关系：X D f TD , P
苯-甲苯溶液的p-x图 苯-甲苯溶液的T-x图
在组分、温度和压力三个变量中，只要固定温度或压 力中的一个，另一个就可以代替xD作为被控变量；
选择控制规律主要根据广义对象的特性 和工艺要求来决定。
1.比例(P)控制器
• 比例控制器是具有比例控制规律的控制器。 它的特点是输出与输入偏差成正比。
P K pe
• 可调参数为KP或δ，对于单元组合式仪表有：
• 特点：
1 100 %
• 当负荷变化时K，P 克服干扰能力强、控制
及时、过渡时间短；
干扰通道的时间常数Tf越大，表示干扰 对被控变量的影响缓慢，这利于控制。
在确定控制方案时，应设法使干扰到被 控变量的通道长些。
d.干扰通道纯滞后τf的影响
如果干扰通道存 在纯滞后τf 是 不会影响控制 质量。
三、操纵变量的选择原则
1.操纵变量应是可控制的，在工艺上是允许调节的变 量；
2.所选的操纵变量应是通道放大倍数比较大者，最好 大于干扰通道的放大倍数；
二、控制器正、反作用的确定
自动控制系统是具有被控变量负反馈闭环 系统。
如果被控变量值偏高，则控制作用应使之 降低；相反，如果被控变量偏低，则控制作 用应使之升高。控制作用对被控变量的影响 应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能 使被控变量恢复到给定值。
控制器的正反作用关系到控制系统能否正 常运行与安全操作的重要问题。
• 可以取与直接质量指标有单值对应关系， 反应又快的另一变量，如温度、压力等作 为间接指标，进行间接指标控制。
精馏过程分析 • 原理：利用被分离物各组分的挥发度不
同而进行分离。
• 工艺指标：塔顶 或塔底馏出物的组 分xD（或xW）;
• 塔顶或塔底馏出物的组分xD（或xW）理应 作为被控变量;
• 在线检测组分xD（或xW）尚有困难，或滞 后太大，则不便进行直接指标控制；
给定值
x
控制器
操纵 干扰 被控
偏差
e
控制器
输出
p
执行器
变量
q
对象 变量
y
-z
测量值
测量变送器
简单控制系统的例子
液位控制系统
温度控制系统
特点
• 结构简单，所需的自动化装置少，投资 低，操作维护也比较方便；
• 在大多数情况下，都能满足控制质量的 要求；
• 简单控制系统约占控制系统总数的80％ 以上；
• 是复杂控制系统的基础。
第二节 被控变量的选择
设计控制系统，首先必须根据工艺生产要 求确定系统的被控变量。
被控变量的选择与生产工艺密切相关，但 影响生产过程的因素或参数很多，并非都要 加以控制。
对产品质量、产量、安全、能耗等方面起 决定作用，而人工操作难于满足要求的“关 键”变量作为被控变量。
一、直接指标控制和间接指标控制 1. 直接指标控制
• 诸多影响因素中，有的可控，有的不可控； 有的影响大，有的影响小。
• 原则上选择一个对被控变量影响显著且可 控性良好的参数作为操纵变量；
• 其它未被选中的输入量则视为系统的干扰。
精馏塔灵敏板温度控制
• 根据工艺要求，选择提馏段灵敏板的温度作为 被控变量。
不 Q入 可X 控 T入入
T回
可 Q回 控 Q蒸
有仪表产品的现状。
第三节 操纵变量的选择 一、操纵变量
在自动控制系统中，用来克服干扰对被控 变量的影响，实现控制作用的变量。
最常见的操纵变量是介质的流量，此外有 转速、电压等。
如：液位控制系统中出口流体的流量； 温度控制系统中载热体的流量。
• 当被控变量选定后，应分析工艺，找出影 响被控变量的因素；
2.测量元件的纯滞后 当测量存在纯滞后时，和对象控制通道存
在纯滞后一样，会严重地影响控制质量；有 时由于测量元件安装位置引起。
pH值控制系统示意图
• 以物性作为被控变量时往往都有类似的 问题；
• 引入微分作用也是徒劳的，反而会导致 系统不稳定；
• 在测量元件的安装上，一定要注意尽量 减小纯滞后；
应尽量减小。（管长、管径、电/气转换)
第五节 控制器控制规律的选择
在选择控制器时，不仅要确定控制器的控 制规律，而且要确定控制器的正、反作用。
一、控制器控制规律的确定
在对象、测量变送装置和执行器的特性 完全确定的情况下，通过控制器的控制规律 的选择与控制器参数的整定，来提高控制系 统的稳定性和控制质量。
• 比例的基础上加上微分能提高稳定性，再加上
积分作用可以消除余差；
• 适当调整三个参数，可获得较高的控制质量。
• 适用场合： • 容量滞后较大、负荷变化大、控制质 量要求较高的系统；
• 对于滞后很小或噪声严重的系统，应避 免引入微分作用，否则会导致控制系统 不稳定；
• 例如：温度控制系统和成分控制系统