简单控制系统的设计.ppt
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1、第五章 简单控制系统的工程设计,第五章 简单控制系统的工程设计,工程设计,5-1 过程控制系统的工程设计概述5-2 控制方案的设计5-3 控制系统中设备选型5-4 控制器参数的整定5-5 过程计算机控制系统的设计,第五章 简单控制系统的工程设计,5.1 工程设计概述,单回路反馈控制系统-又称简单控制系统,是指由一个被控过程、一个检测变送器、一个控制器和一个执行器所组成的对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。,单回路反馈控制系统组成方框图:,是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运,能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛,尤其适用于被控
2、过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓,或者控制质量要求不太高的场合。,第五章 简单控制系统的工程设计,1.一般要求:根据实际过程特性、扰动情况、限制条件,综合权衡安全性、稳定性、经济性三方面,正确运用控制理论和技术设计性能优良,技术可行,满足工艺合理要求的控制系统。,过程控制系统是稳定的,且具有适当的稳定裕度。,系统应是一个衰减振荡过程,但过渡过程时间要短,余差要小。,2.基本方法:,设计方法很多,主要有对数频率特性设计法、根轨迹设计法、系统参数优化的计算机辅助设计等。,第五章 简单控制系统的工程设计,3.系统设计步骤:,建立被控过程的数学模型,选择控制方案,建立系统框图,系统静态、动
3、态特性分析计算,设备选型(测量变送、调节器、执行器),实验和仿真,设计步骤,第五章 简单控制系统的工程设计,4.设计的主要内容:,控制方案的设计:核心,包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。,工程设计:包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。,工程安装和仪表调校,调节器参数工程整定:保证系统运行在最佳状态。,第五章 简单控制系统的工程设计,常见的两种简单控制系统:,第五章 简单控制系统的工程设计,5.2 控制方案设计,2.被控参数的选择,一般原则为:,对产品的产量和质量、安全生产、经济运
4、行和环境保护具有决定性 作用的,可直接测量的工艺参数;当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单 值函数关系的间接参数作为被控参数;必须具有足够大的灵敏度;必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能;必须具有被控量间的独立性。,1.性能指标的合理选择,1)阶跃响应性能指标2)偏差积分性能指标:IAE、ITAE、ISE、ITSE,3.控制参数的选择,当工艺上允许有几种控制参数可供选择时,可根据被控过程扰动通道和控制通道特性,对控制质量的影响作出合理的选择。正确选择控制参数就是正确选择控制通道和扰动通道的问题。,由过程静态特性的分析(扰动通道静态放大倍数Kf、控制通道静态放大倍数Ko
5、);过程扰动通道动态特性的分析(时间常数Tf、时延f、扰动作用点位置);过程控制通道动态特性的分析(时间常数To、时延(包括纯时延0、容量时延c)、时间常数匹配)确定各参数选择原则。,第五章 简单控制系统的工程设计,原则问题哦,控制参数选择的一般原则为:,控制通道放大系数K0要适当大一些,时间常数T0要适当小一些,纯滞后0 越小越好;扰动通道放大系数Kf要尽可能小,时间常数Tf要大一些,扰动作用点位置要远离被控量的检测点;过程本身存在多个时间常数时,应尽量设法使他们越错开越好;控制量应具有可控性,工艺操作合理性,经济性。,1.测量变送问题,被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况,
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