單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(已修改)
2025-01-28 18:27 本頁面
【正文】 過程控制與自動化儀表 主講教師：趙 躍 西安理工大學自動化與信息工程學院 信息與控制工程系 第五章 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計 一 單回路控制系統(tǒng)設(shè)計 二 PID調(diào)節(jié)參數(shù)的工程整定 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) 單回路控制系統(tǒng)設(shè)計 單回路控制系統(tǒng)的概念 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng) 一般指對一個被控制對象使用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)恒定。調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，輸出只控制一個執(zhí)行器 簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 （ 2） 了解工藝過程，建立過程的數(shù)學模型。 （ 1） 熟悉系統(tǒng)的技術(shù)要求或性能指標，如：超調(diào)量，穩(wěn)定誤差，調(diào)節(jié)時間，上升時間，衰減比等。 （ 3）依據(jù)過程的數(shù)學模型，確定控制方案。即確定被控參數(shù)及其測量和變送的方法；確定操作變量和相關(guān)的執(zhí)行器（控制方法）。 （ 4）依據(jù)調(diào)節(jié)規(guī)律和系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性進行理論分析和綜合 （ 5）系統(tǒng)仿真與試驗研究。 簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 （ 7） 工程安裝。 （ 6） 工程設(shè)計。 （ 8）控制器的參數(shù)整定。 高位槽 干燥器 鼓風機 蒸汽 閥 1 過濾器 風管 換熱器 閥 2 閥 3 A B 1 .生產(chǎn)工藝簡介 2 .被控參數(shù)選擇 3 .控制參數(shù)選擇 4 .儀表選擇與整定 5 .控制儀表連接圖 噴霧干燥過程控制系統(tǒng)設(shè)計 被控參數(shù)選擇 系統(tǒng)被控參數(shù)選取的一般原則 (a)應(yīng)選取對產(chǎn)品的產(chǎn)量，質(zhì)量，安全生產(chǎn)，經(jīng)濟運行，環(huán)境保護有決定性作用，又可直接進行測量的工藝參數(shù)作為被控參數(shù)（直接參數(shù)）； (b) 選取與上述直接參數(shù)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)； (c) 間接參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)有足夠的靈敏性； (d) 應(yīng)考慮工藝的合理性及儀表的性能價格比等； 被控參數(shù)一般要與工藝工程師共同確定。 被控參數(shù)選擇 ：間接參數(shù)（溫度）與直接參數(shù)水分含量一一對應(yīng)。 高位槽 干燥器 鼓風機 蒸汽 閥 1 過濾器 風管 換熱器 閥 2 閥 3 A B 控制參數(shù)的選擇 擾動分析： 乳液溫度和流量波動，干擾 f1(t)。 旁路冷風流量，干擾 f2(t)。 蒸汽壓力、溫度變化，干擾 f3(t)。 )(sGC )(sGv )(sGp)(sH)(sGf)(sR)(sC)(sY)(sU)(sE )(sQ)(sF過程特性對控制質(zhì)量的影響 一、干擾通道特性對控制質(zhì)量的影響 系統(tǒng)輸出與干擾之間的傳遞函數(shù)為： )()()()(1)()()(SHSGSGSGSGSFSCpvcf?? 1)( ?? sTKSGfff假設(shè)：干擾通道的影響 1)()()()(11)()(???? sTKSHSGSGSGSFSCffpvcsffpvcesT KSHSGSGSGSF SC ??????? 1)()()()(1 1)( )(:若考慮純滯后1） Kf 越大，由 F(S)引起的 C(S)則越大，即 C(S)偏離期望值越大；所以希望 Kf 值越小越好。 結(jié)論： 2） Tf 越大，慣性越強，對干擾的“濾波”效果越明顯，干擾對輸出的動態(tài)影響越小，所以希望 Tf 越大越好。 3） τ f 的存在于否，不影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量，所以應(yīng)盡可能將純滯后時間長的環(huán)節(jié)置于干擾通道。 )(sGC )(sGv )(sGp)(sH)(sGf)(sR)(sC)(sY)(sU)(sE )(sQ)(sF干擾通道的影響 干擾進入位置對控制質(zhì)量的影響 系統(tǒng)輸出與干擾之間的傳遞函數(shù)為： )()()()(1
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