【文章內容簡介】 以及控制儀表生產水平。 對象特性的影響及操縱變量的選擇 l 選擇操縱變量的目的：選擇操縱變量的目的：l 保證控制質量保證控制質量l 使控制過程快速、平穩(wěn)使控制過程快速、平穩(wěn) l 影響通道及參數(shù)：影響通道及參數(shù)： ▲ 對象特性通道：對象特性通道：控制通道：控制通道： 控制信號到被控變量間的控制信號到被控變量間的信號連接關系信號連接關系干擾通道干擾通道 : 干擾到被控變量間的信號干擾到被控變量間的信號連接關系連接關系 ▲參數(shù)：參數(shù)： 靜態(tài)放大倍數(shù)，靜態(tài)放大倍數(shù)， Kp 時間常數(shù)，時間常數(shù)， T 滯后時間，滯后時間， τ 干擾通道對控制質量的影響l 系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖l 設定干擾通道是一階慣性環(huán)節(jié)設定干擾通道是一階慣性環(huán)節(jié)l 令令：：a. 靜態(tài)放大倍數(shù) Kf的影響相應于干擾的傳遞函數(shù)相應于干擾的傳遞函數(shù)171。結論結論 1：干擾通道靜態(tài)放大倍數(shù)大則系統(tǒng)過渡過程：干擾通道靜態(tài)放大倍數(shù)大則系統(tǒng)過渡過程 余差大余差大應用終值定理應用終值定理b. 時間常數(shù) Tf的影響 l 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)特征方程特征方程l令各環(huán)節(jié)放大倍數(shù)等于令各環(huán)節(jié)放大倍數(shù)等于 1l 根平面的負實軸上增加了一個附加極點根平面的負實軸上增加了一個附加極點 1 / Tf。 被控變量相對于干擾的變化減小了被控變量相對于干擾的變化減小了 1 / Tf倍。有利倍。有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加。于系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加。l 結論結論 2：干擾通道時間常數(shù)大一些有利于系統(tǒng)的穩(wěn)：干擾通道時間常數(shù)大一些有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加。定性增加。l 同樣，若干擾通道為高階過程，將增加多個負極同樣，若干擾通道為高階過程，將增加多個負極點，可推得同樣的結論。點，可推得同樣的結論。c. 純滯后 τ的影響l 具有純滯后的干擾通道傳遞函數(shù)具有純滯后的干擾通道傳遞函數(shù)171。 結論結論 3：干擾通道純滯后對控制質量無影響：干擾通道純滯后對控制質量無影響l 系統(tǒng)被控變量表達式系統(tǒng)被控變量表達式 控制通道特性的影響 (克服干擾能力 )控制通道：控制信號到被控變量的信號通道控制通道：控制信號到被控變量的信號通道a. 靜態(tài)放大倍數(shù)的影響靜態(tài)放大倍數(shù)的影響得得 : K0大有利于減小余差大有利于減小余差有有則則設定設定：：注意注意：：ξ：衰減系數(shù)ω0：自然震蕩頻率對比有：對比有：標準二階震蕩方程：標準二階震蕩方程：特征方程：特征方程：l 結合系統(tǒng)余差：結合系統(tǒng)余差：171。 結論結論 4：： 系統(tǒng)穩(wěn)定度不變前提下，控制通道靜態(tài)放大倍數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定度不變前提下，控制通道靜態(tài)放大倍數(shù) K0不影響系統(tǒng)余差。不影響系統(tǒng)余差。169。 注意：注意： 由于由于 KCK0=常數(shù)，常數(shù)， K0增大，則增大，則 KC減小，而減小，而 KC小有利小有利于參數(shù)調整。于參數(shù)調整。 所以從控制角度，希望所以從控制角度，希望 K0大一些。且有大一些。且有 K0Kf b. 控制通道時間常數(shù) T0的影響由式：由式： 控制通道時間常數(shù)控制通道時間常數(shù) T01或或 T02小一些，則可以提高系統(tǒng)工小一些，則可以提高系統(tǒng)工作頻率，能及時克服干擾，作頻率，能及時克服干擾，l 結論結論 5：： 適當減小控制通道時間常數(shù)，則系統(tǒng)工作頻率加大，適當減小控制通道時間常數(shù)，則系統(tǒng)工作頻率加大，有利于提高控制質量。有利于提高控制質量。對象系統(tǒng)自然及工作振蕩頻率：對象系統(tǒng)自然及工作振蕩頻率：★★ 控制 通道與干擾通道時間常數(shù)關系通道與干擾通道時間常數(shù)關系控制通道傳遞函數(shù)控制通道傳遞函數(shù)l Tf T0：： GPD(s) / G0(s) 相當于濾波器，使過度過程平穩(wěn)相當于濾波器，使過度過程平穩(wěn)l Tf T0：： GPD(s) / G0(s) 相當于微分器，使過度過程波形陡峭相當于微分器，使過度過程波形陡峭l 結論結論 6：干擾通道時間常數(shù)應大于控制通道時間常數(shù)：干擾通道時間常數(shù)應大于控制通道時間常數(shù)干擾通道傳遞函數(shù)干擾通道傳遞函數(shù)c. 純滯后的影響l 純滯后時間純滯后時間 τ0可以認為可以認為是系統(tǒng)的失控時間，是系統(tǒng)的失控時間，將引起偏差增大，系將引起偏差增大，系統(tǒng)的控制質量及穩(wěn)定統(tǒng)的控制質量及穩(wěn)定性變差。性變差。l 參考標準：參考標準： τ0/T0 易于控制易于控制 τ0/T0 難于控制難于控制171。結論結論 7：應該盡可能減小控制通道的純滯后。：應該盡可能減小控制通道的純滯后。 操縱變量選擇原則a. 選擇的操縱變量必須是可控制的b. 控制通道放大倍數(shù)應大于干擾通道放大倍數(shù)c. 控制通道時間常數(shù)應適當小一些，干擾通道時間常數(shù)應大一些d. 控制通道純滯后時間應盡可能小e. 應盡量使干擾進入點遠離被控變量，而靠近控制閥f. 應保證工藝的合理性，一般不選擇生產負荷作為操縱變量manipulated variable 受控于執(zhí)行器 (控制閥 )，用于調節(jié)被控變量大小的物理量，稱為 操縱變量 。 控制閥的選擇 選擇內容：選擇內容： 口徑、流量特性、結構形式、開關形式口徑、流量特性、結構形式、開關形式a. 口徑：正常工作閥開度口徑：正常工作閥開度 15%85% 控制閥兩端壓力降應在整個管線壓力降中占較控制閥兩端壓力降應在整個管線壓力降中占較大比例。（可控范圍的寬窄）大比例。（可控范圍的寬窄）b. 流量特性：流量特性： 線性、等百分比、快開線性、等百分比、快開c. 結構形式：結構形式： 單座直通、雙座直通、角閥、蝶閥、單座直通、雙座直通、角閥、蝶閥、 高壓閥、隔膜閥高壓閥、隔膜閥d. 開關形式：開關形式： 氣開閥、氣關閥氣開閥、氣關閥 調節(jié)閥開關形式選擇 1) 開關形式描述開關形式描述 a. 氣（電）開式調節(jié)閥氣（電）開式調節(jié)閥 控制信號增加時，調節(jié)閥開度加大。控制信號增加時，調節(jié)閥開度加大。 （電）關式調節(jié)閥氣（電）關式調節(jié)閥 控制信號增加時，調節(jié)閥開度減小。控制信號增加時，調節(jié)閥開度減小。四種組合四種組合反作用反作用正作用 正作用氣關式 氣關式氣開式 氣開式反裝閥反裝閥正裝閥 正裝閥P入P入 P入P入Q Q Q Q2) 選擇原則：a. 保證生產過程及設備安全 控制信號故障時閥門的動作方向能保證生產設備的安全。例：右圖系統(tǒng)控制信號被切斷： 燃料閥門關閉可以保證鍋爐不被燒塌 給水閥門打開可以保證鍋爐的安全生產169。 注意：注意： 閥門的開關形式應根據工藝要求具體選擇。如果要保護閥門的開關形式應根據工藝要求具體選擇。如果要保護蒸汽壓縮機的安全，給水閥門應選用氣開式調節(jié)閥。蒸汽壓縮機的安全，給水閥門應選用氣開式調節(jié)閥。氣關閥氣開閥b. 保證產品質量 控制信號被切斷時閥門的動作方向保證產品質量不受影響。例如： 塔頂產品全回流可以保證塔頂產品的質量氣關閥c. 保證介質的工作狀態(tài)保證介質的工作狀態(tài) 控制信號被切斷時閥門的動作方向保證工作控制信號被切斷時閥門的動作方向保證工作介質不發(fā)生相變介質不發(fā)生相變 例如：例如： 溫度低將產生氣體冷凝或液體的結晶，因此，操作中蒸汽閥門