【正文】 特點： 依據(jù)對象的響應(yīng)曲線 飛升特性整定參數(shù)，精度更高。 整定步驟 (1)、獲取對象的響應(yīng)曲線，如下圖所示。 響應(yīng)曲線法 劉玉長 69 (2)、求取廣義對象的放大系數(shù) Kp m i nm a xm i nm a x mmmxxxKP ?????式中 Δ x 被控參數(shù)測量值的變化量； Δ m 控制器輸出的變化量； xmaxxmin測量儀表的刻度范圍； mmaxmmin控制器輸出變化范圍。 劉玉長 70 (3)、 根據(jù) 對象的 KP 、 TP 、 ?，按下表 129所給公式求出 4： 1衰減過程控制器的參數(shù) p、 TI和 TD 。 劉玉長 71 例： 在某一蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)中，當(dāng)電動單元組合控制器的輸出從 6mA改變到 7mA時，溫度記錄儀的指針從 85℃ 升到 ℃ ，從原來的穩(wěn)定狀態(tài)達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為 50?100℃ ，并測出 ?=,TP=。如采用 PI和 PID控制規(guī)律，試確定出整定參數(shù)。 劉玉長 72 解： ?m=76=1mA mmaxmmin=100=10mA ?x==℃ xmaxxmin=10050=50℃ 所以 101????pppTKK?劉玉長 73 因此，在 PI控制器時： P=120?%=% TI=?=4min 在 PID控制器時： P=83?%=% TI=2?= TD=?= 解畢。 劉玉長 74 總結(jié)：工程整定方法優(yōu)缺點 1）經(jīng)驗湊試法 ：簡單方便，容易掌握，應(yīng)用較廣泛，特別是對擾動頻繁的系統(tǒng)更為合適。但此方法靠經(jīng)驗，要湊到一條滿意的過程曲線，可能花費時間多。此方法對 PID控制器的三個參數(shù)不容易找到最佳的數(shù)值。 2）臨界比例帶法 ：較簡單，易掌握和判斷，應(yīng)用較廣。此方法對于臨界比例帶很小的系統(tǒng)不適用，因在這種情況下，控制器的輸出一定很大，被控量容易一下超出允許的范圍，為工藝所不允許。 3）衰減曲線法 ：此法是在總結(jié)臨界比例帶的經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出來的，較準確可靠，安全，應(yīng)用廣泛。但對時間常數(shù)小的對象不易判斷，擾動頻繁的系統(tǒng)不便應(yīng)用。 4）響應(yīng)曲線法 ：較準確，能近似求出廣義對象的動態(tài)特性。但加階躍信號測試，須在不影響生產(chǎn)的情況下進行。 劉玉長 75 （ 1）準備工作。 ?熟悉工藝工程，了解主要工藝流程及主要設(shè)備的功能、控制指標和要求，以及各種工藝參數(shù)之間的關(guān)系 。 ?熟悉控制方案，全面掌握設(shè)計意圖，熟悉檢測元件和調(diào)節(jié)閥的安裝位置、管線走向、測量參數(shù)和操縱量的性質(zhì)等。 ?熟悉自動化儀表的工作原理和結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)校技術(shù)。 投運的步驟 控制系統(tǒng)的投運 劉玉長 76 ?全面檢查檢測元件、變送器、控制器、控制閥和其他儀表裝置，以及電源、氣源、管路和線路等。 （ 2）手動遙控。 待準備工作完畢，根據(jù)實際生產(chǎn)過程的實際情況，首先將檢測變送器投入運行，觀察其測量顯示的參數(shù)是否正確；其次利用調(diào)節(jié)閥手動遙控，使被控參數(shù)在給定值附近穩(wěn)定下來。 （ 3）自動操作。 待工況穩(wěn)定后，設(shè)置好控制參數(shù)，由手動切換到自動，實現(xiàn)自動操作，同時觀察被控量記錄曲線是否合乎工藝要求。若不合適則需進行控制器的參數(shù)整定。 劉玉長 77 （ 1）比較記錄曲線前后變化。 （ 2）比較控制室與現(xiàn)場同位號儀表的指示值。 （ 3）比較相同儀表之間的指示值。 系統(tǒng)運行中的故障判別 劉玉長 78 控制系統(tǒng)設(shè)計舉例 液體貯槽工藝簡介 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，圖示液體貯槽如進料罐、成品罐、中間緩沖容器、水箱等設(shè)備應(yīng)用十分普遍，為了保證生產(chǎn)的正常行，物料量進出需均衡，以保證過程的物料平衡。因此工藝要求液體貯槽內(nèi)的液位需維持在某給定值上下，或在某一小范圍內(nèi)變化并保證物料不產(chǎn)生溢出。 圖 416 儲液槽 Q1 Q2 劉玉長 79 貯槽液位系統(tǒng)控制方案設(shè)計 選擇被控參數(shù) 根據(jù)工藝簡況可知，液體貯槽的液位要求維持在某給定值上下，或在某一小范圍內(nèi)變化，這是保證生產(chǎn)正常進行的工藝指標，所以其 液位 是直接指標 (直接參數(shù) )，即為被控參數(shù)。 選擇操縱量 從液儀貯罐的生產(chǎn)過程來看，影響液位有兩個量，一是流入貯槽的流量，二是流出貯槽的流量。調(diào)節(jié)這兩個流量的大小都可改變其液位高低。這樣構(gòu)成液位控制系統(tǒng)就有兩種控制方案，如圖 49所示。選擇 流出量或流入量為操縱量 。 劉玉長 80 圖 417 液位控制系統(tǒng)方案 a) 調(diào)流入量 b)調(diào)流出量 Q1 Q2 LT LC A h Q1 Q2 LT LC A h 劉玉長 81 選用過程檢測控制儀表 檢測變送的選擇 選用 DDZIII型差壓變送器即可 【 實際選型時需注意介質(zhì)條件與操作條件 】 。 控制閥選擇 ?流量特性： 選用對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥； ?開閉形式： 圖 417(a)流入量調(diào)節(jié)方案，為保證不引起物料溢出，應(yīng)選用氣開式調(diào)節(jié)閥；而圖 417(b)流出量控制方案，為保證不產(chǎn)生物料量溢出，應(yīng)選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥； ?結(jié)構(gòu)形式、口徑計算略。 劉玉長 82 控制器選型 ?控制規(guī)律選擇 ：若貯槽是為了起 緩沖 作用而控制液位的，則對液位控制要求不太高，調(diào)節(jié)器采用寬比例度的 比例作用即可。當(dāng)容器作為 計量 槽使用時，則需精確控制其液位，為了消除余差，控制器采用 比例積分作用 。 ?正、反作用方式的確定 ：對于圖 417(b)所示流出量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制器應(yīng)為反作用式，其推導(dǎo)過程見下頁，圖 417(a)所示流入量調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制器正反作用過程見教材。 ?參數(shù)整定 ：可采用工程整定方法中的任何一種，使液位控制系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。 劉玉長 83 控制器作用方式確定 ?被控對象為反作用：操縱量 Q2增大， h下降； ?檢測 /變送為正作用： ?控制閥為氣關(guān)型，是反作用 m Q2 e 圖 418 圖 417(b)控制系統(tǒng)等效方框圖 h SP 控制閥 “ － ” 檢測 /變送 “ +” PV 水槽 “ － ” 控制規(guī)律 “ +” 反作用 擾動使 h↑ PV↑ → e↓ 要維持 h， 需 Q2↑ → m↓ 控制規(guī)律方塊為正作用 (+) 控制器為反作用 (－ ) 劉玉長 84 本章小結(jié) 被控量與操縱量的選擇 檢測及變送環(huán)節(jié)的考慮 控制閥的選擇 控制器控制規(guī)律及作用方向的選擇 控制器參數(shù)的工程整定 控制系統(tǒng)的投運 劉玉長 85 重點與難點 ?掌握單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 ?掌握被控量和操縱量的選擇方法 ? 控制作用 和 控制閥 的選擇及計算 ?控制系統(tǒng)的 工程整定及計算