【正文】 對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。(4)被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來(lái),并具有足夠大的靈敏度。(5)選擇被控變量時(shí),必須考慮工藝合理性和國(guó)內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。(6)被控變量應(yīng)是獨(dú)立、可控的。習(xí)題(第六章),否則稱(chēng)為不可控變量。 當(dāng)存在多個(gè)可控變量時(shí),應(yīng)選擇其中對(duì)被控變量影響較大且較快的作為操縱變量,同時(shí)應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。Ex7.(l)操縱變量必須是工藝上允許加以控制的可控變量。(2)操縱變量應(yīng)是系統(tǒng)中影響被控變量的所有輸入變量中比較靈敏的變量,即要使K0大一些、T0小一些、τ0盡量小。(3)還應(yīng)考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。不宜選擇代表生產(chǎn)負(fù)荷的變量作為操縱變量,以免引起產(chǎn)量波動(dòng)。經(jīng)濟(jì)上應(yīng)盡可能降低物料與能量的消耗。習(xí)題(第六章),其輸出的控制信號(hào)p與輸入的偏差e的變化速度成正比,即pTDde/dt,式中TD為微分時(shí)間。 當(dāng)對(duì)象具有容量滯后時(shí),系統(tǒng)在外界擾動(dòng)作用下,被控變量馬上有變化,在給定值不變的情況下,控制器的輸入偏差e就有一定的變化速度,因此控制器的輸出就能馬上變化,及時(shí)克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。所以對(duì)于具有容量滯后的對(duì)象,增加微分作用能夠克服滯后,提高控制質(zhì)量。 對(duì)于由于測(cè)量點(diǎn)位置造成純滯后的對(duì)象,在擾動(dòng)作用下,盡管被控變量可能立即會(huì)變化,但由于測(cè)量點(diǎn)位置造成純滯后,送往控制器的被控變量測(cè)量值不可能立即變化,必須等待一個(gè)純滯后時(shí)間τ后,控制器的輸入偏差信號(hào)e才可能變化。在純滯后這段時(shí)間內(nèi),微分作用的控制器是不可能有輸出的,亦即不起作用,所以微分時(shí)間對(duì)于克服純滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響是無(wú)能為力的。習(xí)題(第六章)Ex9? P控制器:特點(diǎn)是克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)。但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后,控制結(jié)果有余差。適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、允許有余差的系統(tǒng)。 PI控制器:特點(diǎn)是積分作用消余差,但會(huì)使穩(wěn)定性降低?？赏ㄟ^(guò)加大比例度改善穩(wěn)定性,但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大,過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間也加長(zhǎng)。適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。 PID控制器:特點(diǎn)是微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例,它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性,再加上積分作用可以消除余差。所以,適當(dāng)調(diào)整 δ、TI、TD三個(gè)參數(shù),可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。適用于對(duì)象容量滯后較大、負(fù)荷變化大但不太頻繁、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。習(xí)題(第六章)、執(zhí)行器、對(duì)象幾個(gè)環(huán)節(jié)組合起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。,求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。(即求取最佳的δ、TI和TD )。 主要有臨界比例度法、衰減曲線(xiàn)法和經(jīng)驗(yàn)湊試法。 PI控制器: δ 66 %, TI PID控制器:δ 51 %, TI , ,能使系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩過(guò)渡過(guò)程的比例度的數(shù)值δK稱(chēng)為臨界比例度。 因?yàn)楫?dāng)δ δK時(shí),系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定,這是生產(chǎn)上所不允許的。所以工程上控制器所采用的比例度要大于臨界比例度δK 。習(xí)題(第六章)。①比例度過(guò)小時(shí),比例控制作用很強(qiáng),特別是當(dāng)比例度接近臨界比例度時(shí),系統(tǒng)有可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的振蕩,被控變量或高或低。由于比例控制作用比較及時(shí),控制作用的變化與被控變量的變化幾乎是同步的,所以引起的振蕩過(guò)渡過(guò)程周期較短,頻率較高。②積分時(shí)間過(guò)小時(shí),積分控制作用很強(qiáng),會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,有可能出現(xiàn)振蕩過(guò)渡過(guò)程。但積分控制作用比較緩慢,不夠及時(shí),控制作用的變化總滯后于被控變量的變化,所以引起的振蕩過(guò)渡過(guò)程周期較長(zhǎng)、頻率較低。習(xí)題(第六章)Ex20.③微分時(shí)間過(guò)大時(shí),微分控制作用過(guò)強(qiáng),會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,有可能出現(xiàn)振蕩過(guò)渡過(guò)程。由于微分控制作用是超前的,其強(qiáng)弱取決于被控變量的變化速度。一旦被控變量變化,就會(huì)有微分作用產(chǎn)生,特別是當(dāng)對(duì)象的時(shí)間常數(shù)較小,或系統(tǒng)中有噪聲存在時(shí),微分控制作用對(duì)被控變量的變化非常敏感,過(guò)強(qiáng)的控制作用會(huì)使振蕩加劇,這時(shí)產(chǎn)生的振蕩過(guò)渡過(guò)程周期很短,其頻率遠(yuǎn)高于δ過(guò)小或TI過(guò)小所引起的振蕩頻率?！翱辞€(xiàn),調(diào)參數(shù)”。因此必須先弄清控制器參數(shù)變化對(duì)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)的影響關(guān)系。習(xí)題(第七章)。它是由主、副兩個(gè)控制器串接工作的,主控制器的輸出作為副控制器的給定值,副控制器的輸出去操縱控制閥,以實(shí)現(xiàn)對(duì)主變量的定值控制。主控制器副控制器給定值執(zhí)行器副對(duì)象主對(duì)象主變量副測(cè)量、變送副變量_主測(cè)量、變送_串級(jí)控制系統(tǒng)典型方塊圖干擾F2干擾F1習(xí)題(第七章):在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上,它是由兩個(gè)串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的目的在于通過(guò)設(shè)置副變量來(lái)提高主變量的控制質(zhì)量。由于副回路的引入,對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用,因而減少了對(duì)主變量的影響。系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(yīng)能力。 適用于對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。 副變量的選擇原則:主、副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系,副變量的變化應(yīng)在很大程度上能影響主變量的變化。要使副回路包含系統(tǒng)的主要干擾。在可能的情況下,應(yīng)使副回路包含更多的次要干擾,但副變量又不能離主變量太近。副變量的選擇應(yīng)考慮到主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)的匹配,以防“共振”的發(fā)生。副回路應(yīng)盡量少包含純滯后或不包含純滯后。習(xí)題(第七章),使之等于給定值,而主變量就是主回路的輸出,所以說(shuō)主回路是定值控制系統(tǒng)。 副回路的輸出是副變量,副回路的給定值是主控制器的輸出,所以在串級(jí)控制系統(tǒng)中,副變量不是要求不變的,而是要求隨主控制器的輸出變化而變化,因此是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。Ex5.(1)串級(jí)控制系統(tǒng)。方塊圖:T C F Cθ1給定值執(zhí)行器管道聚合釜θ1F流量測(cè)量變送F_θ1溫度測(cè)量變送_干擾F2干擾F1習(xí)題(第七章)(2)為防釜溫過(guò)高,在無(wú)信號(hào)壓力時(shí)應(yīng)保證冷卻水繼續(xù)供應(yīng),執(zhí)行器選氣關(guān)式(“反”)。(3)副對(duì)象為管道,閥開(kāi)大時(shí)流過(guò)管道的流量F增加,故副對(duì)象為“正”。由副對(duì)象和執(zhí)行器的的作用方向,要想副回路組成負(fù)反饋控制系統(tǒng),副控制器FC應(yīng)選正作用式的。 當(dāng)主變量θ1增大時(shí),需要開(kāi)大控制閥。當(dāng)副變量F增大時(shí),需要關(guān)小控制閥。所以主控制器TC應(yīng)選正作用式的。(4)冷卻水壓力↑→流量F↑→ e2Fp1↑,p2 ↑(正作用)→閥關(guān)小(氣關(guān))→F↓。這樣就及時(shí)克服了冷卻水壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響,提高了控制質(zhì)量。(5)應(yīng)選聚合釜夾套內(nèi)的水溫θ2作為副變量,這樣才能將主要干擾包含在副回路內(nèi),以充分發(fā)揮副回路能及時(shí)克服主要干擾的作用。習(xí)題(第七章)(6)方塊圖:T1C T2Cθ1給定值執(zhí)行器夾套聚合釜θ1θ2溫度測(cè)量變送θ2_θ1溫度測(cè)量變送_干擾F2干擾F1 執(zhí)行器仍應(yīng)選氣關(guān)式(“反”)。副對(duì)象為夾套,當(dāng)閥開(kāi)大時(shí), θ2會(huì)降低,故副對(duì)象為“反”的。為使副回路組成負(fù)反饋控制回路,副控制器應(yīng)為反作用式的。 當(dāng)θ1↑ ,需開(kāi)大控制閥。當(dāng)θ2 ↑,亦需開(kāi)大控制閥。因此主控制器應(yīng)選擇反作用式的。習(xí)題(第七章),對(duì)主變量要求較高,一般不允許有余差,所以主控制器一般選擇比例積分控制規(guī)律,當(dāng)對(duì)象滯后較大時(shí),也可引入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔谩?串級(jí)控制系統(tǒng)中對(duì)副變量的要求不嚴(yán)。在控制過(guò)程中,副變量是不斷跟隨主控制器的輸出變化而變化的,副控制器一般采用比例控制規(guī)律即可,必要時(shí)引入適當(dāng)?shù)姆e分作用,而微分作用一般是不需要的。 按串級(jí)控制系統(tǒng)主、副回路的情況,先整定副控制器,后整定主控制器的方法叫兩步整定法。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接確定副控制器的參數(shù),只需按照簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)參數(shù)整定的方法來(lái)整定主控制器參數(shù)的方法稱(chēng)為一步整定法。習(xí)題(第七章)Ex8.目的:是為了解決前后工序的供求矛盾,使