【正文】 精餾塔系統(tǒng)的被控變量選擇在溫度和壓力中,究竟應選哪一個參數(shù)作為被控變量?從工藝合理性考慮,常常選擇溫度作為被控變量.原因: ，壓力往往需要固定。 被控對象被控變量控制器執(zhí)行器被控對象測量變送環(huán)節(jié)干擾偏差設定值＋－載熱體冷流體換熱器溫度控制系統(tǒng)控制器(LC或TC)執(zhí)行器 （控制閥）被控對象（液位儲槽或換熱器）測量、變送環(huán)節(jié)（LT或TT）被控變量（液位或溫度）干擾偏差設定值＋－廣義對象簡單控制系統(tǒng)方塊圖 自動控制的目的及被控變量的選擇選擇被控變量使生產(chǎn)過程自動按照預定的目標進行，并使工藝參數(shù)保持在預先規(guī)定的數(shù)值上（或按預定規(guī)律變化）“關(guān)鍵”變量：它們對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的安全具有決定作用,而人工操作又難以滿足要求的。 控制器216。[教學難點]：系統(tǒng)被控變量、操縱變量的選擇[教學時數(shù)]：3[教學內(nèi)容]：第七章 簡單控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成四個基本環(huán)節(jié)：216。 在實際系統(tǒng)中用隸屬度函數(shù)表示，一個實際的模糊控制器是由若干條這樣的規(guī)則組成的，在控制技術(shù)中現(xiàn)在最常用的精確化方法則是面積重心法COG(Center of Gravity)，其計算式為： [教學目的要求]：了解控制器參數(shù)的工程整定。 模糊控制規(guī)則 yizixi負大NL負中NM負小NS0正小PS正中PM正大PL負大NL負大 NL負中NM0負中NM負中 NM負中NM負小NS負小NS00正小PS0 輸入變量的模糊化 各種隸屬度函數(shù)曲線形狀對控制性能的影響不大，所以一般選擇三角形或梯形，這不僅出于它們的形狀簡單，計算工作量少，也在于當輸入值變化時，三角形狀的隸屬度函數(shù)比正態(tài)分布狀的要具有更大的靈敏性。 由于對模糊控制來說，輸入和輸出都是精確的數(shù)值，而模糊控制原理是采用人的思維，也就是按語言規(guī)則進行推理的，因此必須將輸人數(shù)據(jù)變換成語言值，這個過程稱為精確量的模糊化，然后進行推理及控制規(guī)則的形成，最后將推理所得結(jié)果變換成實際的一個精確的控制值。 而后，Zadeh又提出了把邏輯規(guī)則的語言描述轉(zhuǎn)化為相關(guān)控制量的思想，為模糊控制技術(shù)的形成奠定了基礎。 比例積分微分控制 PID在工業(yè)生產(chǎn)中，常將比例、積分、微分三種作用規(guī)律結(jié)合起來，可以得到較為滿意的控制質(zhì)量，包括這三種控制規(guī)律的控制器稱為比例積分微分三作用控制器，習慣上稱為PID控制規(guī)律，其理想的輸出與輸入的關(guān)系為： 模擬式控制器模糊控制由于現(xiàn)實世界中存在未知和不確定的因素，很多對象都難以利用連續(xù)的因果模型來完整地描述它，模糊控制正是利用了模糊邏輯思想來解決這類對象的確定性控制問題。有些系統(tǒng)由于反應太快，可加“反微分”，以降低系統(tǒng)的靈敏度。； Td太大，微分作用太強，導致反應速度過快，引起系統(tǒng)振蕩 引入微分作用以后，不能消除余差，但余差會有所減少微分作用對純滯后的對象不起作用。微分作用加強，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，表現(xiàn)為：衰減比增大；過渡過程最大偏差減少emax175。 微分作用的特點：對于有過渡滯后的對象，采用PD控制能明顯改善過渡過程的品質(zhì)； PD控制有超前作用。一般溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)常需加微分作用，其他系統(tǒng)需要較少。 微分作用對過渡過程的影響 微分時間太大及太小均不合適，應取適當?shù)臄?shù)值。微分作用就是模擬這一實踐活動而采用的控制規(guī)律。但對于慣性較大的對象，為了使控制作用及時，常常希望能根據(jù)被控變量變化的快慢來控制。Ti過大，積分作用不明顯，余差消除很慢，見曲線3，Ti過小，過渡過程振蕩太劇烈，穩(wěn)定程度降低，見曲線1。積分時間越短，振蕩傾向越強烈，甚至會成為不穩(wěn)定的發(fā)散振蕩，這是不利的一面。在同樣的比例度下，縮短積分時間Ti，將使積分調(diào)節(jié)作用加強，容易消除余差，這是有利的一面。 穩(wěn)定性降低、甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定 比例積分控制 PI比例控制最大的優(yōu)點是反應快，控制作用及時 最大的缺點是控制結(jié)果存在余差 當工藝對控制質(zhì)量有更高要求，不允許控制結(jié)果存在余差時，就需要在比例控制的基礎上，再加上能消除余差的積分控制作用。 余差越小、最大偏差越小KP 太大或d太小 222。余差越小KP 越大或d越小 222。 結(jié)論： d越小 219。 但是，在工業(yè)現(xiàn)場，一般都習慣于用比例度d來表示比例作用的強弱比例度d的定義：輸入信號的相對變化量占輸出信號的相對變化量的百分數(shù)。 純比例控制 P純比例控制也是一種最基本的控制規(guī)律，從上面這個例子可以看出來，純比例控制至少能克服位式控制振蕩、不穩(wěn)定的缺點。 雙位控制——總結(jié) 由于位式控制的執(zhí)行器是從一個固定位置到另一個固定位置所以整個系統(tǒng)不可能保持在一個平衡狀態(tài)被控變量總在設定值的附近波動，其過渡過程是持續(xù)的等幅振蕩滯回區(qū)間的大小影響振蕩頻率。這樣調(diào)節(jié)器輸出在0與1之間不斷變化，電磁閥也在“開”和“關(guān)”二個狀態(tài)上不停的動作。[教學難點]：四種基本控制規(guī)律[教學時數(shù)]：3[教學內(nèi)容]：第六章 自動控制儀表 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響 雙位控制雙位控制是自動控制系統(tǒng)中最簡單也很實用的一種控制規(guī)律，調(diào)節(jié)器輸出只有2個固定的數(shù)值，即只有2個極限位置，其基本的控制規(guī)律可描述為：這是一種理想的雙位控制，請問這種理想的雙位控制策略能否直接由于實際工業(yè)現(xiàn)場的控制？例如：某壓力控制系統(tǒng)，控制設定值為100KPa，當罐內(nèi)壓力剛好達到100KPa時，調(diào)節(jié)器輸出為0，電磁閥關(guān)；罐內(nèi)壓力稍稍大于100KPa時，調(diào)節(jié)器輸出為1，電磁閥開，排除氣體降低系統(tǒng)壓力，此時罐內(nèi)壓力馬上又小于設定值100KPa，電磁閥關(guān)，內(nèi)部壓力馬上又會重新升高，大于100 KPa，調(diào)節(jié)器輸出為1，電磁閥開. 執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇 執(zhí)行機構(gòu)的選擇 比較項目氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性高（簡單、可靠）較低驅(qū)動能源需另設氣源簡單方便價格低高輸出力大小剛度小大防爆好差工作環(huán)境大（－40～＋80℃）?。ǎ?0～＋55℃）調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇 主要依據(jù)是：（1） 流體性質(zhì) 如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒（2） 工藝條件 如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量（3） 過程控制要求 控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音 根據(jù)以上各點進行綜合考慮，并參照各種調(diào)節(jié)機構(gòu)的特點及其適用場合，同時兼顧經(jīng)濟性，來選擇滿足工藝要求的調(diào)節(jié)機構(gòu)。 流量系數(shù)的計算 根據(jù)工藝要求，即流量Q、前后差壓△P、介質(zhì)密度ρ，可以用下式來計算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，并以此來作為閥門口徑選擇的依據(jù)之一：注意：上式中各參數(shù)的單位 上式只適用于一般的流體（如水或者類似流體） 流體的種類和性質(zhì)將影響KV的大小，因此對不同的流體必須考慮其對流量系數(shù)的影響 流體的流動狀態(tài)也將影響KV的大小. 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比 定義:調(diào)節(jié)閥所能調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比 調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實際可調(diào)比。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流出。，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。5. 角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。3. 角形閥一般使用于底進側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，4. 在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。 它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。 直通雙座調(diào)節(jié)閥：1. 閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座 。 它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸1—執(zhí)行機構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通單座調(diào)節(jié)閥：1. 閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)系。 分類－－按使用的能源形式：按閥門的輸出：. 氣動執(zhí)行機構(gòu) 氣動執(zhí)行機構(gòu)主要分為兩大類：薄膜式與活塞式薄膜式與活塞式執(zhí)行機構(gòu)又可分為：有彈簧和無彈簧兩種 氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動兩側(cè)可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側(cè)都輸入變動信號。 它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸 (強)腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓 對執(zhí)行器的初步認識執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用 執(zhí)行器的構(gòu)成 執(zhí)行器的分類 執(zhí)行器的作用方式 氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥執(zhí)行器的構(gòu)成圖42 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)1－薄膜 2－平衡彈簧 3－閥桿 4－閥芯 5－閥體 6－閥座PO氣動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)123456執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機構(gòu)兩個部分構(gòu)成 執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)POIOF → lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達…)。5. 但由于射線對人體有害，因此射線的劑量應嚴加控制，且須切實加強安全防護措施 (工業(yè)現(xiàn)場一般不優(yōu)先考慮使用核輻射式物位計)[教學目的要求]：了解電動的工作原理、控制閥的選擇和安裝掌握氣動控制閥的結(jié)構(gòu)和工作原理、氣動控制閥的流量特性[教學重點]： 氣動控制閥的結(jié)構(gòu)和工作原理、氣動控制閥的流量特性[教學難點]： 電動的工作原理、控制閥的選擇和安裝[教學時數(shù)]：3[教學內(nèi)容]：第五章 執(zhí)行器 概述執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇) 電機－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計算機）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應變化，從而達到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。 電容式物位計 特點和要求 電容式物位計可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。 漩渦流量計 （了解） 質(zhì)量流量計 （了解） 物位檢測及變送器 差壓式液位計 基本工作原理 ΔP=ρgH 零點遷移的目的：使H＝0時，變送器輸出為Iomin（如4mA）零點遷移 ΔP=ρ1gH ΔP=ρ1gH ρ2g（h2h1） ΔP=ρ1gH +ρ1gh1 無遷移 負遷移 遷移量： ρ2g（h2h1） 正遷移 遷移量： ρ1gh1 結(jié)論：差壓式液位變送器，事實上就是一個差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。 液體流量測量時的修正 如果某轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子高度為h，如果介質(zhì)為20的℃水，則流量qv0與h的關(guān)系滿足： 式中：qv0為用水標定時的流量刻度 ρw為水的密度 如果介質(zhì)不是20的℃水，則流量qvf與h的關(guān)系滿足： qvf和ρf分別為被測介質(zhì)的實際流量和密度 如果被測介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認為φ是常數(shù)，則有 刻度流量實際流量修正系數(shù)氣體流量測量時的修正 假設實際被測氣體的密度為ρf，因此被測流體流量Qf與指示值Q0的關(guān)系是： 通常，氣體流量需要把它轉(zhuǎn)化成工業(yè)基準狀態(tài)（T0＝20℃＝293K，P0＝105Pa） 記被測時的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測流體對應標準狀態(tài)的體積流量為： 此時的密度ρf還是實際密度，由于測量的困難，也需要把它轉(zhuǎn)化成標態(tài)下的密度更為方便： 于是有修正公式 溫度單位是絕對溫標，壓力為絕對壓力。 ——流量修正由于轉(zhuǎn)子流量計在生產(chǎn)的時候，是在工業(yè)基準狀態(tài)（20℃，）下用水或空氣進行刻度的。轉(zhuǎn)子流量計一般只適用于就地指示。 ——流量方程轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系V為轉(zhuǎn)子的體積；ρt和ρf分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度；g為重力加速度；ΔP為轉(zhuǎn)子前后的壓差；A為轉(zhuǎn)子的最大截面積 轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當于節(jié)流式流量計的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并與轉(zhuǎn)子高度h成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計的流量公式可以表示為：