【正文】 》 電子工業(yè)出版社l 翁維勤、周慶海 《 過程控制系統(tǒng)及工程 》 化學工業(yè)出版社l 王驥成、祝和云 《 化工過程控制工程 》 化學工程出版社1) 控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成 控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)控制指標控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)控制指標構成（四個環(huán)節(jié)）構成（四個環(huán)節(jié)） : 被控對象、測量變送、控制單元、執(zhí)行單元被控對象、測量變送、控制單元、執(zhí)行單元信號變量：信號變量： 被控變量被控變量 (Y)、測量變量、測量變量 (z)、設定值、設定值 (r)、偏差、偏差 (e)、 控制變量控制變量 (u)、操縱變量、操縱變量 (q)、擾動變量、擾動變量 (f)2) 控制系統(tǒng)性能指標 階躍響應性能指標 評價控制系統(tǒng)性能 偏差積分性能指標 指導控制系統(tǒng)整定①① 階躍響應性能指標階躍響應性能指標階躍響應曲線階躍響應曲線 a. 超調(diào)量（最大偏差）：超調(diào)量（最大偏差）： 超調(diào)量超調(diào)量 (最大動態(tài)偏差最大動態(tài)偏差 )是反映控制系統(tǒng)對干擾的瞬是反映控制系統(tǒng)對干擾的瞬間響應或瞬間偏離程度的衡量量，是衡量系統(tǒng)可間響應或瞬間偏離程度的衡量量，是衡量系統(tǒng)可行性的指標。 l 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng) (超調(diào)量超調(diào)量 )：： 描述式：定義：系統(tǒng)最大振幅與最終穩(wěn)態(tài)值之比的百分數(shù)。l 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)一般采用最大動態(tài)偏差（一般采用最大動態(tài)偏差（ A）作為衡量指標。定義：最大偏差在數(shù)值上定義為動態(tài)響應的最大振幅（定義：最大偏差在數(shù)值上定義為動態(tài)響應的最大振幅（B）與響應最終穩(wěn)態(tài)值（）與響應最終穩(wěn)態(tài)值（ C）之和的絕對值。描述式：描述式：l 衰減比：衰減比： 相鄰二波峰值之比。 過渡過程性質(zhì)： n1： 發(fā)散震蕩； n=1： 等幅震蕩； n1： 衰減震蕩 n=∞：非周期性控制過程描述式：l 恢復時間恢復時間 (τs)：： 過渡過程時間。 被控變量變化范圍達到保持在穩(wěn)定值的被控變量變化范圍達到保持在穩(wěn)定值的 177。之內(nèi)的時間點。新的穩(wěn)定值與設定值之差。過渡過程可能出現(xiàn)大的偏差隨時間推移，控制越趨嚴格。但是恢復時間較短。自衡：自動平衡、均衡。力。變。系統(tǒng)輸出流。量隨系統(tǒng)液位變化。 方框圖l 有自衡過程曲線 容量過程容量過程 多容過程多容過程 具有兩個或兩個以上容量設備構成的過程。l 多容過程的相互關系：多容過程的相互關系： a. 無相互影響多容過程無相互影響多容過程 b. 有相互影響多容過程有相互影響多容過程1) 無相互影響雙容過程無相互影響雙容過程單容過程方框圖雙容過程方框圖過程數(shù)學描述傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)一階特性一階特性二階特性二階特性容器 1容器 22）具有相互影響的雙容過程）具有相互影響的雙容過程 過程微分方程及拉氏變換過程微分方程及拉氏變換 方框圖傳遞函數(shù)（二液位相對于系統(tǒng)輸入傳遞函數(shù)（二液位相對于系統(tǒng)輸入 Qi）） 其中：其中： T1=A1R1 ， T2=A2R2 ， 影響因子：影響因子： A1R2 反向響應過程 系統(tǒng)對階躍信號的響應具有響應初期和響應終期系統(tǒng)對階躍信號的響應具有響應初期和響應終期的響應方向相反的性質(zhì)的響應方向相反的性質(zhì) l 反向響應曲線描述反向響應曲線描述lY1(s)、 Y2(s)：干擾作用下產(chǎn)生的二相反方向的響應曲線lY(s)：反向響應曲線 Y1(s)與 Y2(s)的合成曲線l 反向響應方框圖反向響應方框圖l 反向響應條件反向響應條件 ：： 相應初期有相應初期有 K2T1 K1 成立成立 l 反向響應數(shù)學描述反向響應數(shù)學描述例：鍋爐汽包水位對蒸汽輸出變化的響應 輸出流量增大輸出流量增大 ———— 汽包內(nèi)壓力減小汽包內(nèi)壓力減小 ———— 溶解于水中的溶解于水中的氣體體積膨脹氣體體積膨脹 ———— 液位上升（初期）液位上升（初期） ———— 水大量蒸發(fā)水大量蒸發(fā)———— 水位下降（終期）水位下降（終期）n液位變化分析 被控變量的選擇 以簡單控制系統(tǒng)為例控制系統(tǒng)方框圖：控制系統(tǒng)方框圖：l 過程工業(yè)被控參數(shù)過程工業(yè)被控參數(shù) ：： 溫度、壓力、流量、液位及成分等溫度、壓力、流量、液位及成分等l 被控變量分類被控變量分類 ：：216。 間接參數(shù)：與工藝要求的控制參數(shù)有關聯(lián)的其他參間接參數(shù)：與工藝要求的控制參數(shù)有關聯(lián)的其他參數(shù)。主要確定問題：252。操作變量252?？刂破骺刂埔?guī)律 及動作方式252。）盡可能選用直接參數(shù)作為被控變量。且易于測量、快速可靠的間接參數(shù)作為被控變量。參數(shù)（間接參數(shù)）作為被控變量構成控制系統(tǒng)。）所選用的被控變量應是獨立變量。動、靜態(tài)影響關系特性。）要考慮工藝合理性以及控制儀表生產(chǎn)水平。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。有利倍。于系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加。定性增加。點，可推得同樣的結論。 結論結論 3：干擾通道純滯后對控制質(zhì)量無影響：干擾通道純滯后對控制質(zhì)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。不影響系統(tǒng)余差。 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(diào)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 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(zhì)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