化工仪表及自动化 化工、食品、制药、环境、轻工、生物等工艺类专业适用 教学课件 作者 林德杰 第6章 简单控制系统.pptVIP

图6-30　锅炉汽包液位控制系统 在应用临界比例度法整定控制器参数时还需注意以下几点： 1)工艺上不允许出现等幅振荡的系统不能应用该方法进行参数整定。2)对于临界比例度很小的系统不使用，因为比例度小，意味着调节阀不是全开就是全关，被控变量容易超出允许的范围。3)在某些情况下，即使将比例度调至最小，系统仍然不能出现等幅振荡，此时就可将最小的比例度认为是临界比例度。 图6-16　临界振荡过程 例6-1　采用临界比例度法整定某控制系统时，通过观察得到临界比例度δk=50%，临界周期Tk=5min，试确定控制器采用P、PI和PID控制规律时的各自参数。解：已知δk=50%，Tk=5min，利用表6-3所示的计算公式可分别求得在P、PI和PID控制规律时的参数如下： 表6-3　临界比例度法参数整定计算公式 6.6.2　衰减曲线法 衰减曲线法的具体步骤如下： 1)先将控制器的TI置于最大(TI=∞)，TD置于最小(TD=0)，调节δ至适当位置，待系统稳定后，将系统投入运行。2)将δ逐步减少(比例放大系数KP逐渐增加)，直至系统产生如图6-17所示的4∶1衰减曲线(对于10∶1衰减曲线法则需要产生如图6-18所示的10∶1衰减曲线)，记录此时的比例度δs和衰减振荡周期Ts(对于10∶1衰减曲线法则需要记录曲线达到第一个波峰时的响应时间Tr)。3)根据δs和Ts(或Tr)，并结合表6-4(对于10∶1衰减曲线法使用表6-5)所示的经验公式计算出控制器的具体参数值。 4)将计算所得δ、TI、TD之值设置在控制器上，按照“先P后I最后D”的步骤投入运行，然后观察运行曲线，如不理想，可再对参数进行适当调整。 6.6.2　衰减曲线法 在使用衰减振荡法整定控制器参数时需注意以下两点： 1)对于大多数控制系统，4∶1衰减过程被认为是最优的衰减过程，如4∶1衰减过程不能满足衰减的速度，可以采用10∶1衰减过程。2)对于反应较快的系统，如流量、管道压力及小容量的液位控制等，要记录4∶1的衰减曲线比较困难，一般以被控变量来回波动两次到达稳定作为4∶1衰减过程。 图6-17　4∶1衰减曲线 图6-18　10∶1衰减曲线 表6-4　4∶1衰减曲线法参数整定计算公式 表6-5　10∶1衰减曲线法参数整定计算公式 6.6.3　经验法 具体步骤如下： 1)先将控制器的TI置于最大(TI=∞)，TD置于最小(TD=0)，按照经验设定δ后(见表6-4)，将系统投入运行，观察系统的响应曲线，如曲线的超调量大，且趋向非周期过程，减少δ；若曲线振荡频繁，增大δ。2)固定δ，按照表6-4所列参数设置好TI后，投入积分作用，观察系统的响应曲线，如曲线的波动较大，减少TI，若曲线偏离给定值后长时间不回来，增加TI，直至获得较好的过渡过程曲线。3)固定δ和TI，按照表6-4所列参数设置好TD后，投入微分作用，观察系统的响应曲线，如曲线超调量大而衰减慢，增大TD，若曲线振荡得厉害，减少TD。 在使用经验法整定控制器参数时需注意以下几点： 1)一定要遵循“先P后I最后D”的步骤将控制器参数投入运行。2)对于同一个控制系统，不同的人可能会得到不同的控制器参数。3)待曲线稳定后，才能进行控制器参数的调整。 6.7　单回路控制系统的投运 1.准备工作2.系统投运 6.8　简单控制系统的分析与设计 6.8.1　蒸汽加热、物料温度控制系统的分析与设计6.8.2　喷雾式干燥设备控制系统的分析与设计6.8.3　精馏塔控制系统的分析与设计 6.8.1　蒸汽加热、物料温度控制系统的分析与设计 1.生产工艺简介2.系统设计 1.生产工艺简介 图6-19　蒸汽加热系统示意图 2.系统设计 (1)被控变量与操纵变量的选择(2)过程检测控制仪表的选用(3)控制器参数整定 6.8.2　喷雾式干燥设备控制系统的分析与设计 1.生产工艺概况2.控制方案的设计3.控制器参数整定 2.控制方案的设计 (1)被控参数的选择(2)控制参数的选择(3)检测控制仪表的选择 (1)被控参数的选择 图6-20　乳化物干燥过程工艺流程图 (3)检测控制仪表的选择 图6-21　温度控制系统及其框图a)控制系统流程图　b)控制系统组成框图 6.8.3　精馏塔控制系统的分析与设计 1.精馏塔的工艺指标及扰动分析2.精馏塔的控制方案 1.精馏塔的工艺指标及扰动分析 (1)工艺指标(2)扰动分析 图6-22　精馏塔的物料流程图 2.精馏塔的控制方案 存在三种可能： 1)工艺上对塔顶产品的成分有严格的控制要求，而塔底产品成分只要保持在一定范围内就可以了。2)工艺上对塔底产品的成分有严格的控制要求，而塔顶产品成分只要保持在一定范围内就可以了。3)工艺上对塔顶和塔底产品分别需要满足一定品质指标。 三