dcs及现场总线技术 第4章.pptVIP

DCS及现场总线技术 第4章 DCS控制算法及组态 4.1 PID控制算法 4.1.1 理想PID控制算法 离散PID控制算法可分为三类：位置算法、 增量算法、速度算法。 1.位置算法 4.1.2 控制度和采样周期 4.1.3 改进PID控制算法 1.积分算法的改进 积分分离法 它的基本思想是：当偏差大于某个规定的门限值 时，取消积分作用，从而使不至于过大；只有当偏差 较小时，才引入积分作用，以消除余差。 积分分离PID算法可以表示为： 4.2 复杂控制算法 4.2.1前馈控制 所谓前馈控制，实质上是一种对扰动按补偿原理进 行调节的开环控制系统。其特点是当扰动产生后，在被 控变量还未显示出变化之前，根据扰动作用的大小进行 调节，以补偿扰动作用对被控变量的影响。如果这种前 馈作用运用恰当，可以使被控变量不会因扰动作用而产 生偏差，比反馈控制要及时，并且不受系统滞后的影响。 4.2.2串级控制 串级控制系统的方框图如下图所示： 4.2.3 Smith预估补偿控制 Smith预估补偿器的表达式为： 4.2.4选择性控制 常用的选择器是高选器和低选器，它们通常有 两个或多个输入。低选器把低信号作为输出，用LS 表示；而高选器将高信号作为输出，用HS表示，即 4.2.5比值控制 1. 开环比值控制系统 2. 单闭环比值控制系统 3. 双闭环比值控制系统 4.2.6先进控制 先进控制算法是基于先进控制策略产生出的各种控 制算法。在工业生产过程中已成功应用的算法包括模型 预测控制、内模控制、模糊控制、神经网络控制和专家 控制等，其中模糊控制、神经网络控制和专家控制是智 能控制的组成部分。 先进控制策略如果应用得当则具有比常规PID更好 的控制效果，给企业带来显著的经济效益。 4.3 顺序控制算法 顺序控制是按照预先规定的顺序（逻辑关系），逐 步对各阶段进行信息处理的控制方法。顺序控制以逻辑 关系为前提，运算过程以逻辑运算为主，输出信息是二 进制的0、1或者通断等逻辑值，因此顺序控制又称为逻 辑控制。顺序控制系统可分为时间顺序、逻辑顺序和条 件顺序控制三类。 4.4 DCS控制算法的组态 4.4.1 DCS的控制功能模块 DCS是把各种控制算法编制成程序，并设计成模块 形式，称为功能块，功能块是最基本的算法单元。DCS 中有许多种不同的功能块。在控制功能块中，除各种PID 模块以外，通常还包括以下几种类型的功能块： 1. 运算类功能块。 2. 输入/输出功能块。 3. 通信功能块。 4. 转换类功能块。 5. 函数功能块。 6. 逻辑功能块。 控制器中能完成的基本功能都可以通过功能块组态 来完成。优化控制功能可以通过DCS中的高级编程语言 组态编程和功能块结合实现。 4.4.2 控制算法的组态及流程 1、INFI 90 系统的控制算法组态方法 下图为INFI 90系统的单回路控制组态图： 下图为INFI 90系统的串级控制组态图： 2. MACS的应用组态流程 1）前期准备工作 2）建立目标工程 3）系统设备组态 4）数据库组态 5）算法组态 6）图形、报表组态 7）编译生成 8）系统下装 3. MACS的控制组态方法 1）工程分析 2）建立工程 3）编辑数据库 4）系统设备组态 5）I/O设备组态 6） 算法组态 4．先进控制的组态方法 先进控制算法可以通过DCS中的高级语言编制相应的算法，通过其程序语言中的过程参数读、写语句同过程变量交互信息。 本章小结 本章介绍了数字PID控制算法及其改进算法，在此基础上对前馈控制、串级控制、Smith补偿控制等分别作了阐述。讲述了顺序控制的基本概念，针对描述顺序控制的梯形图以及编制方法作了相应的说明。 本章最后以不同时期的DCS系统为例，介绍了控制 算法在DCS中的实现方法以及组态过程。 * * —积分系数； —微分系数； 2.增量算法 PID控制增量算法为相邻两次采样时刻所计算的位 置值之差，即 3.速度算法 PID控制速度算法是增量算式除以采样周期T，即 控制度表明了直接数字控制与模拟连续控制在 控制品质上的差异程度。 模拟调节器的控制品质好于数字调节器，所以 控制度大于1，控制度越大，表示离散系统的控制品 质越差。 2）遇限削弱积分法 它的基本思想是：当控制量进入饱和区后，只 执行