过程控制系统2012-5-学生用.ppt

过程控制系统 Dr . -ing L. Wang 讲授内容 上节课内容回顾 单回路控制系统的几个关键问题 PID控制原理 双容水槽 上节课内容回顾 - △Qi △u Ku △Q1 △h2 - 基于数据的建模方法 以时间或频率为自变量的实验曲线 开环系统 非参数模型 参数模型 最小二乘法 least-squares 过程工艺 被控值Y(t) U(t) 偏差值 E(t) 给定值R(t) 测量值Z(t) 控制器 检测与变送仪表 执行机构 被控过程 Q(t) 控制理论 仪表 单回路控制系统的几个关键问题 最简单，最基本，应用最广泛，最成熟 各种复杂控制系统设计和参数整定的基础 适用于 被控对象滞后时间较小 负载和干扰不大 控制质量要求不很高 系统结构 特点： 控制系统设计对设计人员的要求 了解生产过程的特点和生产操作的规律 知识体系完备，基础知识扎实 具有职业操守和经济意识 单回路控制系统的几个关键问题 基础过程控制 先进控制 优化 Data Information Knowledge Wisdom Data 根据工艺要求和控制目标确定系统变量 建立数学模型 确定控制方案 选择硬件设备 设备安装，调试，整定 选择控制算法 进行控制器软件 硬件设计 OK Revise 控制系统设计步骤 设计人员 单回路控制系统的几个关键问题 被控变量(controlled variables )的选择 选择不当，则不论组成什么样的控制系统，选择多么先进的过程检测控制仪表，都不能达到良好的控制效果 影响正常操作的因素很多，但并非都需加以控制。只有根据工艺要求，深入分析工艺过程，才能选择出合适、可测的工艺参数 单回路控制系统的几个关键问题 直接参数 即能直接影响生产过程控制目标(产量)的输出变量 以及安全运行的参数(如锅炉的水位控制) 选择与操作变量(manipulated variables )之间传递函数比较简单，动态和静态特性比较好的输出变量 　　 间接参数 选直接参数有困难时采用 (如用反应釜的温度控制 间接实现化学反应的质量控制) 兼顾工艺生产的合理性和仪表的现状 最好应与直接参数有某种单值函数关系 要有足够的灵敏度 单回路控制系统的几个关键问题 被控变量(controlled variables )的选择 选择与被控变量(controlled variables )之间关系密切的输入变量 作用效应快 对其它变量 的影响小(耦合) 可调节范围大 单回路控制系统的几个关键问题 控制变量(操作变量：manipulated variables)的选择 温度－热源变量 流量－阀开度 液位－流入流出口阀开度 单回路控制系统的几个关键问题 过程可控程度分析 分析方法在自动控制原理中已经学习过 表1.4－1的计算 由15组完成，王冰汇报 图1.4－2的编程 由8组完成，李博文汇报 图1.5－2的编程 由3组完成，王丹丹汇报 图1.5－3的编程 由3组完成，贾博竣汇报 图1.5－7的编程 由6组完成，徐静楠汇报 图1.5－9的编程 由6组完成，赵振杰汇报 Matlab 程序及其绘图 On-Line Measurement Options for Process Control Temperature Flow Pressure Level Composition Thermocouple （热电偶） Resistance temperature detector (电阻式温度检测器) Filled-system thermometer （充填式温度计） Bimetal thermometer （双金属温度计） Pyrometer（高温表） ---total radiation （全辐射式） ---photoelectric （光电式） -ratio（比例，比率） Laser (激光) Surface acoustic wave (表面声波) Semiconductor (半导体) orifice (孔板) venturi (文丘里管) rotameter (旋转流量计) Turbine(涡轮） vortex-shedding （涡街流量计） Ultrasonic (超声波） magnetic (电磁） thermal mass (热式） Coriolis (科里奥利） Target (靶式流量计） Liquid columa (液柱） elastic element (弹性元件） ---bourdon tube （波登管）