第三节单回路控制系统.pptVIP

第三节单回路控制系统第1页，共29页，星期日，2025年，2月5日液位检测变送器液位控制器设定值执行阀第2页，共29页，星期日，2025年，2月5日从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。单回路控制系统方框图的一般形式如下：第3页，共29页，星期日，2025年，2月5日根据控制论可知：对于反馈控制系统，要使系统能够稳定地工作，必须要构成负反馈。即：系统的开环放大倍数必须为负。正作用：输出信号随输入信号的增大而增大；（放大倍数为正）反作用：输出信号随输入信号的增大而减小；（放大倍数为负）二、正作用、反作用调节器的正作用：输出信号u随着被控量y的增大而增大；调节器的反作用：输出信号u随着被控量y的增大而减小；前例中：执行器+液位过程+检测变送+则调节器-气关式-+++气开式第4页，共29页，星期日，2025年，2月5日对上例进行改动其结构图如下：第5页，共29页，星期日，2025年，2月5日上例中：执行器+液位过程-检测变送+则调节器+气关式--+-气开式返回第6页，共29页，星期日，2025年，2月5日§5.2被控参数和控制参数的选择一、被控参数（被控量）的选择?是控制系统设计的一个重要内容。?恰当的选择对于稳定生产、提高产品产量和质量、节能、改善劳动条件保护环境卫生等具有决定性意义。?若选择不当，则无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，都不能达到预期的控制效果。1、选择的意义（P157）2、选择的方法(1)选直接参数即能直接发映生产过程产品质量和产量，以及安全运行的参数。(如锅炉的水位、蒸汽的温度等。)第7页，共29页，星期日，2025年，2月5日(2)选间接参数例：在化工生产中常用精馏塔将混合物分离为较纯组成的产品或中间产品控制目标（直接参数）：纯度或浓度浓度温度压力由于压力P不仅与分离纯度有关，而且影响塔的工作效率以及经济性，因而选择温度为间接参数。当选直接参数有困难时采用。第8页，共29页，星期日，2025年，2月5日间接参数的选择原则（P158）?必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。?间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。?间接参数要有足够的灵敏度。3、选择被控参数的一般原则（P158）?选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定作用的、可直接测量的工艺参数为被控量。?当不能用直接参数作为被控量时，应选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。?被控参数必须具有足够大的灵敏度。?被控参数的选取，必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能。第9页，共29页，星期日，2025年，2月5日二、控制参数（操纵量）的选择设单回路控制系统的框图如下图所示：以控制质量为依据，通过对过程静态特性、动态特性的分析，讨论控制参数选择的一般原则。1、过程静态特性的分析控制通道克服扰动的能力强，动态响应比扰动通道快。第10页，共29页，星期日，2025年，2月5日则被控量对扰动的闭环传递函数为：设传递函数分别为：由于系统是稳定的，则在单位阶跃扰动下系统的稳态值为：第11页，共29页，星期日，2025年，2月5日结论：第12页，共29页，星期日，2025年，2月5日2、过程动态特性的分析（1）过程扰动通道的动态特性的对控

制质量影响时间常数的影响：结论：第13页，共29页，星期日，2025年，2月5日延迟时间的影响：扰动作用点的位置：见下页图结论：结论：第14页，共29页，星期日，2025年，2月5日干扰从不同的位置进入控制系统等效于：第15页，共29页，星期日，2025年，2月5日（2）过程控制通道的动态特性对控制质量的影响可控性指标：衡量被控过程控制难易程度的指标，称为可控性指标。控制通道的影响：控制通道的时间常数太大，控制不及时；时间常数太小，容易导致系统振荡，甚至系统不稳定。控制通道的延迟环节对控制效果不利。过程的时间常数匹配：在选择控制通道时，使广义过程特性中的几个时间常数数值错开，减小中间的时间常数，可以提高可控性指标。第16页，共29页，星期日，2025年，2月5日3、根据过程特性选择控制参数的一般原则（P164）