《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案,過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表,過(guò)程,控制系統(tǒng),儀表,課件,教案 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成組成：組成：由一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)由一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。第第6 6章章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定LC206后續(xù)字母表示儀表功能后續(xù)字母表示儀表功能第第1位數(shù)字表示工段號(hào)位數(shù)字表示工段號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)第第1位字母表示被控參數(shù)位字母表示被控參數(shù)儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn) LC LTh過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)原理方框圖簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)原理方框圖熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC控制系統(tǒng)工藝流程圖控制系統(tǒng)工藝流程圖給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1.過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可簡(jiǎn)要?dú)w生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。2.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)工程安裝和儀表調(diào)校工程安裝和儀表調(diào)校調(diào)節(jié)器參數(shù)整定調(diào)節(jié)器參數(shù)整定過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求2）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型3）設(shè)計(jì)控制方案）設(shè)計(jì)控制方案4）控制儀表選型）控制儀表選型5）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證其中控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。在其中控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。在設(shè)計(jì)控制方案時(shí)，關(guān)鍵的設(shè)計(jì)步驟是設(shè)計(jì)控制方案時(shí)，關(guān)鍵的設(shè)計(jì)步驟是被控變量與控被控變量與控制變量的選擇。制變量的選擇。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2被控變量與控制變量的選擇被控變量與控制變量的選擇6.2.2.1被控變量的選擇被控變量的選擇被被控控變變量量（被被控控參參數(shù)數(shù)）生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程中中希希望望借借助助自自動(dòng)動(dòng)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)保保持持恒恒定定（或或按按一一定定規(guī)規(guī)律律變變化化）的的工藝參數(shù)。工藝參數(shù)。合合理理選選擇擇被被控控變變量量，關(guān)關(guān)系系到到生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝能能否否穩(wěn)穩(wěn)定定操作、保證質(zhì)量、保證安全。操作、保證質(zhì)量、保證安全。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1 儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng) LC LTh被控變量的選擇原則：被控變量的選擇原則：1、將工藝要求控制的工藝參數(shù)直接作為被控變將工藝要求控制的工藝參數(shù)直接作為被控變量。量。工工藝藝要要求求儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽液液位位穩(wěn)穩(wěn)定定，那那么么就就應(yīng)應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)以以儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽液液位位為為被被控控變變量量的的控控制制系統(tǒng)。系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2 換熱器出口溫度控制系統(tǒng)換熱器出口溫度控制系統(tǒng)工工藝藝要要求求出出口口溫溫度度為為定定值值，那那么么設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的控控制制系系統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2、直直接接工工藝藝參參數(shù)數(shù)不不能能作作為為被被控控變變量量時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)選選擇擇與與直直接接工工藝藝參參數(shù)數(shù)有有單單值值函函數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系的的間間接接工工藝藝參參數(shù)數(shù)作為被控變量。作為被控變量。例例3 化化工工精精餾餾產(chǎn)產(chǎn)品品的的純純度控制度控制如如圖圖是是苯苯甲甲苯苯混混合合液液的精餾過(guò)程。的精餾過(guò)程。精精餾餾工工藝藝是是利利用用被被分分離離物物中中各各組組分分氣氣化化溫溫度度不不同同，通過(guò)加熱，將各組分分離。通過(guò)加熱，將各組分分離。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章工工藝藝要要求求塔塔頂頂或或塔塔底底餾餾出出物物達(dá)達(dá)到到規(guī)規(guī)定定的的純純度度。按按被被控控變變量量的的選選擇擇原原則則1，應(yīng)應(yīng)將將塔塔頂頂或或塔塔底底餾餾出出物物的的組組分分作作為為被被控控變變量量。但但是是，沒(méi)沒(méi)有有合合適適的的檢檢測(cè)測(cè)儀儀表表能在線檢測(cè)餾出物的純度。能在線檢測(cè)餾出物的純度。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯由于純度不能作為直接由于純度不能作為直接被控變量，只能找間接被控被控變量，只能找間接被控變量。經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，變量。經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，塔塔內(nèi)壓力內(nèi)壓力和和塔內(nèi)溫度塔內(nèi)溫度都和餾出都和餾出物純度有單值關(guān)系，可以選物純度有單值關(guān)系，可以選擇其中一個(gè)作為被控變量。擇其中一個(gè)作為被控變量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3、被控變量必須有足夠大的靈敏度、被控變量必須有足夠大的靈敏度分別做塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度對(duì)餾出物純度的影響分別做塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度對(duì)餾出物純度的影響試驗(yàn)，如做塔內(nèi)溫度或壓力與苯純度的關(guān)系試驗(yàn)。試驗(yàn)，如做塔內(nèi)溫度或壓力與苯純度的關(guān)系試驗(yàn)。可見壓力和溫度都與苯的純度呈單值關(guān)系，且靈可見壓力和溫度都與苯的純度呈單值關(guān)系，且靈敏度都較大，都可以作為被控變量。敏度都較大，都可以作為被控變量。壓力固定壓力固定溫度固定溫度固定過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章4、選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性。選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性。從從工工藝藝合合理理性性考考慮慮，塔塔內(nèi)內(nèi)壓壓力力應(yīng)應(yīng)按按最最佳佳分分離離效效率率控制。因此，選擇塔內(nèi)溫度代表純度作被控變量。控制。因此，選擇塔內(nèi)溫度代表純度作被控變量。由由于于精精餾餾塔塔很很高高，溫溫度度分分布布不不均均勻勻。塔塔頂頂溫溫度度表表示示塔塔頂頂產(chǎn)產(chǎn)品品純純度度較較準(zhǔn)準(zhǔn)確確，塔塔底底溫溫度度表表示示塔塔底底產(chǎn)產(chǎn)品品純純度度較較準(zhǔn)準(zhǔn)確確。若若設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)一一個(gè)個(gè)溫溫控控系系統(tǒng)統(tǒng)，只只能能保保證證塔塔頂頂或或塔塔底底一一端端的的產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量。TT過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章被控變量的選擇原則總結(jié)：被控變量的選擇原則總結(jié)：1、將工藝要求控制的參數(shù)直接作為被控變量。將工藝要求控制的參數(shù)直接作為被控變量。2、直接工藝參數(shù)不能作為被控變量時(shí)，應(yīng)選擇、直接工藝參數(shù)不能作為被控變量時(shí)，應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)作與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)作為被控變量。為被控變量。3、被控變量必須有足夠大的靈敏度。、被控變量必須有足夠大的靈敏度。4、選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性。選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2.2控制變量選擇控制變量選擇把把用用來(lái)來(lái)克克服服干干擾擾對(duì)對(duì)被被控控變變量量的的影影響響、實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)控控制制作作用用的的變變量量稱稱為為控控制制變變量量或或操操縱縱變變量量。最最常常見見的的操操縱縱變變量量是是介介質(zhì)質(zhì)的的流流量量，也也有有轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速、電電壓壓、電電流流等等操操縱變量?？v變量。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制變量的選擇步驟：控制變量的選擇步驟：1、被控變量選定以后，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行分析，、被控變量選定以后，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行分析，找出所有影響被控變量的因素。找出所有影響被控變量的因素。2、將影響被控變量的因素分類：可控的、不、將影響被控變量的因素分類：可控的、不可控的；主要的、次要的?？煽氐模恢饕?、次要的。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC如圖，影響物料出如圖，影響物料出口溫度的變量有：口溫度的變量有：載熱載熱介質(zhì)溫度、流量，被加介質(zhì)溫度、流量，被加熱物料入口溫度、流量，熱物料入口溫度、流量，熱交換器換熱條件等。熱交換器換熱條件等。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q在在諸諸多多影影響響被被控控變變量量的的因因素素中中選選擇擇一一個(gè)個(gè)對(duì)對(duì)被被控控變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量。變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量。q其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾被控變量被控變量影響變量影響變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章通過(guò)分析對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)的影響，可以確通過(guò)分析對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)的影響，可以確定選擇控制變量的原則。定選擇控制變量的原則。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的傳函框圖為：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的傳函框圖為：X(s)Gc(s)Gv(s)Gf(s)Y(s)F(s)Go(s)Gm(s)X(s)Gc(s)Gv(s)Gf(s)Y(s)F(s)Go(s)Gm(s)框圖標(biāo)準(zhǔn)化：框圖標(biāo)準(zhǔn)化：過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章1對(duì)象靜態(tài)特性（即放大倍數(shù)）對(duì)控制品質(zhì)對(duì)象靜態(tài)特性（即放大倍數(shù)）對(duì)控制品質(zhì)的影響的影響為推導(dǎo)方便，為推導(dǎo)方便，令：令：Gm(s)=1，Gv(s)=1將框圖簡(jiǎn)化為：將框圖簡(jiǎn)化為：Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)X(s)Gc(s)Gv(s)Gf(s)Y(s)F(s)Go(s)Gm(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 被控參數(shù)被控參數(shù)y(t)受給定信號(hào)受給定信號(hào)x(t)和干擾信號(hào)和干擾信號(hào)f(t)的共的共同影響，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：同影響，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：干擾通道干擾通道控制通道控制通道 Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)帶入系統(tǒng)的偏差式：帶入系統(tǒng)的偏差式：E(s)=X(s)-Y(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章得：得：系統(tǒng)偏差由系統(tǒng)偏差由控制通道偏差控制通道偏差和和干擾通道偏差干擾通道偏差組成。組成。Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)E(s)=X(s)-Y(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章Gc(s)=Kc、Go(s)=Ko/(To s+1)、Gf(s)=Kf /(Tf s+1)得得 Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)設(shè)設(shè)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章vK0越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小；越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越??；vKf越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。結(jié)結(jié)論論：在在諸諸多多影影響響變變量量中中，應(yīng)應(yīng)選選放放大大系系數(shù)數(shù)大大的的變量作為控制變量。變量作為控制變量。討論：討論：Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響對(duì)象動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響1）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響設(shè)：設(shè)：Gc(s)=Kc、Go(s)=Ko/(To s+1)、Gf(s)=Kf /(Tf s+1)Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)得：得：過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章討論：討論：（1）干擾通道的慣性因子（干擾通道的慣性因子（Tf s+1）使干擾作）使干擾作用用緩慢。緩慢。Tf 越大，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越大，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越有利于控制。越有利于控制。Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章（2）干干擾擾進(jìn)進(jìn)入入系系統(tǒng)統(tǒng)的的位位置置離離被被控控變變量量檢檢測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)越遠(yuǎn)，則越遠(yuǎn)，則Tf 越大，越大，對(duì)被控變量的影響越慢對(duì)被控變量的影響越慢。Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例：某某控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，干干擾擾f1、f2、f3分分別別在在三三個(gè)個(gè)位置進(jìn)入系統(tǒng)。對(duì)被控變量的影響為位置進(jìn)入系統(tǒng)。對(duì)被控變量的影響為上試整理后可知：上試整理后可知：f1(t)通道短，對(duì)被控變量影響通道短，對(duì)被控變量影響快；當(dāng)控制作用見效時(shí)，被控變量已經(jīng)變化很大?？?；當(dāng)控制作用見效時(shí)，被控變量已經(jīng)變化很大。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章f3(t)通道慣性大，對(duì)被控變量影響速度慢通道慣性大，對(duì)被控變量影響速度慢，對(duì)對(duì)動(dòng)態(tài)偏差影響較小。動(dòng)態(tài)偏差影響較小。v因此，干擾離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，干擾通道因此，干擾離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，干擾通道的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越小。的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越小。yty1(t)y1k(t)yty2k(t)y2(t)ty3k(t)y3(t)y過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章f 使干擾對(duì)被控變量的影響推遲使干擾對(duì)被控變量的影響推遲f 時(shí)間時(shí)間，則控則控制作用也推遲制作用也推遲f 時(shí)間時(shí)間，整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲f 時(shí)間時(shí)間，控制品質(zhì)未變?？刂破焚|(zhì)未變。v干擾通道純滯后干擾通道純滯后f 不影響控制質(zhì)量。不影響控制質(zhì)量。f s中，若中，若Gf(s)含有含有e Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響控制通道分純控制通道和共用控制通道：控制通道分純控制通道和共用控制通道：Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)Gc(s)Gf(s)Go1(s)X(s)Y(s)F(s)Go2(s)純控制通道純控制通道共用控制通道共用控制通道過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v純控制通道純控制通道G01的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)T01增大，會(huì)使控制速增大，會(huì)使控制速度變慢，最大偏差增大。度變慢，最大偏差增大。Gc(s)Gf(s)Go1(s)X(s)Y(s)F(s)Go2(s)yk(t)開環(huán)時(shí)被控變量階躍響應(yīng)開環(huán)時(shí)被控變量階躍響應(yīng)y1(t)T01較小時(shí)被控變量控制曲線較小時(shí)被控變量控制曲線y2(t)T01較大時(shí)被控變量控制曲線較大時(shí)被控變量控制曲線ty2(t)yk(t)y1(t)y過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 Gc(s)Gf(s)Go1(s)X(s)Y(s)F(s)Go2(s)v控制、干擾共用通道控制、干擾共用通道G02中中T02的大小不影響最的大小不影響最大偏差。大偏差。因此，控制通道的時(shí)間常數(shù)因此，控制通道的時(shí)間常數(shù)T0 小一些好，使小一些好，使控制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制。控制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v純控制通道純控制通道G01的純滯后的純滯后01使控制作用滯后使控制作用滯后01到達(dá)，造成控制偏差增大。到達(dá)，造成控制偏差增大。Gc(s)Gf(s)Go1(s)X(s)Y(s)F(s)Go2(s)yk(t)tyy(t)01y01(t)yk(t)開環(huán)時(shí)被控變量階躍響應(yīng)開環(huán)時(shí)被控變量階躍響應(yīng)y(t)無(wú)無(wú)01時(shí)被控變量控制曲線時(shí)被控變量控制曲線y01(t)有有01時(shí)被控變量控制曲線時(shí)被控變量控制曲線過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v控制、干擾共用通道控制、干擾共用通道G02的純滯后使干擾作用滯的純滯后使干擾作用滯后后02產(chǎn)生，控制作用再滯后產(chǎn)生，控制作用再滯后02到達(dá)，也造成控制偏到達(dá)，也造成控制偏差增大。差增大。因此，控制通道純滯后因此，控制通道純滯后0越小越好。越小越好。yk(t)ty2 20202y02(t)Gc(s)Gf(s)Go1(s)X(s)Y(s)F(s)Go2(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制變量的選擇原則總結(jié)：控制變量的選擇原則總結(jié)：1、控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常數(shù)小、控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常數(shù)小、純滯后越小越好。純滯后越小越好。2、控制變量應(yīng)是工藝上允許控制的變量，并、控制變量應(yīng)是工藝上允許控制的變量，并且要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。且要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1中中，影影響響儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽液液位位的的主主要要因因素素有有：液液體體流流入入量量和和液液體體流流出出量量。這這兩兩個(gè)個(gè)變變量量影影響響力力相相當(dāng)當(dāng)，根根據(jù)據(jù)工工藝藝要要求求，液液體體流流出出量量可可控控。故故選選液液體體流流出出量量作作為為控控制變量。制變量。QiQo LC LTh過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2中中，影影響響出出口口溫溫度度的的主主要要因因素素有有：載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)溫溫度度、載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)流流量量、冷冷物物料料溫溫度度、冷冷物物料料流流量量等等。顯顯然然，載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)流流量量影影響響力力最最大大且且可可控控。故故選選載載熱熱介質(zhì)流量作為控制變量。介質(zhì)流量作為控制變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TCQrQiTiTr過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例3中中，若若選選擇擇塔塔底底溫溫度度作作為為被被控控變變量量。那那么么，影響靈敏板溫度影響靈敏板溫度T靈靈的因素主要有：的因素主要有：TT進(jìn)料的流量（進(jìn)料的流量（Q入入）、）、進(jìn)料的成分（進(jìn)料的成分（x入入）、）、進(jìn)料的溫度（進(jìn)料的溫度（T入入），），回流的流量（回流的流量（Q回回）、）、回流的溫度（回流的溫度（T回回），），加熱蒸汽流量（加熱蒸汽流量（Q蒸蒸）、）、冷凝器冷卻溫度等。冷凝器冷卻溫度等。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類：這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類：回流量和蒸汽流量為可控因素回流量和蒸汽流量為可控因素其它基本為不可控因素其它基本為不可控因素 TT 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?、蒸蒸汽汽流流量量對(duì)對(duì)塔塔底底溫溫度度影影響響比比回回流流量量對(duì)對(duì)塔塔底底溫溫度度影影響響更更迅迅速速、更更顯著。顯著。2、從從節(jié)節(jié)能能角角度度考考慮慮，控控制制蒸蒸汽汽流流量量比比控控制制回回流量消耗的能量少。流量消耗的能量少。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。TT過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章再沸器再沸器回流回流QL塔底產(chǎn)品塔底產(chǎn)品QW精精 餾餾 塔塔 T2C T2T T1C蒸汽蒸汽QS進(jìn)料進(jìn)料F塔頂產(chǎn)品塔頂產(chǎn)品QDu2 T1T冷凝器冷凝器回流罐回流罐如果對(duì)塔頂和塔底產(chǎn)品成分都要控制，可分別設(shè)如果對(duì)塔頂和塔底產(chǎn)品成分都要控制，可分別設(shè)塔頂溫度控制系統(tǒng)和塔底溫度控制系統(tǒng)。但需要采取塔頂溫度控制系統(tǒng)和塔底溫度控制系統(tǒng)。但需要采取解耦措施。解耦措施。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3變送器、執(zhí)行器及控制器的選擇變送器、執(zhí)行器及控制器的選擇被控變量、控制變量選定后，就可以確定變送被控變量、控制變量選定后，就可以確定變送器、執(zhí)行器及控制器的型號(hào)規(guī)格了。器、執(zhí)行器及控制器的型號(hào)規(guī)格了。6.2.3.1傳感器、變送器選擇傳感器、變送器選擇1確定傳感器的類型、量程與精度等級(jí)確定傳感器的類型、量程與精度等級(jí)根據(jù)工藝狀況確定傳感器的類型和量程，然后根據(jù)工藝狀況確定傳感器的類型和量程，然后根據(jù)工藝要求計(jì)算精度要求。根據(jù)工藝要求計(jì)算精度要求。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2確定變送器的響應(yīng)速度確定變送器的響應(yīng)速度根據(jù)被測(cè)量的變化速度選擇變送器的響應(yīng)速度。根據(jù)被測(cè)量的變化速度選擇變送器的響應(yīng)速度。若被測(cè)量變化快而變送器反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。若被測(cè)量變化快而變送器反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。ty(t)0 x(t)TmTm0y(t)x(t)t熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 PHT LT LC PHC中和槽中和槽貯酸槽貯酸槽l04確定變送器是否需要對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行校正、確定變送器是否需要對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行校正、補(bǔ)償、噪聲抑制、線性化等特別功能。補(bǔ)償、噪聲抑制、線性化等特別功能。3確定變送器安裝點(diǎn)確定變送器安裝點(diǎn)合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成純滯后合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成純滯后0如圖如圖6.15 PH值控制系統(tǒng)中，值控制系統(tǒng)中，PHT安裝點(diǎn)太遠(yuǎn)。安裝點(diǎn)太遠(yuǎn)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3.2執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器的選擇1調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇正常工況下，調(diào)節(jié)閥的工作開度應(yīng)在正常工況下，調(diào)節(jié)閥的工作開度應(yīng)在15%85%區(qū)間。據(jù)此原則計(jì)算控制閥的口徑尺寸。區(qū)間。據(jù)此原則計(jì)算控制閥的口徑尺寸。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取，按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取，保持控制系統(tǒng)的保持控制系統(tǒng)的總放大倍數(shù)在工作范圍內(nèi)盡可能恒定?？偡糯蟊稊?shù)在工作范圍內(nèi)盡可能恒定。3調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇控制信號(hào)中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥的復(fù)位位置能使：控制信號(hào)中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥的復(fù)位位置能使：人員設(shè)備處于安全狀態(tài)人員設(shè)備處于安全狀態(tài)避免產(chǎn)生不合格產(chǎn)品避免產(chǎn)生不合格產(chǎn)品減少原料浪費(fèi)減少原料浪費(fèi)其中，人員設(shè)備處于安全狀態(tài)是首要原則。其中，人員設(shè)備處于安全狀態(tài)是首要原則。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3.3調(diào)節(jié)器正反作用的選擇調(diào)節(jié)器正反作用的選擇負(fù)負(fù)反反饋饋控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的控控制制作作用用應(yīng)應(yīng)與與干干擾擾對(duì)對(duì)被被控控變變量的作用方向相反，才能使被控變量回到給定值。量的作用方向相反，才能使被控變量回到給定值。在在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)負(fù)負(fù)反反饋饋控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)框框圖圖中中，假假定定控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中各各環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)的的信信號(hào)號(hào)傳傳遞遞不不改改變變方方向向，控控制制器器的的給給定定輸輸入減去測(cè)量輸入就構(gòu)成系統(tǒng)負(fù)反饋。入減去測(cè)量輸入就構(gòu)成系統(tǒng)負(fù)反饋。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章但實(shí)際上執(zhí)行器和對(duì)象環(huán)節(jié)的信號(hào)傳遞有可能但實(shí)際上執(zhí)行器和對(duì)象環(huán)節(jié)的信號(hào)傳遞有可能改變方向，如果不做調(diào)整，會(huì)使負(fù)反饋系統(tǒng)變成正改變方向，如果不做調(diào)整，會(huì)使負(fù)反饋系統(tǒng)變成正反饋，不但不起控制作用，還會(huì)破壞生產(chǎn)的穩(wěn)定。反饋，不但不起控制作用，還會(huì)破壞生產(chǎn)的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)器正、反作用調(diào)整就是調(diào)整控制器，使之調(diào)節(jié)器正、反作用調(diào)整就是調(diào)整控制器，使之處于處于測(cè)量減給定測(cè)量減給定狀態(tài)或是狀態(tài)或是給定減測(cè)量給定減測(cè)量狀態(tài)。狀態(tài)。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章為了方便確定系統(tǒng)的負(fù)反饋狀態(tài)，要引入作用為了方便確定系統(tǒng)的負(fù)反饋狀態(tài)，要引入作用方向的概念。所謂方向的概念。所謂作用方向作用方向，是指某環(huán)節(jié)輸入變化，是指某環(huán)節(jié)輸入變化后，輸出的變化方向。后，輸出的變化方向。當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，稱當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，稱該環(huán)節(jié)為該環(huán)節(jié)為“正作用正作用”；反之，稱為反之，稱為“反作用反作用”。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值正、反作用的定義正、反作用的定義過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q氣開閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用氣開閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用q被控對(duì)象有正作用、有反作用被控對(duì)象有正作用、有反作用q控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：正作用：測(cè)量值正作用：測(cè)量值給定值給定值反作用：給定值反作用：給定值測(cè)量值測(cè)量值 按此定義：按此定義：q變送器都是正作用變送器都是正作用偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾測(cè)量值測(cè)量值過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 為了保證控制系統(tǒng)負(fù)反饋，控制器設(shè)置了正、為了保證控制系統(tǒng)負(fù)反饋，控制器設(shè)置了正、反作用切換開關(guān)。負(fù)反饋簡(jiǎn)單判定方法：反作用切換開關(guān)。負(fù)反饋簡(jiǎn)單判定方法：閉合回路閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。反作用反作用正作用正作用正作用正作用正作用正作用給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾測(cè)量測(cè)量值值過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻燃料壓力負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻燃料壓力燃料流量燃料流量爐溫爐溫出料溫度出料溫度TT輸出輸出 TC測(cè)量輸入測(cè)量輸入 TC輸出輸出閥關(guān)小閥關(guān)小爐溫爐溫出料溫度出料溫度TTTC反反正正正正正正燃料燃料出料出料進(jìn)料進(jìn)料控制器反作用：控制器反作用：給定給定測(cè)量測(cè)量 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗(yàn)證：負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量液位液位 LT輸出輸出 LC測(cè)量測(cè)量輸入輸入LC輸出輸出閥開大閥開大出料量出料量液位液位LTLCM正正正正正正反反出料出料進(jìn)料進(jìn)料控制器正作用：控制器正作用：測(cè)量測(cè)量給定給定過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章MTTTC蒸汽蒸汽進(jìn)料進(jìn)料排水排水加熱加熱換熱器換熱器出料出料q例例3：加熱換熱器出口溫度控制系統(tǒng)：加熱換熱器出口溫度控制系統(tǒng)偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾正作用正作用反作用反作用正作用正作用正作用正作用+測(cè)量值測(cè)量值過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章MTTTC冷水冷水進(jìn)料進(jìn)料排水排水冷卻冷卻換熱器換熱器出料出料q偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾+正作用正作用正作用正作用反作用反作用正作用正作用-測(cè)量值測(cè)量值例例4：冷卻換熱器出口溫度控制系統(tǒng)：冷卻換熱器出口溫度控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇為為保保證證控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)達(dá)達(dá)到到預(yù)預(yù)期期的的品品質(zhì)質(zhì)指指標(biāo)標(biāo)，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)對(duì)象的特性和工藝要求選擇合適的控制規(guī)律。對(duì)象的特性和工藝要求選擇合適的控制規(guī)律。控制控制器的器的控制規(guī)律控制規(guī)律即即控制控制器的輸出增量與輸入器的輸出增量與輸入偏差之間的函數(shù)關(guān)系：偏差之間的函數(shù)關(guān)系：u=f(e)給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象控制變量控制變量被控變量被控變量干擾干擾u e過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析要正確選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須了解各調(diào)節(jié)規(guī)要正確選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須了解各調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響。調(diào)節(jié)過(guò)程的主要品質(zhì)指標(biāo)：律對(duì)控制品質(zhì)的影響。調(diào)節(jié)過(guò)程的主要品質(zhì)指標(biāo)：衰減率衰減率反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性振蕩頻率振蕩頻率反映調(diào)節(jié)速度反映調(diào)節(jié)速度余差余差反映穩(wěn)態(tài)精度反映穩(wěn)態(tài)精度最大動(dòng)態(tài)偏差最大動(dòng)態(tài)偏差反映動(dòng)態(tài)精度反映動(dòng)態(tài)精度yry1y3Cy()TtA過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律是位式是位式調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律。位式調(diào)節(jié)下，根據(jù)偏差位式調(diào)節(jié)下，根據(jù)偏差 e 的正、負(fù)，的正、負(fù)，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器輸輸出只有兩個(gè)位置：出只有兩個(gè)位置：0或或100%。被控參數(shù)不能穩(wěn)定在。被控參數(shù)不能穩(wěn)定在給定值上。如電加熱爐的位式控制過(guò)程：給定值上。如電加熱爐的位式控制過(guò)程：tTTHTLtp加熱功率加熱功率過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章要要使使控控制制過(guò)過(guò)程程平平穩(wěn)穩(wěn)準(zhǔn)準(zhǔn)確確，必必須須使使控控制制器器的的輸輸出出能連續(xù)變化，即采用能連續(xù)變化，即采用PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。6.3.1.1比例（比例（P）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響比比例例調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)輸輸出出變變化化u(t)與與輸輸入入偏偏差差e(t)成成比比例例關(guān)關(guān)系：系：u(t)=Kc e(t)比比例例帶帶P是是放放大大倍倍數(shù)數(shù)Kc的的倒倒數(shù)數(shù)，其其大大小小決決定定比比例控制作用的強(qiáng)弱。例控制作用的強(qiáng)弱。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例 自力式水位比例控制系統(tǒng)自力式水位比例控制系統(tǒng)如如果果某某時(shí)時(shí)刻刻Q2加加大大，造造成成水水位位下下降降，則則浮浮球球帶帶動(dòng)活塞提高，使動(dòng)活塞提高，使Q1加大阻止水位下降。加大阻止水位下降。杠桿杠桿a、b之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。如果如果P=a/b越小，活塞越小，活塞動(dòng)作幅度越大，則調(diào)節(jié)作用動(dòng)作幅度越大，則調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)。越強(qiáng)。uq比例帶比例帶P對(duì)控制過(guò)程的影響分析對(duì)控制過(guò)程的影響分析過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 振振蕩蕩逐逐漸漸加加劇劇PPPPPhhhhh P減減小小，控控制制過(guò)過(guò)程程曲曲線線振蕩周期縮短。振蕩周期縮短。P越越大大，控控制制過(guò)過(guò)程程曲曲線線越越平平穩(wěn)穩(wěn)，但但控控制制過(guò)過(guò)程程時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，余差也越大。間越長(zhǎng)，余差也越大。P太小，呈等幅振蕩，太小，呈等幅振蕩，這時(shí)的比例度稱為臨界這時(shí)的比例度稱為臨界比例度比例度Pmin，振蕩頻率，振蕩頻率稱為臨界振蕩頻率稱為臨界振蕩頻率M過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v 比例調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)，控制結(jié)果控制結(jié)果存在靜差。存在靜差。比比例例調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)的的靜靜差差，隨隨比比例例度度的的增增大大而而增增大大，P越越小小，控控制制作作用用越越強(qiáng)強(qiáng)、余余差差越越小小、系系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)越越快、系統(tǒng)穩(wěn)定性越小?？?、系統(tǒng)穩(wěn)定性越小。對(duì)定值控制系統(tǒng)的給定值變化實(shí)現(xiàn)有差跟蹤。對(duì)定值控制系統(tǒng)的給定值變化實(shí)現(xiàn)有差跟蹤。yrCy()t過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1.2 積分與比例積分調(diào)節(jié)對(duì)控制質(zhì)量的影響積分與比例積分調(diào)節(jié)對(duì)控制質(zhì)量的影響1 1 積分調(diào)節(jié)（積分調(diào)節(jié)（I I）輸出變化量與輸入偏差輸出變化量與輸入偏差e的積分成正比。的積分成正比。TI 積分時(shí)間積分時(shí)間積分控制的特點(diǎn)：積分控制的特點(diǎn)：積積分分作作用用能能在在偏偏差差消消失失后后將將輸輸出出保保持持，故故能能消消除除余余差差。但但由由于于積積分分是是隨隨時(shí)時(shí)間間逐逐漸漸增增強(qiáng)強(qiáng)的的，控控制作用緩慢，故積分不單獨(dú)使用。制作用緩慢，故積分不單獨(dú)使用。ettu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2 比例積分調(diào)節(jié)（比例積分調(diào)節(jié)（PI）將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又能消除余差。能消除余差。若偏差是幅值為若偏差是幅值為e 的階躍干擾的階躍干擾ee ttu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q積分時(shí)間積分時(shí)間TI對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響yyyy1.TI太太小小，積積分分作作用用太太強(qiáng)強(qiáng)，系統(tǒng)振蕩劇烈。系統(tǒng)振蕩劇烈。2.TI適適當(dāng)當(dāng)，系系統(tǒng)統(tǒng)能能很很快快消消除余差。除余差。3.TI太太大大，積積分分作作用用太太弱弱，余差消除很慢。余差消除很慢。4.TI=，積分作用為零。，積分作用為零。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v 比例積分調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)比例積分調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)比比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)是是無(wú)無(wú)差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，控控制制結(jié)結(jié)果果能能消消除靜差。除靜差。TI增增大大，積積分分作作用用減減弱弱，TI=，積積分分作作用為零。用為零。積積分分作作用用會(huì)會(huì)使使系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定性性下下降降。TI越越小小，積積分分作作用用越越強(qiáng)強(qiáng)，被被控控變變量量振振蕩蕩加加劇劇，因因此此，加加積積分分后，比例帶要適當(dāng)加大。后，比例帶要適當(dāng)加大。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 6.3.1.3比例微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響比例微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響TD 微分時(shí)間微分時(shí)間 理想微分理想微分1、微分控制（、微分控制（D）ettuq 微分控制的特點(diǎn)：微分控制的特點(diǎn)：微微分分能能在在偏偏差差剛剛出出現(xiàn)現(xiàn)、幅幅值值很很小小但但速速度度較較大大時(shí)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生生強(qiáng)強(qiáng)烈烈的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用，加加快快系系統(tǒng)統(tǒng)的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)速速度度。但但微微分分對(duì)靜態(tài)偏差無(wú)控制作用，因此不能單獨(dú)使用。對(duì)靜態(tài)偏差無(wú)控制作用，因此不能單獨(dú)使用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2、比例微分控制（、比例微分控制（PD）理想的比例微分控制：理想的比例微分控制：理想的微分作用對(duì)高頻干理想的微分作用對(duì)高頻干擾太敏感，工業(yè)中常常使用實(shí)擾太敏感，工業(yè)中常常使用實(shí)際的比例微分作用：際的比例微分作用：eettutu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章yyytttyt TD較較小，控制速度小，控制速度稍快，動(dòng)態(tài)偏差減小。稍快，動(dòng)態(tài)偏差減小。TD=0，純比例控制，純比例控制TD太大，太大，等幅振蕩等幅振蕩 TD合適合適，控制速度，控制速度最快，動(dòng)態(tài)偏差最小。最快，動(dòng)態(tài)偏差最小。q微分時(shí)間微分時(shí)間TD對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v 比例微分調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)比例微分調(diào)節(jié)過(guò)程的特點(diǎn)PD調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)，控制結(jié)果控制結(jié)果存在靜差。存在靜差。PD調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)能能抑抑制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的振振蕩蕩，使使動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)偏偏差差減減小小，改善了系統(tǒng)品質(zhì)。，改善了系統(tǒng)品質(zhì)。PD調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)會(huì)會(huì)使使系系統(tǒng)統(tǒng)響響應(yīng)應(yīng)速速度度加加快快，增增加加了了系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。因因此此，加加微微分分后后，比比例例帶帶可可以以適適當(dāng)當(dāng)減減小，從而減小靜差。小，從而減小靜差。微分作用對(duì)純滯后沒(méi)有作用。微分作用對(duì)純滯后沒(méi)有作用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章理想的比例理想的比例積分積分微分控制微分控制eettutu實(shí)際的比例實(shí)際的比例積分積分微分控制微分控制6.3.1.4 （PID）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 特點(diǎn)：在特點(diǎn)：在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是基礎(chǔ)；微分調(diào)節(jié)中，比例作用是基礎(chǔ)；微分作用可以加快系統(tǒng)控制速度，減小超調(diào)；積分作用作用可以加快系統(tǒng)控制速度，減小超調(diào)；積分作用可以消除靜差?？梢韵o差。q對(duì)對(duì)于于時(shí)時(shí)間間常常數(shù)數(shù)大大、控控制制精精度度要要求求高高的的對(duì)對(duì)象象，用用PID控控制制既既能能快快速速調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，又又能能消消除余差除余差。eettu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章對(duì)同一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)控制過(guò)程比較對(duì)同一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)控制過(guò)程比較被被控控變變量量t無(wú)控制作用無(wú)控制作用PPDPIDPI過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.2調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇1、比例控制（、比例控制（P）適適用用于于控控制制通通道道滯滯后后較較小小、控控制制精精度度要要求求不不高的系統(tǒng)。高的系統(tǒng)。2、比例積分控制（、比例積分控制（PI）適用于控制通道滯后較小、控制精度要求較適用于控制通道滯后較小、控制精度要求較高的系統(tǒng)。高的系統(tǒng)。3、比例微分控制（、比例微分控制（PD）適用于控制通道時(shí)間常數(shù)較大的系統(tǒng)。例如適用于控制通道時(shí)間常數(shù)較大的系統(tǒng)。例如加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章4、比例積分微分控制（、比例積分微分控制（PID）適適用用于于容容量量滯滯后后較較大大、控控制制質(zhì)質(zhì)量量要要求求較較高高的的系系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)和成分控制系統(tǒng)。統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)和成分控制系統(tǒng)。TTTC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng) 用用P靈靈敏敏、簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，只只有有一一個(gè)整定參數(shù)個(gè)整定參數(shù)存在靜差存在靜差負(fù)負(fù)荷荷變變化化不不顯顯著著，工工藝藝指標(biāo)要求不高的對(duì)象。指標(biāo)要求不高的對(duì)象。PI能能消消除除靜靜差差，又又控控制制靈敏靈敏對(duì)對(duì)于于滯滯后后較較大大的的對(duì)對(duì)象象，比比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)太太慢慢，效效果不好。果不好。應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較小小、精精度度要要求求高高的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)。例例如如，流流量量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)。PD能能加加快快調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)速速度度，提提高高控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，進(jìn)進(jìn)而而可可調(diào)調(diào)小小比比例例度度，減小動(dòng)態(tài)偏差和靜差減小動(dòng)態(tài)偏差和靜差系系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)對(duì)高高頻頻干干擾擾特特別別敏敏感感，系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸出出易易夾夾雜雜高高頻干擾。頻干擾。應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較大大，但但調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)精精度度要要求不高的對(duì)象。求不高的對(duì)象。PID綜綜合合了了三三種種調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)對(duì)于于滯滯后后很很大大，負(fù)負(fù)荷荷變變化化很很大大的的對(duì)對(duì)象象，PID調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)也也無(wú)無(wú)法法滿滿足足要要求求，應(yīng)應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較大大、精精度度要要求求高高的的對(duì)象。對(duì)象。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法在在控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)安安裝裝完完畢畢后后，被被控控對(duì)對(duì)象象、變變送送器器和和執(zhí)執(zhí)行行器器這這三三部部分分的的特特性性就就完完全全確確定定了了，不不能能任任意意改改變變。只只能能通通過(guò)過(guò)控控制制器器參參數(shù)數(shù)的的工工程程整整定定，來(lái)來(lái)調(diào)調(diào)整整控控制制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量?？乜刂浦破髌鲄?shù)數(shù)的的整整定定：就就是是在在已已定定的的控控制制方方案案下下確確定定控控制制器器參參數(shù)數(shù)值值。具具體體來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，就就是是控控制制器器比比例例度度P、積分時(shí)間積分時(shí)間TI，和微分時(shí)間和微分時(shí)間TD的確定的確定。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制器參數(shù)整定的方法很多，主要有兩類：控制器參數(shù)整定的方法很多，主要有兩類：1、理論計(jì)算法、理論計(jì)算法2、工程整定法、工程整定法q理理論論計(jì)計(jì)算算法法是是根根據(jù)據(jù)各各環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)特特性性及及控控制制質(zhì)質(zhì)量量的的要要求求，通通過(guò)過(guò)理理論論計(jì)計(jì)算算出出控控制制器器的的最最佳佳參參數(shù)數(shù)。這這種種方方法法計(jì)計(jì)算算繁繁瑣瑣、涉涉及及面面廣廣，很很難難算算準(zhǔn)準(zhǔn)，故故在在工工程程實(shí)實(shí)踐踐中中長(zhǎng)期沒(méi)有得到推廣和應(yīng)用。長(zhǎng)期沒(méi)有得到推廣和應(yīng)用。q工工程程整整定定法法是是在在控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)投投運(yùn)運(yùn)時(shí)時(shí)，通通過(guò)過(guò)試試驗(yàn)驗(yàn)探探索索來(lái)來(lái)確確定定控控制制器器的的最最佳佳參參數(shù)數(shù)。生生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)經(jīng)經(jīng)常常使使用用這這種方法。種方法。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4.1穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）是是閉閉環(huán)環(huán)整整定定方方法法，根根據(jù)據(jù)純純比比例例控控制制臨臨界界振振蕩蕩試試驗(yàn)驗(yàn)所所得得數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)（臨臨界界比比例例度度Pm和和振振蕩蕩周周期期Tm），按按經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。（1 1）置置調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器Ti ，Td=0，比比例例度度P 較較大值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。大值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。（2 2）逐逐漸漸減減小小P，加加干干擾擾觀觀察察，直直到到出出現(xiàn)現(xiàn)等等幅幅減減振振蕩蕩為為止止。記記錄錄此此時(shí)時(shí)的的臨臨界界值值Pm和和Tm。y(t)Tm 系統(tǒng)臨界振蕩曲線系統(tǒng)臨界振蕩曲線t過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式符符合合理理論論分分析析的的結(jié)結(jié)果果。如如表表中中PI調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的比比例例度度是是2Pm，P調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的比比例例度度是是2.2Pm，因因?yàn)闉榉e分作用積分作用產(chǎn)生一滯后相位，產(chǎn)生一滯后相位，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。根據(jù)根據(jù)Pm和和Tm，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出控制器的參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出控制器的參數(shù)整定值。整定值。整定參數(shù)整定參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律 P（%）Ti Td P 2Pm PI 2.2Pm 0.85 Tm PID 1.7Pm 0.50 Tm 0.125 Tm 表表6.1 穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 穩(wěn)定邊界方法在下面兩種情況下不宜采用：穩(wěn)定邊界方法在下面兩種情況下不宜采用：臨臨界界比比例例度度過(guò)過(guò)小小時(shí)時(shí)，調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥會(huì)會(huì)在在全全開開和和全全關(guān)關(guān)位位置置之之間間振振蕩蕩，生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝可可能能不不容容許許。例例如如，加加熱熱爐爐的燃料閥門若全關(guān)，加熱爐就要熄火。的燃料閥門若全關(guān)，加熱爐就要熄火。對(duì)有些對(duì)有些工藝參數(shù)，等幅振蕩將影響生產(chǎn)安全。工藝參數(shù)，等幅振蕩將影響生產(chǎn)安全。6.4.2衰減曲線法衰減曲線法 不不需需要要尋尋找找等等幅幅振振蕩蕩狀狀態(tài)態(tài)，只只需需尋尋找找最最佳佳衰衰減減振蕩狀態(tài)即可。振蕩狀態(tài)即可。TsTr過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章方法：方法：（1 1）設(shè)調(diào)節(jié)器為純比例作用）設(shè)調(diào)節(jié)器為純比例作用，且比例度較大。且比例度較大。（2 2）階躍改變給定值，觀察調(diào)節(jié)過(guò)程曲線。）階躍改變給定值，觀察調(diào)節(jié)過(guò)程曲線。（3 3）適適當(dāng)當(dāng)減減小小比比例例度度，重重復(fù)復(fù)上上述述實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，到到出出現(xiàn)現(xiàn)滿意的滿意的n=4:1或或n=10:1衰減曲線為止。衰減曲線為止。（4 4）記記 下下 比比 例例 度度 P Ps s和和 周周 期期 T Ts s，按按 表表 6-6-2 2（n=4:1）或或表表6-6-3 3（n=10:1）求求得得所所用用調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)規(guī)規(guī)律律的整定參數(shù)。的整定參數(shù)。TsTr過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章表表6.2 整定參數(shù)計(jì)算表（整定參數(shù)計(jì)算表（n=4:1）表表6.3 整定參數(shù)計(jì)算表（整定參數(shù)計(jì)算表（n=10:1）0.1Ts0.3 Ts0.8PsPID 0.5 Ts1.2PsPIPsPTdTiP（%）整定參數(shù)整定參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)調(diào)節(jié)規(guī)律律0.4Ts1.2Tr0.8PsPID 2Tr1.2PsPIPsPTdTiP（%）整定參數(shù)整定參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)調(diào)節(jié)規(guī)律律n=4:1衰減曲線時(shí)的比衰減曲線時(shí)的比例度例度P Ps s和周期和周期T Ts sn=10:1衰減曲線時(shí)的衰減曲線時(shí)的比例度比例度P Ps s和周期和周期T Ts s過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4.3響應(yīng)曲線法響應(yīng)曲線法屬屬于于開開環(huán)環(huán)整整定定方方法法。以以被被控控對(duì)對(duì)象象控控制制通通道道的的階階躍躍響響應(yīng)應(yīng)為為依依據(jù)據(jù)，通通過(guò)過(guò)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式求求取取調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的最最佳佳參參數(shù)數(shù)整定值。整定值。方法：不加控制作用，作控制通道特性曲線。方法：不加控制作用，作控制通道特性曲線。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象被控變量被控變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章根根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)所所得得響響應(yīng)應(yīng)曲曲線線，找找出出廣廣義義對(duì)對(duì)象象的的特特性性參參數(shù)數(shù)K0、T0、0，用表，用表6-4的經(jīng)驗(yàn)公式求整定參數(shù)。的經(jīng)驗(yàn)公式求整定參數(shù)。T00此方法在不加控制作用的狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)于此方法在不加控制作用的狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)于不允許工藝失控的生產(chǎn)過(guò)程，不能使用。不允許工藝失控的生產(chǎn)過(guò)程，不能使用。表表6.4 響應(yīng)曲線法整定參數(shù)的公式響應(yīng)曲線法整定參數(shù)的公式0.5020PID3.30PIPTdTiP（%）整定參數(shù)整定參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)調(diào)節(jié)規(guī)律律過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4.4 經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 憑經(jīng)驗(yàn)湊試。憑經(jīng)驗(yàn)湊試。其關(guān)鍵是其關(guān)鍵是“看曲線，調(diào)參數(shù)看曲線，調(diào)參數(shù)”。在在閉閉環(huán)環(huán)的的控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，憑憑經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)先先將將控控制制器器參參數(shù)數(shù)放放在在一一個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)值值上上，通通過(guò)過(guò)改改變變給給定定值值施施加加干干擾擾，在在記記錄錄儀儀上上觀觀察察過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程曲曲線線，根根據(jù)據(jù)P、TI、TD對(duì)對(duì)過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程的的影影響響為為指指導(dǎo)導(dǎo)，對(duì)對(duì)比比例例度度P 、積積分分時(shí)時(shí)間間TI和和微微分時(shí)間分時(shí)間TD逐個(gè)整定，直到獲得滿意的曲線為止。逐個(gè)整定，直到獲得滿意的曲線為止。v經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)法法的的方方法法簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，但但必必須須清清楚楚控控制制器器參參數(shù)數(shù)變變化化對(duì)對(duì)過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程曲曲線線的的影影響響關(guān)關(guān)系系。在在缺缺乏乏實(shí)實(shí)際際經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)或或過(guò)渡過(guò)程本身較慢時(shí)，往往較為費(fèi)時(shí)。過(guò)渡過(guò)程本身較慢時(shí)，往往較為費(fèi)時(shí)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章PID整定口訣：整定口訣：參數(shù)整定找最佳，參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查。從小到大順序查。先是比例后積分，先是比例后積分，最后再把微分加。最后再把微分加。曲線振蕩很頻繁，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。比例度盤要放大。曲線漂浮繞大彎，曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳。比例度盤往小扳。曲線偏離回復(fù)慢，曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降。積分時(shí)間往下降。曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)。積分時(shí)間再加長(zhǎng)。曲線振蕩頻率快，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)。先把微分降下來(lái)。動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。理想曲線兩個(gè)波，理想曲線兩個(gè)波，前高后低四比一。前高后低四比一。一看二調(diào)多分析，一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4.5 6.4.5 幾種整定方法的比較幾種整定方法的比較整定方法整定方法優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)反應(yīng)曲線法反應(yīng)曲線法方法簡(jiǎn)單方法簡(jiǎn)單系系統(tǒng)統(tǒng)開開環(huán)環(huán)，被被調(diào)調(diào)量量變變化化較大，影響生產(chǎn)較大，影響生產(chǎn)穩(wěn)定邊界法穩(wěn)定邊界法系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)會(huì)出現(xiàn)被調(diào)量等幅振蕩會(huì)出現(xiàn)被調(diào)量等幅振蕩衰減曲線法衰減曲線法系統(tǒng)閉環(huán)，安全系統(tǒng)閉環(huán)，安全實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法系統(tǒng)閉環(huán)，不需計(jì)算系統(tǒng)閉環(huán)，不需計(jì)算需要經(jīng)驗(yàn)需要經(jīng)驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q注意：注意：同同一一個(gè)個(gè)系系統(tǒng)統(tǒng)，最最佳佳整整定定參參數(shù)數(shù)可可能能不不是是唯唯一一的的。不不同同的的PID參參數(shù)數(shù)組組合合，有有時(shí)時(shí)會(huì)會(huì)得得到到極極為為相相近近的的控控制制結(jié)果。結(jié)果。例例如如某某初初餾餾塔塔塔塔頂頂溫溫度度控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)，控控制制器器采采用用以下兩組參數(shù)時(shí)：以下兩組參數(shù)時(shí)：P 15 TI 7.5min P 35 TI 3 min系系統(tǒng)統(tǒng)都都得得到到10:1的的衰衰減減曲曲線線，超超調(diào)調(diào)量量和和過(guò)過(guò)渡渡時(shí)時(shí)間基本相同。間基本相同。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.5 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 如如圖圖是是奶奶粉粉生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝中中的的噴噴霧霧式式干干燥燥設(shè)設(shè)備備。此此工藝要求保證奶粉含水量在工藝要求保證奶粉含水量在2%2.5%。6.5.1 生產(chǎn)過(guò)程概述生產(chǎn)過(guò)程概述已已濃濃縮縮的的奶奶液液從從儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽流流下下，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾濾后后從從干干燥燥器器頂頂部部噴噴出出。干干燥燥空空氣氣被被加加熱熱后后經(jīng)經(jīng)風(fēng)風(fēng)管管吹吹入入干干燥燥器器。滴滴狀狀奶奶液液在在熱熱風(fēng)風(fēng)中中干干燥燥成成奶奶粉粉，并并被被氣氣流流帶帶出出干干燥燥器。器。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.5.2 控制方案設(shè)計(jì)控制方案設(shè)計(jì)6.5.2.1 被控參數(shù)選擇被控參數(shù)選擇按按工工藝藝要要求求應(yīng)應(yīng)首首選選奶奶粉粉含含水水量量為為被被控控變變量量，但但此類在線測(cè)量?jī)x表精度低、速度慢。此類在線測(cè)量?jī)x表精度低、速度慢。試試驗(yàn)驗(yàn)發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，奶奶粉粉含含水水量量與與干干燥燥器器出出口口溫溫度度之之間間存存在在