過(guò)程動(dòng)態(tài)學(xué)與控制PPT課件

1、閉環(huán)控制系統(tǒng)抑制干擾(Regulatory)PID控制器執(zhí)行器被控對(duì)象測(cè)量變送+ryrt干擾第1頁(yè)/共10頁(yè)輸入變量：指那些能夠獨(dú)立激勵(lì)系統(tǒng)并引起過(guò)程內(nèi)部狀態(tài)變化的那些變量（F、Ti、QA、QF）輸出變量：指那些從中可以得到過(guò)程內(nèi)部信息的變量（T）狀態(tài)變量：指那些能夠用于描述過(guò)程內(nèi)部狀態(tài)的最少變量集合。這些變量的顯現(xiàn)形式是輸出。因此，輸出變量可以是某一狀態(tài)變量的測(cè)量值，也可以是狀態(tài)變量某種組合的測(cè)量值（T）干擾變量：使過(guò)程狀態(tài)和輸出偏離期望水平的變量（F、Ti、PF、 F） 上述變量均可細(xì)分為可測(cè)（on-line, off-line）和不可測(cè)兩類(lèi)被控變量：指那些需要被控制在給定值或給定軌跡的變

2、量（T）操縱變量：指那些用來(lái)調(diào)節(jié)被控變量的變量（QA、QF） 變量 參數(shù)小結(jié)（以原油加熱爐為例）第2頁(yè)/共10頁(yè)開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制 閉環(huán)控制指輸入-輸出之間通過(guò)反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)閉環(huán)。若一個(gè)控制系統(tǒng)不利用這一因果（閉環(huán)）關(guān)系，而僅僅依據(jù)某種（基于機(jī)理）分析判斷得出控制規(guī)律，就稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)控制。典型的開(kāi)環(huán)控制是交通信號(hào)燈。它通過(guò)事先的調(diào)查研究，確定主干道綠長(zhǎng)紅短的控制規(guī)律。若實(shí)現(xiàn)閉環(huán)智能交通控制，如何實(shí)現(xiàn)？調(diào)節(jié)控制（regulatory）與侍服控制（servo） Regulatory: 使輸出恒定在sp Servo: 使輸出跟隨sp控制系統(tǒng)的物理元件構(gòu)成： 測(cè)量變送 控制器 執(zhí)行器 輔助硬件（信號(hào)轉(zhuǎn)換器

3、、AD-DA轉(zhuǎn)換器） 第3頁(yè)/共10頁(yè)P(yáng)IDPID控制器及算法 （1 1）比例控制 比例系數(shù)KcKc增大，閉環(huán)系統(tǒng)的靈敏度增加，穩(wěn)態(tài)誤差（余差）減小，但系統(tǒng)振蕩增強(qiáng)；比例系數(shù)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2 2）積分控制 可以消除余差；積分作用太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3 3）微分控制 減小閉環(huán)系統(tǒng)超調(diào)量、響應(yīng)時(shí)間加快。第4頁(yè)/共10頁(yè)離散PID算法：)()()()(11kkDk”nndIkdctytytTtyyTttyyK-D+-D+-+-= u( tk )=u0 yd tk-1 tk以原油加熱爐為例，干擾導(dǎo)致TT*u0 tk-1 tk正作用控制器，氣開(kāi)閥上次 =0時(shí)的輸出瞬態(tài)量，至新的 =

4、0時(shí)為零當(dāng)新的 =0到來(lái)后 0n以u(píng)0所處時(shí)刻為起點(diǎn) (k)= (k) - (k-1)第5頁(yè)/共10頁(yè)典型球閥示意圖Air(氣關(guān)) Air(氣開(kāi))第6頁(yè)/共10頁(yè)氣關(guān)閥第7頁(yè)/共10頁(yè)流量測(cè)量通常采用節(jié)流裝置，包括孔板（Orifice plate）、噴嘴(Nozzle)、文丘里管（Venturi tube），其共同特點(diǎn)是通過(guò)差壓測(cè)取流量。p2p1孔板直經(jīng): d管道內(nèi)徑: D第8頁(yè)/共10頁(yè)關(guān)于流量與壓差的關(guān)系，根據(jù)ASME (2001)可知： 質(zhì)量流量 Gm= At（2 D Dp）1/2其中， 為流體高壓區(qū)的密度（kg/m3或g/l）； D Dp 為流體流經(jīng)節(jié)流裝置形成的壓差；At 為節(jié)流面積； 為流體體積膨脹系數(shù)，對(duì)不可壓縮的液體或D Dp 不大的氣體， =1，但當(dāng)氣體D Dp 較大時(shí)， 1 ； 為流量系數(shù)，取值與At , d/D及流體的流動(dòng)狀態(tài)(Re)有關(guān)。對(duì)理想狀態(tài)下的氣體，高壓區(qū)有p1V=nRT, 即有 =p1 M/ (RT), 因此，質(zhì)量流量可以表述為：Gm= At（2 D Dp）1/2= At2M/(RT) 1/2(p1 D Dp)1/2這與書(shū)中pp30表述的 Gm=KKv(D Dp p )1/2顯然是等價(jià)的。另一