過(guò)程控制重點(diǎn)

1、.最大動(dòng)態(tài)偏差、超調(diào)量y1y1第一章緒論1. 1.過(guò)程控制(英文：Process Control )通常是指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,是自動(dòng)化技術(shù)最重 要的組成部分之一1.1- 1.過(guò)程控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱,泛指 石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工 業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn) 過(guò)程自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。1. 1-2.連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的特征是：生產(chǎn)過(guò)程中的各 種流體，在連續(xù)(或間歇)的流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行著物 理化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換或傳遞。1. 1-3.從控制的角度，通常將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程分為 三類，即：連續(xù)型、離散型和混合型。過(guò)程控制主 要是針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程

2、采用的控制方法。1.1-4.過(guò)程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的有 關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制一一“工業(yè)四大參數(shù)”是：溫度、 壓力、流量、物(液)位的自動(dòng)控制,使其保持恒 _ 定或按一定規(guī)律變化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全 的前提下，使連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去。1. 1-5.過(guò)程控制系統(tǒng)的定義：為實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)工藝 參數(shù)的自動(dòng)控制，由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、 裝置及工藝對(duì)象、設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)整體1. 1-6 .在討論控制系統(tǒng)工作原理時(shí)，為清楚地表 示自動(dòng)控制系統(tǒng)各組成部分的作用及相互關(guān)系，一 般用原理框圖來(lái)表示控制系統(tǒng)。1. 1-7.過(guò)程控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是：對(duì)生產(chǎn)過(guò)程 中的重要參數(shù)(溫度、壓力、流量、物位、成

3、分、 濕度等)進(jìn)行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變 化。1.1- 8.過(guò)程控制的特點(diǎn)：.控制對(duì)象一一被控過(guò)程復(fù)雜、控制要求多樣.控制方案豐富多彩.控制過(guò)程大多數(shù)屬于慢過(guò)程與參數(shù)控制.定值控制是過(guò)程控制的主要形式.過(guò)程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的、系列化的檢測(cè)與控 制儀表或自動(dòng)化裝置組成1) 3-2.系統(tǒng)階躍響應(yīng)的單項(xiàng)性能指標(biāo)2) ).衰減比、衰減率y1B1垠:減比：n ()；n取整數(shù)，習(xí)慣上常 y3B2表示為n:1,例如4:1、10:1衰減率：'y3 1 -y3- 1 1最大動(dòng)態(tài)偏差： y1超調(diào)量：100%y().殘余偏差：系統(tǒng)設(shè)定值r與穩(wěn)態(tài)值y()的差值，即 e( ) r y().調(diào)節(jié)時(shí)間、峰

4、值時(shí)間、振蕩頻率調(diào)節(jié)時(shí)間：tS峰值時(shí)間：I。 p振蕩頻率：1. 3-3 .系統(tǒng)階躍響應(yīng)的綜合性能指標(biāo).偏差積分 IE (Integral of Error ).絕對(duì)偏差積分 IAE(Integral Absolute value of Error).平方偏差積分ISE ( Integral of SquaredError ).時(shí)間與絕對(duì)偏差乘積積分ITAE(Integral ofTime multiplied by the Absolute value of Error)1 . 3-4-1 .某換熱器的溫度控制系統(tǒng)，給定值為200 C。在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖所 示。試求最大偏差、余

5、差、衰減比、振蕩周期和過(guò) 渡時(shí)間。解：最大偏差：A = 230-200 = 30 C；余差： C= 205-200 = 5 C;衰減比：n = y1: y3 = 25:5 = 5:11. 3-4-2 .某被控過(guò)程工藝設(shè)定溫度為900 C,要求控制過(guò)程中溫度偏離設(shè)定值不得超過(guò)80 C o現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的 過(guò)渡過(guò)程曲線如下圖，試求最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減比、 振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？解：最大動(dòng)態(tài)偏差：A 950 900 50u yi950 908 42無(wú)支減上匕：n - -4.2 y3 918 90810振蕩周期：T 45 5 40min余差：C 908 900

6、 8 c50 <80!能滿足工藝要求。950P310.900解:最大動(dòng)態(tài)偏差:950900衰減比：ny1950900丫3910 900振蕩周期：T 459 36 min過(guò)渡過(guò)程時(shí)間：47min1 . 3-4-4 .某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(800+ 10) ,考慮安全因素，要求控制過(guò)程中 溫度最高值不得超過(guò) 850 C o現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控 制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如 下圖，試求最大動(dòng)態(tài)偏差、余差、衰減比、過(guò)渡時(shí) 間(±2%)和振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要 求？50笆51050<80!能滿足工藝要求。1 . 3-4-3 .某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的

7、操作溫度為 (900+ 10) ,考慮安全因素，要求控制過(guò)程中flnr解:.ttU5最大動(dòng)態(tài)偏差:余差：C衰減比:nA8058458008005 c45 cy1丫3845805815 805生4:110溫度偏離設(shè)定彳I不得超過(guò) 80 C?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度 控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線 如下圖，試求最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間：25min振蕩周期：T 20 7 13min5<10!能滿足工藝要求。該系統(tǒng)能否滿足工藝要求?1 . 3-4-5 .某發(fā)酵過(guò)程工藝規(guī)定的操作溫度為(40±2） C,考慮發(fā)酵效果，要求控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò) 6C

8、O現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如下 圖，試求最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間（土2%）和振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？解：最大動(dòng)態(tài)偏差：A 45 40 5 c余差：C 4140 1cy45414衰減比：n114541-4:1y342411過(guò)渡過(guò)程時(shí)間：23min振蕩周期：T 18513min5<6!能滿足工藝要求。補(bǔ)充思考題與實(shí)用題1 .（王：1-2）什么過(guò)程控制系統(tǒng) ？典型過(guò)程控制 系統(tǒng)有哪幾部分組成？參考答案：過(guò)程控制（Process Control ）是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng) 化的簡(jiǎn)稱。泛指石油、化工、電力、冶金、輕工、 紡織、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按

9、一定周 期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)的 重要組成部分。過(guò)程控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它包括檢測(cè)元件及變送器、控 制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動(dòng)化裝置控制的 被（受）控對(duì)象2 .（王：1-4）說(shuō)明過(guò)程控制系統(tǒng)的分類方法，通 常過(guò)程控制系統(tǒng)可以分哪幾類？（厲：P1-7）根據(jù)設(shè)定值的形式，閉環(huán)控制系統(tǒng)可 以分哪幾類？參考答案：過(guò)程控制系統(tǒng)的分類方法很多，通常使用的“大” 類分類方法有兩種：按設(shè)定值的形式不同劃分，按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 分類。根據(jù)設(shè)定值的形式，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以分三類：定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分類：開(kāi)環(huán)系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系 統(tǒng)、前饋一一反饋復(fù)合

10、控制系統(tǒng)。第五章被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型5. 0.引言1 .控制系統(tǒng)的控制過(guò)程品質(zhì)主要取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的特性2 .前幾章的討論中，我們已知變送器和執(zhí)行器的 特性是比例關(guān)系、控制器的特性由控制規(guī)律決定。本章討論被控對(duì)象的特性5. 1.被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的作用與要求1 .在經(jīng)典控制理論中，被控對(duì)象的特性一般用單 _ 輸入、單輸出的數(shù)學(xué)模型描述。最常用的是傳遞函數(shù)。2 .傳遞函數(shù)是指用拉氏變換式表示的對(duì)象特性。5. 2.建立被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基本方法1 .求對(duì)象的數(shù)學(xué)模型有兩條途徑：機(jī)理法、測(cè)試（實(shí)驗(yàn)）法2 .機(jī)理法：根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理，列寫出有 關(guān)的平衡方程，從而獲取對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。

11、3 .測(cè)試法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，來(lái)識(shí)別對(duì)象的數(shù)學(xué)模 型。由于影響生產(chǎn)過(guò)程的因素較多，單純用機(jī)理法建模 較困難，一般用機(jī)理法的分析結(jié)論，指導(dǎo)測(cè)試結(jié)果 的辨識(shí)。5. 3.機(jī)理法建模5. 3-1 .機(jī)理法建模的基本原理5. 3-2 .單容過(guò)程建模1 .當(dāng)對(duì)象的輸入輸出可以用一階微分方程式來(lái)描 述時(shí)，稱為單容過(guò)程或一階特性對(duì)象。大部分工業(yè)對(duì)象可以用一階特性描述。2 .單容過(guò)程是指只有一個(gè)儲(chǔ)蓄容量的被控過(guò)程。3 .單容貯液箱液位過(guò)程I從水槽的物料平衡關(guān)系考慮, 的方程式。找出表征h與Q關(guān)系寫成標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行拉氏變換傳遞函數(shù)為:H(s)1(s)5.（潘例4-2）單容熱力過(guò)程理論建模：加熱裝置采用電能加熱，給容器

12、輸入電能加熱的熱流量qi,容器的熱容為C ，容器中液體的比熱容為 CD,流 p量為q的液體以Ti的入口溫度流入，以 Tc的出口溫度流出（Tc同時(shí)也是容器中液體的溫度）設(shè)容器所在的環(huán)境溫度為To。試求：Tc與qi之間的關(guān)系；Z與To之間的關(guān)系。解：（1）該過(guò)程輸入總的熱流量為：電能加熱的熱流量qi和流入容器液體所攜帶的熱流量q cp Ti 該過(guò)程輸出總的熱流量為：流出液體所攜帶的熱流量q cD pTc、容器向四周環(huán)境散發(fā)的熱量（容RsRs器散熱表面積為A、保溫材料的傳熱系數(shù)為K r）階躍響應(yīng):1(1 et/T)對(duì)象的特性參數(shù)K、T反映了對(duì)象的物理本質(zhì)。容量系數(shù)（液容）A反映對(duì)象存儲(chǔ)能量的能力；

13、如水槽面積A,它影響時(shí)間常數(shù) T的大小。阻力系數(shù)（液阻）R反映對(duì)象對(duì)物料或能量傳 遞的阻力；如閥門阻力系數(shù) R,它影響放大系數(shù)I 的大小。4.被控過(guò)程的自衡特性與單容貯液箱液位過(guò)程II從一階慣性特性曲線可以看出，對(duì)象在擾動(dòng)作用 下，其平衡狀態(tài)被破壞后，在沒(méi)有人工干預(yù)或調(diào)節(jié) 器干預(yù)（外部干預(yù)）下，能自動(dòng)達(dá)到新的平衡狀態(tài), 這種特性稱為 自衡特性用自衡率p表征對(duì)象自衡能力的大小h( ) K并不是所有被控過(guò)程都具有自衡特性。同樣的單 容水槽如果出水用泵抽出，則成為無(wú)自衡特性。Q2 0； 3 K 1(s)T s A sKr A (TcTo)根據(jù)能量平衡關(guān)系：?jiǎn)挝粫r(shí)間進(jìn)入容器的熱流 量與單位時(shí)間進(jìn)出容器

14、的熱流量之差等于容器內(nèi) 熱量存儲(chǔ)量的變化率，可得qi q cp Ti q cp T KrA (Tc寫成增量式:qi q cpTiq cpTcKr A設(shè)置、令：KP令：Kr整理:整理、消除中間變量:cP為液體的熱量系數(shù)To)(TcCjdtKP Tc qi KP TiTcdTcC c dtTo)Tod TC - dt若環(huán)境溫度不變、流入容器的液體溫度恒定，則W(s)H2(s)i(s)2_T1T2 s(T1T2) s 1(T1 s 1)(T2 sd TcC C dtKpTcqiTcpd TccdtC Rd-CKpTcTcqiTiAR； T2A2R3； K K 1 R3dtC RKP R 1KP Rd

15、 Tcdt進(jìn)行拉普拉斯變換(CKP R 1s 1)TcTcTcTcRqiRKP R 1qi當(dāng)輸入量是階躍增量 a 1時(shí)，被控變量 h2的 反應(yīng)（飛升）曲線呈 S型。為簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，可以 用帶滯后的單容過(guò)程來(lái)近似。3.容量滯后與純滯后容量滯后：在S形曲線的拐點(diǎn)上作一切線，若將 它與時(shí)間軸的交點(diǎn)近似為反應(yīng)曲線的起點(diǎn)，則曲線 可表達(dá)為帶滯后的一階特性：KP R 1切線在時(shí)間軸上截出的時(shí)間段c為容量滯后。Qi（s）C被控過(guò)程的容量系數(shù) c（T。）越大，C越大；容量G(s)TcR/(KPR 1)個(gè)數(shù)越多（階數(shù)n越多），也會(huì)使C增大；階躍響CQi(s)R/(KP R 1) C s 1 若容器絕熱，流體流量

16、q、輸入熱流量qj恒定,應(yīng)曲線上升越慢。純滯后由信號(hào)或能量的傳輸時(shí)間造成的滯后現(xiàn)象，是純粹的滯后O oTcKP R/(KP R 1)Ti(s)R/(Kp R 1) C s有些對(duì)象容量滯后與純滯后同時(shí)存在，很難嚴(yán)格 區(qū)分。常把兩者合起來(lái)，統(tǒng)稱為滯后時(shí)間5. 3-3.多容過(guò)程建模1 .有一個(gè)以上貯蓄容量的過(guò)程稱為多容過(guò)程。2 .多容液位過(guò)程由兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái),操縱變量是A1L1 ,被控變量是第二個(gè)水槽的水位 h2。5. 4.測(cè)試法建模根據(jù)工業(yè)過(guò)程中某因果變量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后得到的數(shù)學(xué)模型。測(cè)定對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)方法主要有三種：時(shí)域法一一輸入階躍或方波信號(hào)，測(cè)對(duì)象的飛升曲線或方波響應(yīng)曲

17、線。頻域法一一輸入正弦波或近似正弦波，測(cè)對(duì)象的頻率特性。統(tǒng)計(jì)相關(guān)法一一輸入隨機(jī)噪音信號(hào)，測(cè)對(duì)象參數(shù)的變化。5. 4-1 .階躍響應(yīng)曲線法建模1 .在被控過(guò)程處于開(kāi)環(huán)、穩(wěn)態(tài)時(shí)，將選定的輸入量做一階躍變化（如將閥門開(kāi)大），測(cè)試記錄輸出量的變化數(shù)據(jù)，所得到的記錄曲線就是被控過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線。2.有些工藝對(duì)象不允許長(zhǎng)時(shí)間施加較大幅度的擾動(dòng)，那么施加脈寬為 t的方波脈沖，得到的響應(yīng) 曲線稱為“方波響應(yīng)”。3.由階躍響應(yīng)曲線確定被控過(guò)程傳遞函數(shù) 大多數(shù)工業(yè)對(duì)象的特性可以用具有純滯后的一階 或二階慣性環(huán)節(jié)來(lái)近似描述：G(s) W(s) -e sT s 1-KsG(s) W(s) e(Ti s 1)(T2

18、s 1)(i) K-y(- ；X0T、求取的作圖法：s曲線的拐點(diǎn)做切線T、求取的計(jì)算法：解:QiQ2Q3Q2dhQ2R2Q3Q3* . ._ _ _* , _ _ _ _ ,y (t1)0.39、y (t2)0.632;T2( t23) ,QiR2R3 /(R2aUdtR3R2R3)1)h (AR3R2R3)R2R35. 4-2 .測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的頻域法1 .在對(duì)象的輸入端加特定頻率的正弦信號(hào),同時(shí) 記錄輸入和輸出的穩(wěn)定波形(幅度與相位)。在選定范圍的各個(gè)頻率點(diǎn)上重復(fù)上述測(cè)試,便可測(cè)得該 對(duì)象的頻率特性。八 R2R3dAs 1R2R3AR s 1H (s)Qi(s)R2R3R2R32 .畫出Ny

19、quist圖或Bode圖，進(jìn)而獲得過(guò)程的傳 遞函數(shù)AR習(xí)題與補(bǔ)充題1 .(王5-9)下圖液位過(guò)程，輸入量為Q1 ,流出量為Q2、Q3,液彳紅h為被控參數(shù)，水箱截面為a,并設(shè)R2、R3為線性液阻。列寫液位過(guò)程的微分方程組；畫出液位過(guò)程的框圖；求出傳遞函數(shù)H (s)/ Q1(s),并寫出放大倍數(shù) K和時(shí)間常數(shù)T2 .(王5-10)下圖液位過(guò)程，輸入量為 Qi ,液位h2為被控參數(shù)，列寫液位過(guò)程的微分方程組；求出傳遞函數(shù) H2(s)/Qi(s)。(厲：例題2-5)下圖液位過(guò)程，Q1的變化量為輸入量，液位 卜2的變化量為被控參數(shù)，列寫液位過(guò)程的微分方程組；求出傳遞函數(shù)的表達(dá)式H2(s)/Qi (s)o

20、CiAi畫出液位階躍響應(yīng)曲線用一階慣性環(huán)節(jié)加滯后近似描述該過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，確定(s)K、T、C1dhiq2dth1qiq2K型0.2100;60s; T 300 60 240 sC2dh2q3h2 r2dth2q2q3第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定6. 1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成1 .指由一個(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)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。R3H2(s)Q1(s)R3C1R2c2R s2 (C1R2 C2R3 C1R3)3.(王：習(xí)題5-15,完善課題)某單容液位過(guò)程，如下圖。貯罐中液位高度 h為被控參數(shù)，流入貯罐的體積流量為q1,過(guò)程的輸入量可通過(guò)閥門 1的開(kāi)則量

21、雌器2.控制系統(tǒng)工藝流程圖4.過(guò)程控制系統(tǒng)施工圖愴越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小;6. 2.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6. 2-1 .過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求、主要 內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟1 .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)的要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為安全畦二穩(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)包括控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程安裝 和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定等四個(gè)主要內(nèi)容。其 中控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。3 .過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型確定控制方案：一一包括控制方式和系統(tǒng)組成結(jié) 構(gòu)的

22、確定，是過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟?？刂圃O(shè)備選型實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證6. 2-2 .被控參數(shù)與控制變量的選擇1 .被控變量：生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持 恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量；合理選擇被 控變量，關(guān)系到生產(chǎn)工藝能否達(dá)到穩(wěn)定操作、保證 質(zhì)量、保證安全等目的。2 .當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)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)系的間接工藝參故應(yīng)選放大系數(shù)大的變量作為控制變量。干擾通道的慣性因子 （Tf s+1）使干擾作用的影響緩慢。T越大，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越有利于控制。干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控變量檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，則Tf越大,控制時(shí)最大偏差越小。6. 2-3 .檢測(cè)環(huán)節(jié)、

23、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)器正負(fù)作用選擇1 .執(zhí)行器的選擇調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇：正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)在 竺覽二型區(qū)間。據(jù)此原則計(jì)算、確定控制閥的口徑尺寸。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。調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)作用方式選擇：按控制信號(hào)中斷時(shí)，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則確定。2.調(diào)節(jié)器正反作用的選擇負(fù)反饋控制系統(tǒng)的控制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾 作用對(duì)被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復(fù)到給定 值。為了保證負(fù)反饋，必須正確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。楚作為被控變量。3.控制變量選擇：也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量的。過(guò)程（通道）：廣義對(duì)象GO（s）變送器都是正作用氣開(kāi)閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用Ko

24、To S 1調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器:被控對(duì)象有的正作用，有的反作用為了說(shuō)明選擇方法，先定義作用方向:當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出也增加，稱該環(huán)節(jié)為“正 把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量作用”；反之，稱為“反作用”。稱為控制變量或操縱變量。最常見(jiàn)的操縱變量是介質(zhì)的流量,按此定義：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-給定值一一增大、輸出增大反作用：給定值-測(cè)量值一一增大、輸出增大調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋；簡(jiǎn)單的判定方法：閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。6.4.調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法調(diào)節(jié)規(guī)律整定參數(shù)P (%；3TaP*P10 8s THD1M

25、mU.5D 1E0J2ST6.調(diào)節(jié)規(guī)律在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)或安裝完畢后，被控對(duì)象、測(cè)量變送器和執(zhí)行器這三部分的特性就完全確定了，不能任意改變。只能通過(guò)控制器參數(shù)的工程整定，來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制整定叁數(shù)PID質(zhì)量4.工程整定法是在已經(jīng)投運(yùn)的實(shí)際控制系統(tǒng)中,通過(guò)試卷.4-2 .衰減曲線法或探索，來(lái)確定控制器的最佳參數(shù)這種方法是工藝技術(shù)人員衰減曲線法屬于閉環(huán)整定方法，需尋找最佳衰遁握!"在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的。態(tài)。6. 4-1 .穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）2.整定過(guò)程、步驟:1 .屬于閉環(huán)整定方法，根據(jù)純比例控制系統(tǒng)所得的臨界振置調(diào)節(jié)器T1,Td =0,比例度P或較大值,4.穩(wěn)定邊界方法在下面

26、兩種情況下不宜采用：2 .控制器參數(shù)的整定，就是按照已定的控制方案， 求取使 tt）控制通道的時(shí)間常數(shù)很大、臨界比例度過(guò)小時(shí)，調(diào)節(jié)閥控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。具體來(lái)說(shuō)，就是確定最合適的小 方易游移于全開(kāi)或全關(guān)位置，即接近處于位式控制狀態(tài)， 對(duì)生 控制器的比例度 P或 、積分時(shí)間 T和微分時(shí)間Td。產(chǎn)工藝不利或不容許。例如，一個(gè)用燃料油加熱的爐子，如果3 .控制器參數(shù)整定的方法很多，主要有兩（三？）大類，閥門發(fā)生全關(guān)狀態(tài)就要熄火。一類是理論計(jì)算的方法，另一類是工程整定法（和自整定法！工藝上的約束條件嚴(yán)格時(shí)，等幅振蕩將影響生產(chǎn)的安全。遨試驗(yàn)數(shù)據(jù)：臨界比例度Pm工k L和振蕩周期金工標(biāo)黃統(tǒng)投入運(yùn)行

27、。按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算從而求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)O在穩(wěn)定狀態(tài)下,改變階躍給定值（通常以5%左右為宜），4 .整定過(guò)程、步驟：（1）置調(diào)節(jié)器T1, 丁口=演辭聲節(jié)過(guò)程曲線。例度P或適當(dāng)改變比例度,較大值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。（2）逐漸減小線為止。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，到出現(xiàn)滿意的衰減曲P或，加干擾觀察，直到出現(xiàn)等幅減振蕩為止。記錄此時(shí)的臨界比例度Pm _X K ）和振蕩周期Tm （ TK Io5 .穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表（4） n 41時(shí)，記下此時(shí)的比例度PS （ S ）及周期PT|應(yīng)為依據(jù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式求取調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)整定值。n 101時(shí)，記下此時(shí)的比例度 PS（ S）及上升時(shí)間Tr2.方法：不加控制作用，

28、作控制通道特性曲線。(Tp)按表（n 4:1）或按表（n 10:1）計(jì)算、求得各種Go(s)KoeTo s 11/seTo s 1找出廣義對(duì)象的特性參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)的整定參數(shù)。衰臧率4 T一4-整定參數(shù) 調(diào)節(jié)規(guī)律 6. 4-3 I響應(yīng)曲線法1.響應(yīng)曲線法尾于之整定方法。以被控對(duì)象控制通道的、整定參數(shù) 調(diào)節(jié)規(guī)律、3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得響應(yīng)曲線,把廣義對(duì)象當(dāng)作有純滯后的一階慣住環(huán)節(jié):DJFGo(s)soKoeTo s 1（食就比Q 90I整定參數(shù)迎節(jié)期、JP (%)4pPPl11產(chǎn)，P!D戶，i.irt0.4囂Ko、To、0y /( y max y min )6. 4-5.幾種整定方法的比較整定方法反應(yīng)曲

29、線法穩(wěn)定邊界法衰減曲線法經(jīng)驗(yàn)法KoX /( XmaxXmin )Po1Ko4.響應(yīng)曲線法整定參數(shù)的公式調(diào)節(jié)規(guī)律PIPID6. 4-4.經(jīng)驗(yàn)法優(yōu)點(diǎn)方法簡(jiǎn)單系統(tǒng)較尢系統(tǒng)閉環(huán) 會(huì)出系統(tǒng)閉環(huán)，安全系統(tǒng)閉環(huán)，不需計(jì)算綜合習(xí)題、實(shí)用題1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？簡(jiǎn)單過(guò)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成：指由一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)執(zhí)行器（控制閥）和一個(gè)對(duì)象（四個(gè)基本環(huán)節(jié)）所勾成的單閉環(huán)攔制系統(tǒng)。2.為什么希望控削通道放大系數(shù)K0要大、時(shí)間常數(shù)To7R純滯用可向0隴小越好？而干擾通道的放大系數(shù)33可期小，時(shí)間常數(shù)一;盡可能大?Kf盡2 丁°控制通道敬武帝卻Ko大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的響就太、

30、控制作用對(duì)擾動(dòng)科補(bǔ)償力強(qiáng)、命差也?。坏谥拼?，會(huì)使系瑞勺穩(wěn)定性下降Ko太即下,時(shí)間常數(shù) To小，被控變量變化快;但時(shí)呼犍7T0父豉太才滯后時(shí)間-0的存在，；0.85 7變化，造成被控萼量的最大1 P 7b_干擾通道:為控郵上都存在一定困難更得控制作用J七是落后于被控變量的扁差典F控制港放大系數(shù)Kf大，對(duì)控制作用不利，因此盡可能??；時(shí)間6-某控制系統(tǒng)用臨界比例度法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，測(cè)得常數(shù)Tf大，擾動(dòng)作用比較平緩，被控變量變化平穩(wěn)。K 50%, Tk 3min。試確定采用pi作用和pid作用時(shí)的控制器參數(shù)。3 .對(duì)某過(guò)程控制系統(tǒng)的對(duì)象采用衰減曲線法試驗(yàn)時(shí)測(cè)得Ps 30%, Tr 5s。試用衰減曲

31、線法按衰減n 10:1確定pid調(diào)節(jié)器的參數(shù)。解：查表6-3 :計(jì)算PID參數(shù)P 0.8PS 0.8 30% 24%；TI1.2Tr 1.2 5 6s；TD0.4Tr 0.4 5 2s4 .對(duì)某過(guò)程控制系統(tǒng)的對(duì)象采用衰減曲線法試驗(yàn)時(shí)測(cè)得解：比查表：計(jì)算PI參數(shù)2.2 k 2.2 50% 110%;TI 0.85TK 0.85 3 2.55min計(jì)算PID參數(shù)1.7 K 1.7 50% 85%;TI 0.5Tk 0.5 3 1.5min；Td 0.125TK 0.125 3 0.375min7.某控制系統(tǒng)用臨界比例度法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，測(cè)得PS50%, TS 10s。試用衰減曲線法按衰減比K25

32、%, Tk5min 。試確定采用pi作用和pid作n 4:1確定pid調(diào)節(jié)器的參數(shù)用時(shí)的控制器參數(shù)。解:解:查表6-3 :計(jì)算PID參數(shù)P 0.8Ps 0.8 50% 40%;TI0.3TS 0.3 10 3s;Td0.1TS0.1 10 1s5.某控制系統(tǒng)用n 4:1衰減曲線法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù), 測(cè)得S 50%, TS 5min o試確定采用pi作用 pid作用時(shí)的控制器參數(shù)。解：查表：計(jì)算pi參數(shù)2.2 K 2.2 25% 55%;TI0.85TK 0.85 5 4.25min計(jì)算PID參數(shù)1.7 K 1.7 25% 42.5%;*0.5Tk0.5 5 2.5min；Td 0.125TK0

33、.125 5 0.625min8.某控制系統(tǒng)采用DDZn型控制器，用臨界比例度法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)；測(cè)得:k 30%, Tk3min 。試確定采用pi作用和pid作用時(shí)的控制器參數(shù)。解：查表：計(jì)算pi參數(shù)查表：計(jì)算PI參數(shù)1.2 S 1.2 50% 60%; TI0.5TS0.5 5 2.5 min計(jì)算PID參數(shù)0.8 s 0.8 50% 40%; TI 0.3TS 0.3 5 1.5min ； Td 0.1TS 0.1 5 0.5min2.2 K 2.2 30% 66%;TI0.85TK0.85 3 2.55min計(jì)算PID參數(shù)1.7 K 1.7 30% 51%;Ti 0.5Tk 0.5 3

34、1.5min；TD0.125TK0.125 3 0.375min9.某控制系統(tǒng)用臨界比例度法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，測(cè)得1.2 S 1.2 40% 48%;TI0.5TS0.5 6 3min計(jì)算PID參數(shù)0.8 s 0.8 40% 32%;Ti0.3Ts0.3 6 1.8min；Td0. 1Ts 0.1 6 0.6min11.某控制系統(tǒng)用n 10:1衰減曲線法確定調(diào)節(jié)器的參k 20%, Tk 4min。試確定采用P作用、PI數(shù)作腳懵S 50%, Tr 2 min。試確定采用pi作用和和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。解：PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。解：查表:查表：計(jì)算PI參數(shù)P作用時(shí)的參數(shù)2 K 40%計(jì)算

35、PI參數(shù)2.2 K 2.2 20% 44%;TI0.85TK0.85 4 3.4 min計(jì)算PID參數(shù)1.2 s 1.2 50% 60%;TI2Tr2 2 4 min計(jì)算PID參數(shù)0.8 S 0.8 50% 40%；Ti 1.2Tr 1.2 2 2.4min;Td 0.4Tr0.4 2 0.8min1.當(dāng)對(duì)象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)單1.7 K 1.7 20% 34%TI 0.5TK 0.5 4 2 min ；Td 0.125TK 0.125 4 0.5min控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了工藝上的要求，這時(shí)可考慮采用串級(jí)控制系統(tǒng)。2.前饋控制的原理是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，立即

36、將其測(cè)量10.某控制系統(tǒng)用 n 4:1衰減曲線法確定調(diào)節(jié)器的參出來(lái)，通過(guò)前饋控制器，根據(jù)擾動(dòng)量的大小改變控制變量，以數(shù)，測(cè)得S 40%, TS 6min。試確定采用p作用、抵消擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。PI作用和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。3.大滯后過(guò)程控制系統(tǒng)： 在工業(yè)生產(chǎn)中，控制通道往往不解：同程度地存在著純滯后。一般將純滯后時(shí)間0與時(shí)間常數(shù)T查表：計(jì)算P作用參數(shù)之比大于0.3 ( 0 / T >0.3)的過(guò)程稱之為大滯后過(guò)程。S 40%計(jì)算PI參數(shù)4.比值控制系統(tǒng)：生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要幾種物料的流量 保持一定的比例關(guān)系。例如，在鍋爐的燃燒系統(tǒng)中，要保持燃 料和空氣量的一定比例，以保證燃燒

37、的經(jīng)濟(jì)性。5.均勻控制系統(tǒng)5.適用于非線性過(guò)程6 .分程控制系統(tǒng)：在分程控制系統(tǒng)中，一個(gè)控制器的輸出7. 1-5 .串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：信號(hào)被分割成幾個(gè)行程段，每一段行程各控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥，戰(zhàn)對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的抑制能力；取名為分程控制系統(tǒng)。2.能改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力;7 . 1.串級(jí)控制系統(tǒng)3.對(duì)非線性情況下的負(fù)荷或操作條件的變化有一定的適應(yīng)7. 1-1 .串級(jí)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程1 .結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：能力。7. 1-5 .主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求 控制的變量， 量。主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出

38、作為副調(diào) 節(jié)器的給定值。7. 1-2 .串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)1 .主環(huán)控制通道時(shí)間常數(shù)縮短，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。2 .副回路的引入，提高了系統(tǒng)的工作頻率，也改善了系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。3 .串級(jí)系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：1 .主調(diào)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律：定值控制；副調(diào)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律：副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助煽動(dòng)控制對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的克服能力；改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率；合?。┯洖閷?duì)進(jìn)入主回路的干擾控制效果也有改善；對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定自適應(yīng)能力7. 1-3 .串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定7. 1-4 .串級(jí)控制系統(tǒng)的適用范圍2 .主被控參數(shù)要無(wú)靜差-調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律為P

39、I,PID調(diào)節(jié);3 .副被控參數(shù)允許有靜差一調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律：P,不引入PI;為保穩(wěn)定，P選大時(shí)，可引入積分；不引入微分。7. 1-6 .串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定1.逐步逼近整定法主開(kāi)環(huán)、副閉環(huán)，整定副調(diào)的參數(shù)副回路等效成一個(gè)環(huán)節(jié)，閉合主回路，整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)觀察過(guò)渡過(guò)程曲線，滿足要求，所求調(diào)節(jié)器參數(shù)即為否則，再整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)，（此時(shí)副回路、主回路都已閉反復(fù)進(jìn)行，滿意為止該方法適用于主、副過(guò)程時(shí)間常數(shù)相差不大，主、副回路動(dòng)態(tài)聯(lián)系密切，需反復(fù)進(jìn)行，費(fèi)時(shí)較多2.兩步整定法1 .適用于容量滯后較大的過(guò)程：選容量滯后較小的輔助變主、副閉合，主調(diào)為比例，比例度為百分之一百，先用 4量，減小時(shí)常，提高頻率比

40、1衰減曲線法整定副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，求得比例度和操作周2 .適用于純滯后較大的過(guò)程：（圖6-9,）工藝要求期過(guò)濾前的壓力穩(wěn)定在 250Pa;特點(diǎn)：距離長(zhǎng)，純滯后時(shí)間長(zhǎng)。仿 等效副回路，整定主調(diào)參數(shù)，求得主回路在 4比1衰減比絲膠液壓力與壓力串級(jí)控制下的比例度和操作周期；根據(jù)兩種情況下的比例度和操作周3 .適用于干擾變化劇烈、幅度大的過(guò)程：期，按經(jīng)驗(yàn)公式求出主、副調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間和微分時(shí)間，然4.適用于參數(shù)互相關(guān)聯(lián)的過(guò)程:后再按先副后主、先比例后積分再微分的次序投入運(yùn)行，觀察曲線，適當(dāng)調(diào)整，滿意為止。3. 一步整定法思路：先根據(jù)副過(guò)程特性或經(jīng)驗(yàn)確定副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后一步完成主調(diào)節(jié)器的參數(shù)的整定。理

41、論依據(jù)：主、副調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)在0 Kc1 Kc2 0.5的條件下，主、副過(guò)程特性副參數(shù)類型副調(diào)節(jié)器比例度% (%)副i溫度20-60壓力30 70流量408。液位20-807. 1-7 .串級(jí)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)一定時(shí)，Kc1 Kc2為一常數(shù)cC4(1)主、副調(diào)節(jié)器均置比例控制， 根據(jù)約束條件或經(jīng)驗(yàn)確定Kc2 等效副回路，按衰減曲線法整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)； 觀察曲線，在約束條件下，適當(dāng)調(diào)整主、 數(shù)，滿意為止。7. 1-6* .串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定1 .串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定有逐步逼近法、一步整定法2 .逐步逼近法：斷開(kāi)主回路，整定副回路、取得參數(shù)整定好的副回路作為主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)，整定主回路、取

42、得參數(shù)主回路、副回路閉環(huán)，再次整定副回路、取得參數(shù)重新整定主回路、取得參數(shù)依次整定副回路、主回路。并循環(huán)進(jìn)行，逐步接近主、副回路最佳控制狀態(tài)。1 .副回路設(shè)計(jì)中，最重要的是選擇副回路的被控參數(shù)(串級(jí)系統(tǒng)的副參數(shù))。副參數(shù)的選擇一般應(yīng)遵循下面幾個(gè)原則：主、副變量有對(duì)應(yīng)關(guān)系副參數(shù)的選擇必須使副回路包含變化劇烈的主要干擾,副調(diào)節(jié)器的參并盡可能多包含一些干擾副參數(shù)的選擇應(yīng)考慮主、副回路中控制過(guò)程的時(shí)間常數(shù)的匹配,以防“共振”的發(fā)生兩步整定法和一, »一 應(yīng)注意工藝上的合理性和經(jīng)濟(jì)性2.主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇：主調(diào)節(jié)器通常選用PI調(diào)節(jié)，或迫調(diào)節(jié)?？刂聘眳?shù)是為了提高主參數(shù)的控制質(zhì)量, 對(duì)副

43、參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，允許有靜差。因此，副調(diào)節(jié)器一 般選p調(diào)節(jié)就可以了。3.主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選 擇原則依然是使系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋。選擇時(shí)的順序是：根據(jù)工藝安全或節(jié)能要求確定調(diào)節(jié)閥的正、反作用；3.兩步整定法：系統(tǒng)處于串級(jí)工作狀態(tài),第一步按單回路按照副回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則確定副調(diào)節(jié)器的正、反作方法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)；第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為一 用;個(gè)環(huán)節(jié)，仍按單回路對(duì)主調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定。依據(jù)主回路構(gòu)成負(fù)反饋的原則，確定主調(diào)節(jié)器的正、反4. 一步整定法：所謂一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先將副 作用。調(diào)節(jié)器參數(shù)一次調(diào)好,不再變動(dòng)然后按一

44、般單回路控制系統(tǒng)7.1-8.某串級(jí)控制系統(tǒng)采用兩步法整定控制器參數(shù),測(cè)得的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。4: 1衰減法的過(guò)程參數(shù):1S 8%, T1s 100s; 2S 40%,若已知主控制器選用 PID控制規(guī)律，副控制器選用T2s 1ds；靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)：所謂靜態(tài)前饋控制，是前饋控制器小的處償控制規(guī)律，只考慮靜態(tài)增益補(bǔ)償，不考慮速度補(bǔ)償。P控制規(guī)律。試求主、副控制器的參數(shù)。Y(s)F(s)Gf(s) Gb(s) Go(s)0解:0.8 is0.88%6.4%Gb(s)Gf(s)Go(s)Tii0.3K0.310030s2.靜態(tài)前饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，前饋控制器就是一T1D0.1T1S0

45、.110010s個(gè)比例放大器。但控制過(guò)程中，動(dòng)態(tài)偏差依然存在。2S 40%7. 2.前饋控制系統(tǒng)3 .動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng)：完全按照補(bǔ)償控制規(guī)律制作控制器。4 .理論上，動(dòng)態(tài)前饋控制能在每個(gè)時(shí)刻都完全補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。但補(bǔ)償控制規(guī)律比較復(fù)雜，常常無(wú)法獲得精 確表達(dá)式，也難以精確實(shí)現(xiàn)。7.2-1.前饋控制的工作原理及其特點(diǎn)5.前饋一反饋復(fù)合控制系統(tǒng):為了克服前饋控制的局限性,1.反饋控制的特點(diǎn)與不足： 不論是什么干擾,只要弓罐施貴控制和反饋控制結(jié)合起來(lái),組成前饋一反饋復(fù)合控制系調(diào)參數(shù)的變化，調(diào)節(jié)器均可根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。但必須被弱參數(shù)變化后才進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速度難以進(jìn)一步提高。7. 2-3 .前

46、饋控制的特點(diǎn)及局限性2.前饋控制的特點(diǎn):1.前饋控制的特點(diǎn)前饋控制器是按是按照干擾的大小進(jìn)行控制的,稱珈環(huán)控制；比反饋控制及時(shí)；補(bǔ)償器為專用“擾動(dòng)補(bǔ)償”。如果補(bǔ)償精確，被調(diào)變量不會(huì)變化,變性”控制。是事先調(diào)節(jié)，速度快。補(bǔ)償器難以精確得到，即使得到有時(shí)物理上也難以實(shí)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)“農(nóng).前饋控制的局限性：無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的完全補(bǔ)償只能抑制可測(cè)干擾;前饋控制是開(kāi)環(huán)控制，控制作用幾乎與干擾同步產(chǎn)生，不能對(duì)每個(gè)干擾實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償;前饋控制器的控制規(guī)律不是PID控制，是由對(duì)象特性決7. 2-3 .前饋反饋復(fù)合控制定的。前饋控制只對(duì)特定的干擾有控制作用，對(duì)其它干擾無(wú)效。7.2-2.前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)。統(tǒng)，提早估計(jì)出對(duì)象

47、在擾動(dòng)作用下的7. 3-2 .大滯后過(guò)程的 Simth預(yù)，補(bǔ)償控制是按照對(duì)象特性，設(shè)計(jì)一個(gè)HIS：mth預(yù)估模型加入到反怪控制系動(dòng)態(tài)響應(yīng),使控制器提前動(dòng)作，從而降低超調(diào)量史密,并加速調(diào)節(jié)過(guò)程:被控量提前反饋-調(diào)節(jié)器提前動(dòng)作一減少超調(diào)、加速調(diào)節(jié)過(guò)程。7. 3-3 .史密斯預(yù)估控制器.n)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù):7. 3.大滯后過(guò)程控制系統(tǒng)1 .在工業(yè)生產(chǎn)中，控制通道往往不同程度地存在著純滯后。一般將純滯后時(shí)間0與時(shí)間常數(shù)T之比大于0.3的過(guò)程稱N為大滯后過(guò)程:過(guò)程.Y(s)o/T 0.3稱為一般純滯后；0/T 0.3稱之為大滯后一X(s)Gc(s)Go(s)e1 Gc (s)Go(s)e0s0S史密

48、斯預(yù)估控制器補(bǔ)償控制原理2 .大滯后過(guò)程是公認(rèn)較難控制的過(guò)程。其難于控制的主要原因是純滯后的增加導(dǎo)致開(kāi)環(huán)相頻特性相角滯后增大,使閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。為了保證穩(wěn)定裕度，不得不減小調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)，造成控制質(zhì)量的下降。3.最早的大滯后過(guò)程控制方案是采樣控制。'7. 3-1 .大滯后過(guò)程的采樣控制777T Go(s)e 0sGsmith (s)U (s)1 .所謂采樣控制，是一種定周期的斷續(xù) PID控制方式，即期望：控制器按采樣周期 T進(jìn)行采樣控制。在兩次采樣之間，保持該Y (s)、0s-控制信號(hào)不變，直到下一個(gè)采樣控制信號(hào)信號(hào)到來(lái)。保持的時(shí);777Go(s)eGsmith (s) Go(s)U (s)間T必須大于純滯后時(shí)間0這樣重復(fù)動(dòng)作，一步一步地校于