華北電力大學(xué)過程控制過程控制緒論

1、過程控制緒論過程控制主講人：馬平過程控制緒論什么是過程控制？工業(yè)生產(chǎn)過程指原材料經(jīng)過若干物理或化學(xué)加工步驟轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品的過程。工業(yè)生產(chǎn)過程可分為：連續(xù)生產(chǎn)過程離散生產(chǎn)過程間歇生產(chǎn)過程（批量生產(chǎn)過程）。過程控制緒論工業(yè)生產(chǎn)過程的目標(biāo)在可能獲得的原料和能源條件下，以最經(jīng)濟(jì)的途徑將原材料加工成預(yù)期的合格產(chǎn)品。原材料理想條件干擾產(chǎn)品？合格產(chǎn)品控制過程控制過程控制主要是指連續(xù)過程工業(yè)的過程控制過程控制緒論教材：過程控制 清華大學(xué)出版社，金以慧，1993年教學(xué)內(nèi)容：緒論第一篇 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第二篇 復(fù)雜控制系統(tǒng)過程控制緒論學(xué)習(xí)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，建立過程控制系統(tǒng)的基本概念，掌握分析系統(tǒng)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本方法

2、。達(dá)到對(duì)典型系統(tǒng)能夠分析和設(shè)計(jì)的能力。過程控制緒論學(xué)習(xí)要求：緒論： 建立過程控制系統(tǒng)的基本概念，了解現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)第一篇： 要求建立簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本概念；理解控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)，生產(chǎn)過程被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)，調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)參數(shù)變化對(duì)調(diào)節(jié)過程的影響，調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和工作流量特性；掌握由階躍響應(yīng)曲線建立被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的方法和簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的工程整定方法過程控制緒論第二篇：要求建立串級(jí)控制、比值控制、前饋控制、大遲延系統(tǒng)和解耦控制的基本概念，理解這些控制的基本特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原理，掌握這些控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法和基本整定方法第十章： 要求了解火電廠熱工控制基本組成，掌握負(fù)荷控制、燃燒控制、給水控制及汽溫

3、控制的常規(guī)設(shè)計(jì)方法。過程控制緒論參考書：1 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng) 中國(guó)電力出版社，李遵基，1999年2 工業(yè)過程控制工程 化學(xué)工業(yè)出版社，王樹青等，2003年3 火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn) 中國(guó)電力出版社，朱北恒，2006年緒論過程控制答疑方式及安排1 課間答疑2 網(wǎng)上課堂過程控制緒論緒論測(cè)量變送器控制器（PID)執(zhí)行器水位H給水流量飽和蒸汽過熱蒸汽過程控制汽包爐汽水生產(chǎn)過程測(cè)量變送器控制器執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥對(duì)象定值+-被調(diào)量廣義被控對(duì)象（廣義過程）控制器廣義被控對(duì)象給定值被調(diào)量緒論1生產(chǎn)過程（被控對(duì)象）生產(chǎn)設(shè)備以及所發(fā)生的物理和化學(xué)變化的過程。置于控制系統(tǒng)中過程稱為被控對(duì)象2控制系統(tǒng)控制儀表和生產(chǎn)過程通

4、過信號(hào)的傳遞互相聯(lián)系起來就構(gòu)成控制系統(tǒng)。過程控制名詞術(shù)語飽和蒸汽水位H給水流量過熱蒸汽過程控制緒論3被調(diào)量（被控制量）表征生產(chǎn)過程是否正常運(yùn)行并需要加以調(diào)節(jié)的物理量。4給定值按生產(chǎn)要求被調(diào)量必須維持的希望值（簡(jiǎn)稱給定值）。5調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可用來改變進(jìn)入控制對(duì)象的物6調(diào)節(jié)量（控制量）由操作者或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變的輸入物理量，用以控制被調(diào)量的變化。稱為調(diào)節(jié)量（控制量）。飽和蒸汽過熱蒸汽測(cè)量變送器控制器（PID)執(zhí)行器被調(diào)量水位H調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量給水流量過程控制緒論7擾動(dòng)引起被調(diào)量偏離平衡狀態(tài)的各種原因稱為擾動(dòng)。測(cè)量變送器控制器執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥對(duì)象-給定值+被調(diào)量擾動(dòng)1擾動(dòng)2過程控制緒論8調(diào)節(jié)過程（控制過程）原來處于

5、平衡狀態(tài)的生產(chǎn)過程，一旦受到擾動(dòng)作用，被調(diào)量偏離原來平衡狀態(tài)，通過施加調(diào)節(jié)作用使被調(diào)量重新恢復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程，稱為調(diào)節(jié)（控制）過程?？刂破鲝V義被控對(duì)象給定值被調(diào)量原平衡狀態(tài)新平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)（控制） 過程過程控制緒論9系統(tǒng)工藝流程圖：包括被控對(duì)象和控制設(shè)備的控制系統(tǒng)示意圖水位H給水流量飽和蒸汽過熱蒸汽測(cè)量變送器控制器（PID)執(zhí)行器過程控制緒論10控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖：不包括被控對(duì)象，描述控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制功能的方框圖測(cè)量變送器控制器（PID)執(zhí)行器PIPIDKvF(x)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過程控制緒論11控制系統(tǒng)原理圖：用傳遞函數(shù)描述控制系統(tǒng)的方框圖被調(diào)量控制器Gc(s)廣義被控對(duì)象Gp(s)y給

6、定值r +-控制系統(tǒng)原理圖過程控制緒論過程控制的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：50年代：經(jīng)典控制理論，簡(jiǎn)單系統(tǒng)，基地式氣動(dòng)儀表。6070年代：現(xiàn)代控制理論，以狀態(tài)空間分析為基礎(chǔ)，揭示系統(tǒng)內(nèi)在的規(guī)律性，為高水平的自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)，電動(dòng)單元組合儀表及早期的直接數(shù)字控制DDC（計(jì)算機(jī)儀表）。70年代20世紀(jì)末：智能控制理論，將控制理論與其它學(xué)科相互交叉、滲透和結(jié)合，DCS集散控制系統(tǒng)21世紀(jì)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使控制設(shè)備之間的連接更加簡(jiǎn)便現(xiàn)場(chǎng)總線開始應(yīng)用。過程控制緒論生產(chǎn)過程對(duì)過程控制的要求：安全性（要求在整個(gè)生產(chǎn)過程中確保人身和設(shè)備的安全）經(jīng)濟(jì)性（要求在生產(chǎn)同樣質(zhì)量和數(shù)量產(chǎn)品所的能量的原材料最少）穩(wěn)定性（要求系統(tǒng)具有抑制外部干擾，保持生產(chǎn)過程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力）過程控制緒論過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)步驟：確定控制目標(biāo)選擇測(cè)量參數(shù)（被調(diào)量）選擇操作量（調(diào)節(jié)量）確定控制方案選擇控制算法選擇執(zhí)行器設(shè)計(jì)報(bào)警和連鎖保護(hù)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的調(diào)試和投運(yùn)水位H給水流量飽和蒸汽過熱蒸汽測(cè)量變送器控制器（PID)執(zhí)行器過程控制緒論控制器廣義被控對(duì)象給定值被調(diào)量過程控制的研究?jī)?nèi)容：（1）制定控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)（即設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)）；（2）認(rèn)識(shí)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性（一般為廣義對(duì)象的動(dòng)態(tài)性）；（3）設(shè)計(jì)控制器的控制規(guī)律及控制結(jié)構(gòu)，使控制系統(tǒng)達(dá)到控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)要求。過程控制緒論本