傳統(tǒng)控制原理及控制要求

1、傳統(tǒng)控制原理及控制要求（工藝人員）1本課程內(nèi)容1、過程控制系統(tǒng)的定義、任務(wù)和發(fā)展過程2、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的回路分析3、石化裝置常用控制規(guī)律4、執(zhí)行器5、典型化工單元的控制規(guī)律21、過程控制系統(tǒng)的定義、任務(wù)和發(fā)展過程1.1 基本概念自動(dòng)控制：無人參與 利用控制裝置、生產(chǎn)機(jī)器、設(shè)備、生產(chǎn)過程使表征其工作狀態(tài)的物理參數(shù)（狀態(tài)變量PV）盡可能接近人們的期望值（設(shè)定值SV）的過程。過程控制：采用自動(dòng)控制方式對(duì)生產(chǎn)過程的某一些物理參數(shù)進(jìn)行控制過程控制系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)過程控制，以控制理論和生產(chǎn)要求為依據(jù)，采用模擬儀表、數(shù)字儀表或微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的控制總體。1.2 石油化工生產(chǎn)過程控制特點(diǎn)被控對(duì)象的多樣性對(duì)象存在滯

2、后（多較大滯后，對(duì)控制不利）對(duì)象特性的非線性控制系統(tǒng)的復(fù)雜性1.3控制目的保障生產(chǎn)過程的平穩(wěn)和安全，達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量，盡可能減少原材料和能源消耗，把生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響降低到最小程度。31.4自動(dòng)控制理論的發(fā)展與趨勢(shì)40年代： 控制理論開始形成 20世紀(jì)，上半葉三大偉績(jī)之一30年代第一代控制理論 主要特點(diǎn)：穩(wěn)定性 微分方程解析第二代控制理論：二次大戰(zhàn)：Nyquist(1932)穩(wěn)定判據(jù)，Bode頻域分析法和穩(wěn)定判據(jù)，Evans根軌跡。重要成果是PID控制規(guī)律，目前還是主流，適用于線性定常、SISO對(duì)象50年代復(fù)雜控制系統(tǒng)發(fā)展 QDZ和DDZ成為主流60年代現(xiàn)代控制理論迅猛發(fā)展：狀態(tài)空間、最小值

3、原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等最優(yōu)控制理論，在隨機(jī)干擾下采用Kalman濾波器的線性二次型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法宣告了時(shí)域方法的完成。70年代逐步發(fā)展形成大系統(tǒng)理論。系統(tǒng)的分解與協(xié)調(diào)，多級(jí)遞階優(yōu)化與控制。對(duì)其他復(fù)雜控制系統(tǒng)仍然束手無策。對(duì)于含有大量不確定性和難于建模的復(fù)雜系統(tǒng)：基于知識(shí)的專家系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、學(xué)習(xí)控制和基于信息論的智能控制41.5過程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)50年代:基地式控制階段 特點(diǎn)：一般的機(jī)械與電子原件 局部、分散、局限于單回路60年代:單元組合儀表自動(dòng)化階段 自動(dòng)控制系統(tǒng)按功能分成若干單元 電動(dòng)和氣動(dòng)適當(dāng)組合 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)聯(lián)系20-60kpaDDZ-II 0-10mA,DDZ-III 4-20

4、mA(電阻損失，斷線監(jiān)視），控制策略PID控制和復(fù)雜控制系統(tǒng)（串級(jí)、均勻、比值、前饋和選擇性控制）70年代:計(jì)算機(jī)控制的初級(jí)階段 直接數(shù)字控制DDCDCS控制，在硬件上的分散化，數(shù)據(jù)顯示、實(shí)施監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)生產(chǎn) 簡(jiǎn)單PID為主，復(fù)雜控制算法80年代以后：二級(jí)優(yōu)化控制，在DCS的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)，DCS開放式系統(tǒng)，多層次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的掌控一體化系統(tǒng)CIPS Fildbus FCS CIMS TPS PKS*PLC,ESD,SIS基于繼電保護(hù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，長(zhǎng)于數(shù)字量運(yùn)算52、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)回路分析重點(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)組成和分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要

5、求常規(guī)控制系統(tǒng)的基本規(guī)律62.1 控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)2.1.1人工控制的過程：目標(biāo)眼睛 大腦指令改變眼睛。平衡-結(jié)束自動(dòng)控制過程：檢測(cè)儀表和自動(dòng)控制裝置代替人工控制開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)2.1.2反饋：正反饋：正反饋對(duì)放大器來說一般起壞的作用：使放大器的工作頻帶變窄、穩(wěn)定性變差、噪聲增大、產(chǎn)生自激只有在早期的再生式收音機(jī)中，能使收音機(jī)的靈敏度提高，有過應(yīng)用。負(fù)反饋：工程應(yīng)用非常廣泛，目前常用的PID控制，以及一些帶有自穩(wěn)特性的過程都帶有負(fù)反饋控制器執(zhí)行器被控對(duì)象設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值控制器設(shè)定值控制器設(shè)定值執(zhí)行器控制器執(zhí)行器控制器被控對(duì)象執(zhí)行器設(shè)定值控制器設(shè)定值控制器執(zhí)行器設(shè)定值控制器被控對(duì)象

6、執(zhí)行器設(shè)定值控制器設(shè)定值控制器設(shè)定值控制器設(shè)定值執(zhí)行器控制器設(shè)定值執(zhí)行器控制器設(shè)定值被控對(duì)象執(zhí)行器控制器設(shè)定值被控對(duì)象執(zhí)行器控制器設(shè)定值設(shè)定值控制器設(shè)定值控制器設(shè)定值執(zhí)行器控制器設(shè)定值執(zhí)行器控制器設(shè)定值被控對(duì)象執(zhí)行器控制器測(cè)量反饋干擾72.1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)組成控制裝置執(zhí)行器被控對(duì)象檢測(cè)元件、變送器設(shè)定值x(t)+e(t)u(t)q(t)y(t)擾動(dòng)f(t)測(cè)量值z(mì)(t)通用的自動(dòng)控制系統(tǒng)原理方框圖被控對(duì)象：也稱被控過程，是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置檢測(cè)變送單元：檢測(cè)元件和變送器，測(cè)量被控變量，并按照標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出控制器：調(diào)節(jié)器，就是u(t) 和e(t)之間某種預(yù)定的控制規(guī)律執(zhí)行器：接受控制器送來

7、的控制信號(hào)u(t)，直接改變操作變量q(t)82.1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)分類1、定值控制系統(tǒng):設(shè)定值保持不變的反饋控制系統(tǒng)，擾動(dòng)是被控變量偏離設(shè)定值的主要因素，我們常用的就是此類控制系統(tǒng)。2、隨動(dòng)控制系統(tǒng)：也稱跟蹤控制系統(tǒng)，設(shè)定值不斷變化，時(shí)間的未知函數(shù)，并且要求系統(tǒng)的輸出隨之變化。如雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)空氣隨油料進(jìn)料的控制等。3、程序控制系統(tǒng)：系統(tǒng)的設(shè)定值是根據(jù)過程的需要而按照某種預(yù)定規(guī)律變化，是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)。自動(dòng)控制的目的是使被控量以一定的精度、按規(guī)定時(shí)間程序變化。主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)周期作業(yè)的工藝設(shè)備的控制。應(yīng)用于間歇式反應(yīng)器的溫度控制、也冶金工業(yè)中退火爐、數(shù)控機(jī)床等。92.1.5控制系統(tǒng)的

8、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)過渡過程：穩(wěn)定狀態(tài)下的過程控制系統(tǒng)，當(dāng)輸入（擾動(dòng)或設(shè)定值）發(fā)生變化后，被控變量（輸出）發(fā)生變化的過程。平衡狀態(tài)-平衡狀態(tài)。靜態(tài)特性：控制系統(tǒng)中被控變量不隨時(shí)間變化的平衡狀態(tài)，也稱穩(wěn)態(tài)。動(dòng)態(tài)特性：在控制系統(tǒng)中，被控變量隨時(shí)間變化的的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。輸出隨輸入變化的關(guān)系稱為環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的關(guān)系：平衡和靜態(tài)時(shí)暫時(shí)的，相對(duì)的，有條件的。不平衡和動(dòng)態(tài)才是普遍的，絕對(duì)的，無條件的。擾動(dòng)總是不斷的產(chǎn)生，控制作用也在不斷地克服擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。使系統(tǒng)狀態(tài)恢復(fù)到設(shè)定值上。對(duì)控制指標(biāo)的基本要求：控制系統(tǒng)對(duì)被控變量提出的控制要求基本相同，雖然在控制過程中包含動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)方面的要求

9、，一般歸納為：（1）穩(wěn)定性（2）快速性（3）精確性*穩(wěn)快準(zhǔn)往往是相互制約的，過分強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致反映遲緩，控制精度降低。過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，則會(huì)導(dǎo)致震蕩加劇，甚至引起不穩(wěn)定。10（1）穩(wěn)定性：是保證系統(tǒng)正常工作的首要條件，是指系統(tǒng)受到外來作用后，其動(dòng)態(tài)過程的震蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力。線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定的，與外界因素?zé)o關(guān)。（2）快速性：就是動(dòng)態(tài)過程持續(xù)的長(zhǎng)短，表明了系統(tǒng)輸出對(duì)輸入響應(yīng)的快慢程度。（3）精確性：理想情況下，當(dāng)過渡結(jié)束后，被控變量的達(dá)到的穩(wěn)定值應(yīng)與設(shè)定值一致。但實(shí)際上由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、外來作用的形式等非線性因素的存在，被控變量的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之間會(huì)

10、有誤差存在，稱為穩(wěn)態(tài)誤差。它是衡量控制系統(tǒng)系統(tǒng)靜態(tài)控制精度的主要標(biāo)志，一般在技術(shù)指標(biāo)中有具體要求。11/4et11幾種過渡過程震蕩發(fā)散等幅震蕩單調(diào)發(fā)散震蕩衰減單調(diào)衰減122.1.6 單項(xiàng)性能指標(biāo)衰減比n:過渡過程曲線上相鄰?fù)较騼蓚€(gè)波峰的幅值之比。 n1 震蕩衰減 超調(diào)量和最大偏差emax:反映系統(tǒng)在控制過程中被控變量偏離參比變量的程度，是衡量過程動(dòng)態(tài)精確度（準(zhǔn)確性）的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)中 =B/y() 100%，B為最大振幅。在定值控制系統(tǒng)中，最終穩(wěn)態(tài)值很小或趨近于零，使用emax表示?；謴?fù)時(shí)間Ts：過渡過程時(shí)間，控制系統(tǒng)在受到階躍外作用后，被控變量從過渡過程開始進(jìn)入到穩(wěn)態(tài)值附近5%或2

11、%范圍內(nèi)并不再超出此范圍所需要的時(shí)間。（震蕩頻率=2/T,在衰減比一定的情況下也可表示過快速性）余差e()：又稱殘余偏差或靜差，最終穩(wěn)態(tài)偏差，反映系統(tǒng)最終穩(wěn)態(tài)精確性。過渡過程終了時(shí)，設(shè)定值與新穩(wěn)態(tài)值之差。綜合性能指標(biāo)：又稱為偏差的積分性能指標(biāo)，常用于分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。（APC常用來做約束條件）132.2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.2.1傳遞函數(shù) 數(shù)學(xué)模型：描述系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）在動(dòng)態(tài)過程中的輸出變量與輸入變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。廣泛用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和新型控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究。 建立方法:理論分析法 實(shí)驗(yàn)測(cè)試法 有多種表示形式：時(shí)域分析常用的是微分方程式、傳遞函數(shù)和系統(tǒng)方框圖等。 在過程控

12、制中，可以用微分方程來表示系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性，但是微分方程在運(yùn)算過程中復(fù)雜，所以習(xí)慣于用傳遞函數(shù)和系統(tǒng)方框圖來表示系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性。 線性定常系統(tǒng)：微分方程的系數(shù)不是時(shí)間變量的函數(shù)。 傳遞函數(shù)：在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換式與輸入量的拉普拉斯變換式之比。傳遞函數(shù)是經(jīng)拉氏變換導(dǎo)出的，拉氏變換是一種線性積分運(yùn)算，因此傳遞函數(shù)的概念只適用于線性定常系統(tǒng)。傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的，因而不能反映非零初始條件下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程，是有很大的局限性。傳遞函數(shù)僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與系統(tǒng)的輸入量擾動(dòng)量等外部因素?zé)o關(guān)。他表示系統(tǒng)的固有特性，是一種在復(fù)數(shù)域描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型傳遞函

13、數(shù)只表明一個(gè)特定的輸入、輸出關(guān)系，同一系統(tǒng)，取不同變量作為輸出，以設(shè)定值或不同位置的擾動(dòng)為輸入，傳遞函數(shù)將各不相同。由微分方程變化而來，和微分方程存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，是唯一的。14控制器是控制系統(tǒng)的心臟，其作用是將變送信號(hào)的測(cè)量值與設(shè)定值相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)，并按一定的運(yùn)算規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)，送往執(zhí)行器。控制規(guī)律：來源于人工操作規(guī)律，是在模仿、總結(jié)人工操作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是輸出信號(hào)與輸入信號(hào)隨時(shí)間變化的規(guī)律?？刂破鞯妮斎胄盘?hào)是經(jīng)比較后的設(shè)定值和測(cè)量值的偏差信號(hào)。輸出信號(hào)是經(jīng)過控制規(guī)律運(yùn)算的控制信號(hào)。在研究控制器的控制規(guī)律時(shí)，一般將控制器從控制系統(tǒng)中斷開，即只在系統(tǒng)開環(huán)時(shí)單獨(dú)研究控制器本身的

14、特性。在控制器輸入端加入一個(gè)階躍信號(hào)，相當(dāng)于突然出現(xiàn)某一個(gè)偏差，然后分析分析系統(tǒng)輸出在這種激勵(lì)下的隨時(shí)間的變化規(guī)律。實(shí)際表征控制器的動(dòng)態(tài)特性?？刂破鲌?zhí)行器控制通道擾動(dòng)通道被控對(duì)象反饋?zhàn)兯推鱡(t)Sv-PvMv152.2.2 雙位式控制雙位式控制是位式控制的最簡(jiǎn)單形式，理想的雙位式控制的輸出和輸入的關(guān)系是：ueumaxuminumaxuuminumaxe實(shí)際雙位式控制特性理想雙位式控制特性VJL0理想雙位式控制容易產(chǎn)生動(dòng)蕩，開關(guān)頻繁動(dòng)作，容易產(chǎn)生故障，設(shè)備壽命低。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 易于實(shí)現(xiàn) 成本低缺點(diǎn)：控制精度低 易對(duì)下游產(chǎn)生沖擊流量162.2.3比例環(huán)節(jié)積分作用對(duì)系統(tǒng)的影響不僅取決于偏差的大小

15、，還和偏差存在的時(shí)間有關(guān)。比例增益KC是輸出變化量u(t)與輸入變化量 e(t)之比，其值可調(diào)，在e(t)不變的情況下， KC越大，比例控制作用越強(qiáng)。減小減小tY(t)Y(0)擾動(dòng)作用設(shè)定作用17比力度：工業(yè)上習(xí)慣用比力度來表示比例作用的強(qiáng)弱，它是控制器輸入信號(hào)的變化相對(duì)值與輸出的變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)。定義式為：比力度要使輸出全范圍變化，輸入必須改變?nèi)砍痰陌俜种畮?，單元組合儀表中，u=x比例度與比例增益Kc成反比， 越小，則 Kc 越大，比例控制作用越強(qiáng)，越大，Kc越小，比例作用就越弱。比例度對(duì)控制過程的影響：（1）余差 （2）對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 （3）對(duì)系統(tǒng)過渡過程的影響 （4）對(duì)系統(tǒng)最

16、大偏差的影響工業(yè)過程中比例度的大致取值范圍：壓力控制系統(tǒng)：30%70% 流量控制系統(tǒng)：20%100%液位控制系統(tǒng)：20%80% 溫度控制系統(tǒng)：20%60%比例作用通常適用于擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，過程時(shí)滯較小，控制要求不高的場(chǎng)合。182.2.3積分環(huán)節(jié)積分的重要作用就是能夠消除余差，輸出在偏差鋼出現(xiàn)時(shí)較小，然后逐漸增大，所以作用比較緩慢，總是滯后于偏差的存在，不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，致使被控變量的動(dòng)態(tài)偏差增大，控制過程拖長(zhǎng)，時(shí)滯使系統(tǒng)難以穩(wěn)定。e(t)tty(t)在工業(yè)生產(chǎn)中積分控制規(guī)律極少單獨(dú)使用。192.2.4微分環(huán)節(jié)控制器的微分控制規(guī)律指其輸出信號(hào)的變化量u與偏差信號(hào)的變化速度

17、成正比。e(t)tY(t)理想特性實(shí)際特性TD反映微分作用的強(qiáng)弱。它反映偏差變化的強(qiáng)弱，只在偏差出現(xiàn)的那一刻起作用，而與偏差是否存在無關(guān)，即使偏差很小，只要出現(xiàn)變化趨勢(shì)，馬上就進(jìn)行控制，有超前控制之稱。當(dāng)偏差不變的時(shí)候，理想輸出為0，但是現(xiàn)場(chǎng)往往不是這樣，實(shí)際特性曲線如圖所示。在實(shí)際運(yùn)用中，微分控制極少單獨(dú)使用。思考：在實(shí)際的PID控制中，微分作用的輸出值究竟是怎樣表現(xiàn)出來的呢？在存有噪聲的系統(tǒng)中有何表現(xiàn)？202.2.5組合式PI、PID控制比例積分控制規(guī)律是比例作用和微分作用的疊加。21PI控制規(guī)律在化工生產(chǎn)經(jīng)常使用，在比例作用中加入微分信號(hào)，能夠保證消除偏差的快速性，積分作用消除余差，但系

18、統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。若要保持系統(tǒng)原有的衰減比，必須加大控制器的比例度。因此，若果余差不是系統(tǒng)控制的主要指標(biāo)，可以僅使用比例控制。由于PI控制器兼有比例和積分控制的優(yōu)點(diǎn)，有比例度和積分時(shí)間兩個(gè)參數(shù)可以選擇，因此使用范圍較寬，多數(shù)系統(tǒng)可以采用。只有在過程的容量滯后大，時(shí)間常數(shù)大，或負(fù)荷變化較劇烈時(shí)，由于積分作用遲緩，系統(tǒng)的控制指標(biāo)不能滿足工藝要求，才考慮加入微分作用。思考：為何加入積分作用，消除偏差會(huì)比純比例控制慢？工業(yè)過程常用回路的積分時(shí)間為：壓力控制系統(tǒng)：0.33min 流量控制系統(tǒng)： 0.11min 液位控制系統(tǒng)： 310min 溫度控制系統(tǒng)： 不需要積分 222.PD控制PD控制極少應(yīng)用于系統(tǒng)

19、控制中，僅有理論討論的價(jià)值。233、PID調(diào)節(jié)器在階躍偏差的作用下，比例和微分作用使輸出先跳到最大值，然后逐漸下降，比例和微分共同作用下又開始上升，比例全過程作用，微分前期作用，積分后期作用消除余差。24 PID控制規(guī)律時(shí)工業(yè)過程生產(chǎn)中最常用的控制規(guī)律，是歷史最久，應(yīng)用最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的控制規(guī)律，在常規(guī)過程控制系統(tǒng)中所占比例約85%-90%。在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)展的今天，仍是主要控制算法。 PID控制器集中了三種控制作用，綜合里各種控制作用的優(yōu)點(diǎn)，既能快速進(jìn)行控制，又可以消除偏差，根據(jù)變化量實(shí)現(xiàn)超前動(dòng)作，具有良好的控制性能。但這并不意味著它在任何情況下都是最合適的，必須根據(jù)具體的過程特性和工藝要

20、求選擇最合適的控制規(guī)律。 工業(yè)過程常用的控制規(guī)律：（1）液位：一般要求不高，選用P或PI控制規(guī)律。（2）流量：時(shí)間常數(shù)小，測(cè)量信息中夾雜有噪音，用PI或加入反微分控制規(guī)律（KD1）。（3）壓力：液體介質(zhì)的時(shí)間常數(shù)小，氣體介質(zhì)的時(shí)間常數(shù)中等，選用P或PI控制規(guī)律。（4）溫度和成分分析：容量滯后較大，易用PID控制規(guī)律。微分時(shí)間TD對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響：在負(fù)荷變化劇烈、擾動(dòng)幅度較大或過程容量滯后較大的系統(tǒng)中，可提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。微分過強(qiáng)或測(cè)量系統(tǒng)中有顯著的噪聲，則會(huì)產(chǎn)生過調(diào)，引起系統(tǒng)震蕩，不宜采用。252.2.2增量式算法典型PID的微分方程是：在上面單獨(dú)分析控制環(huán)節(jié)的性能時(shí)，大家應(yīng)注意到每個(gè)環(huán)

21、節(jié)的輸出后面均帶有原輸出u(0)。思考：如何在計(jì)算機(jī)程序中實(shí)現(xiàn)積分和微分運(yùn)算？在模擬電路中實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算較簡(jiǎn)單。而在計(jì)算機(jī)程序中，經(jīng)過數(shù)據(jù)采樣，得到的數(shù)據(jù)是離散化的數(shù)據(jù)，每采樣周期一個(gè)。作為積分需要累積所有過程中的數(shù)據(jù)，若是如此，運(yùn)行中需要不斷增加數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)空間的要求也很大。常用有位置式和增量式，位置式需要累積執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置U(k)和e(k),不易實(shí)現(xiàn)。26272829積分飽和30控制器的輸出為0-100%，有上下限值。若在某工況下，控制器工作在此值附近，若出現(xiàn)一較大偏差，u(t)=控制器輸出+u(0),此時(shí)，會(huì)有超出極限值的輸出出現(xiàn)。在某些特殊情況下（開車投用、千年蟲）等情況下，也會(huì)出現(xiàn)u(

22、0)短缺的情況。（實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)所使用的不是這個(gè)值，有數(shù)個(gè)歷史參數(shù)，包含香農(nóng)采樣定理、數(shù)據(jù)的離散化、增量算法等內(nèi)容）。必須采取防積分飽和措施。PI-P控制規(guī)律：當(dāng)控制器輸出在某一范圍內(nèi)時(shí)，選用比例積分控制作用，消除余差。而在邊緣附近時(shí)，采用比例作用，防止出現(xiàn)積分飽和。積分時(shí)間TI選用范圍：壓力控制系統(tǒng)：0.33min 流量控制系統(tǒng)： 0.11min 液位控制系統(tǒng)： 310min 溫度控制系統(tǒng)： 不需要積分 3132333、石化裝置常用復(fù)雜控制規(guī)律串級(jí)控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)選擇性控制343.1 選擇性控制TV202ATV202BTV202CSWT202IPI

23、DSWT202ASWT202BSWT202CTI202ATI202BSPPV35這是加熱爐出口溫度選擇控制方案。TI202A、B為兩個(gè)不同部位的測(cè)溫點(diǎn)，經(jīng)SWT202I切換開關(guān)根據(jù)不同的工藝要求進(jìn)行選擇。再經(jīng)PID模塊運(yùn)算后，根據(jù)不同的工況分別由切換開關(guān)SWT202A、B、C選擇控制不同的三路調(diào)節(jié)閥。三路調(diào)節(jié)閥TV202A、B、C分別為燃料油，燃料氣和渣油。最終達(dá)到控制溫度的目的。 其控制流程圖（見圖二十）： 實(shí)際使用中需注意：SWT202I為開關(guān)模塊即SWICH塊，而SWT202A、B、C分別為三個(gè)手/自動(dòng)模塊即AUTOMAN塊。投用時(shí)SWT202I選X1為TI202A，選X2為TI202B

24、，SWT202I正常操作方式應(yīng)選CAS。 SWT202A、B、C操作方式置為A，表示TV202與PID聯(lián)通。正常使用時(shí)只需PID與三個(gè)閥中的一個(gè)相聯(lián)，沒有參與PID控制的另兩個(gè)閥，其SWT202置M方式。M方式下可以手動(dòng)遙控。363.2比值控制該控制回路在FY10流程圖上。FIC102為提升管反應(yīng)器的進(jìn)料，F(xiàn)IC104為汽提蒸汽。工藝要求FIC104與FIC102成比率控制。比值為0.05。 FIC102FIC104RATIOCTSP PCALCP2 PPV102 PFI102 PP1 PX2FILT PPV2 PFIC102FIC104RATIOCTSP PCALCP2 PPV102 PFI

25、102 PP1 PX2FILT PPV2 PSP1 PFI104 PPV1 PPV PX2 P37圖中所示：FI104輸出分兩路，一路做為控制模塊FIC104的測(cè)量值PV2，另一路X2經(jīng)比率模塊RATIOCTL濾波后變成X2FILT，送到計(jì)算模塊CALCULATOR的P2端。計(jì)算模塊的P1聯(lián)接FI102的測(cè)量值PV1。 計(jì)算模塊CALCULATOR主要用來做比值運(yùn)算P1/P2，運(yùn)算結(jié)果PV送比率模塊RATIOCTL作為測(cè)量值，比率系數(shù)的設(shè)定值由比率模塊RATIOCTL的SP設(shè)定。比率模塊RATIOCTL的輸出值作為控制模塊FIC104的設(shè)定值SP2。 投用時(shí)，比率控制方式下：FIC102、RA

26、T10CTL兩個(gè)模塊的控制方式為“自動(dòng)”即A方式；FIC104控制方式為“串級(jí)”即CAS方式。 FIC102、104也可分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)”或“手動(dòng)”方式。這時(shí)只需將RAT10CTL控制方式置為“手動(dòng)”， FIC102、104置為“自動(dòng)”或“手動(dòng)”即可。383.3串級(jí)控制系統(tǒng)SWF204SWF215SWT216FIC204FIC215TIC216SWFO204SWFO215SWTO216LICA203LICA208SWL203LI203LI208X1X2X1X1X1SPSPSPFI215TI216X2X2X2X1X1FV204FV2154TV216A、BFI20439分餾塔底液面控制系統(tǒng)，根據(jù)

27、工藝要求設(shè)計(jì)成不同工況下不同控制方案的組合。方案如下： 液位控制主回路LICA203或LICA208，與副回路FIC204或FIC205或TIC206實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制；或LICA203、LICA208與FV204、FV205、TV216分別實(shí)現(xiàn)單回路控制；或FIC204、205、TIC216分別與FV204、FV205、TV216實(shí)現(xiàn)單回路控制。 組態(tài)流程圖如下（見圖二十一）：說明： LI203、208分別為差變、浮球；LICA203、208 液位控制模塊；SWL203選擇開關(guān)模塊，選X1時(shí)，開關(guān)聯(lián)通LI203，X2時(shí)連通LI208； SWF204、SWF215、SWT216為串級(jí)選擇開關(guān)，SWL203的輸出端與SW