石油工程自動(dòng)控制技術(shù)9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)課件

第五章基本控制系統(tǒng)1第五章基本控制系統(tǒng)1主要內(nèi)容一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇2、控制參數(shù)的選擇（重點(diǎn)）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題4、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇6、調(diào)節(jié)器正、反作用的確定（重點(diǎn)）2主要內(nèi)容一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測(cè)變送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的。對(duì)一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。3一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡(jiǎn)單控制系單回路控制系統(tǒng)框圖4單回路控制系統(tǒng)框圖4 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求、因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小、負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者控制質(zhì)量要求不太高的場(chǎng)合。5 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求： 過程控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，且具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕度。 系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)衰減振蕩過程，但過渡過程時(shí)間要短，余差要小。6 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求：6過程控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟： 1、建立被控過程的數(shù)學(xué)模型 2、選擇控制方案 3、建立系統(tǒng)方框圖 4、進(jìn)行系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算 實(shí)驗(yàn)和仿真7過程控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：7過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

控制方案的設(shè)計(jì)：核心，包括合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)、信息的獲取和變送、調(diào)節(jié)閥的選擇、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及正、反作用方式的確定等。 工程設(shè)計(jì)：包括儀表選型、控制室和儀表盤設(shè)計(jì)、儀表供電供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 工程安裝和儀表調(diào)校。 調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定：保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。8過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

控制方案的設(shè)計(jì)：核心，包括二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇 選取被控參數(shù)的一般原則為： ●選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有決定性作用的，可直接測(cè)量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)。9二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇9 ●當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)。 ●被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。 ●被控參數(shù)的選擇必須考慮工藝過程的合理性和所用儀表的性能。10 ●當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)2、控制參數(shù)的選擇 ●需要正確選擇控制參數(shù)、調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律和調(diào)節(jié)閥的特性。 ●當(dāng)工藝上允許有幾種控制參數(shù)可供選擇時(shí)，可根據(jù)被控過程擾動(dòng)通道和控制通道特性，對(duì)控制質(zhì)量的影響作出合理的選擇。所隊(duì)正確選擇控制參數(shù)就是正確選擇控制通道的問題。112、控制參數(shù)的選擇11擾動(dòng)作用——由擾動(dòng)通道對(duì)過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值。控制作用——由控制通道對(duì)過程的被控參數(shù)起主導(dǎo)影響，抵消擾動(dòng)影響，以使被控參數(shù)盡力維持在給定值。 在生產(chǎn)過程有幾個(gè)控制參數(shù)可供選擇時(shí)，一般希望控制通道克服擾動(dòng)的校正能力要強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)要比擾動(dòng)通道快。12擾動(dòng)作用——由擾動(dòng)通道對(duì)過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參 根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則： ●控制通道參數(shù)選擇：選擇過程控制通道的放大系數(shù)Ko要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)To要適當(dāng)小一些。純時(shí)延τ0愈小愈好，在有純時(shí)延τ0的情況下，τ0與To之比應(yīng)小—些（小于1），若其比值過大，則不利于控制。13 根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則：13 ●擾動(dòng)通道參數(shù)選擇：選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可能小。時(shí)間常數(shù)Tf要大。擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程（即靠近調(diào)節(jié)閥）。容量時(shí)延τc愈大則有利于控制。14 ●擾動(dòng)通道參數(shù)選擇：選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可 ●時(shí)間常數(shù)匹配：廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)一階環(huán)節(jié)組成，在選擇控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法把幾個(gè)時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大得多，同時(shí)注意減小第二、第三個(gè)時(shí)間常數(shù)。 ●注意工藝操作的合理性、經(jīng)濟(jì)性。15 ●時(shí)間常數(shù)匹配：廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題 （1）被控參數(shù)的測(cè)量和變送必須迅速正確地反映其實(shí)際變化情況，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的控制依據(jù)。 （2）測(cè)量和變送環(huán)節(jié)的描述：163. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題16 （3）參數(shù)選擇原則：減小Tm和τm均對(duì)提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量有利。若Tm較大，則會(huì)使記錄曲線與實(shí)際參數(shù)之間產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)誤差。從減小測(cè)量變送環(huán)節(jié)誤差角度考慮，應(yīng)減少儀表的量程，即增大Km。17 （3）參數(shù)選擇原則：減小Tm和τm均對(duì)提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)量和變送中涉及的問題： 信號(hào)濾波 信號(hào)處理 純時(shí)延問題 測(cè)量時(shí)延問題 信號(hào)傳送時(shí)延問題：18（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)量和變送中涉及的問題：18信號(hào)傳遞時(shí)延將降低控制質(zhì)量。對(duì)比可采取以下改善措施：●若測(cè)量信號(hào)為電信號(hào)，可將轉(zhuǎn)換器安裝在儀表盤附近，以縮短氣壓信號(hào)的傳送距離．●若調(diào)節(jié)器輸出為氣壓信號(hào)，可在50～60m距離間，裝一繼動(dòng)器，提高氣壓信號(hào)的傳輸功率，以減小傳遞時(shí)間?！袢粽{(diào)節(jié)器輸出為電信號(hào)，應(yīng)將轉(zhuǎn)換器安裝在調(diào)節(jié)閥附近，或采用電氣閥門定位器。19信號(hào)傳遞時(shí)延將降低控制質(zhì)量。對(duì)比可采取以下改善措施：194、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇 ●調(diào)節(jié)閥類型的選擇：氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器 ●調(diào)節(jié)閥口徑（Dg、dg）大小的選擇：主要依據(jù)是閥的流通能力。正常工況下要求調(diào)節(jié)閥開度處于15％～85％之間。 ●調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇：主要以安全方面考慮。204、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇20 ●調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，通常被控過程的特性是非線性的(一階以上特性)，而變送器、調(diào)節(jié)器(若比例作用時(shí))和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)是常數(shù)。因此往往通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補(bǔ)償被控過程特性的非線性，從而達(dá)到系統(tǒng)總放大倍數(shù)不變的目的。21 ●調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇（1）目的：為了使調(diào)節(jié)器的特性與控制過程的特性能很好配合，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝對(duì)控制質(zhì)量指標(biāo)的要求。（2）調(diào)節(jié)器PID控制規(guī)律對(duì)控制質(zhì)量的影響： ●當(dāng)廣義過程的時(shí)間常數(shù)較大，純時(shí)延較小時(shí)(即τ0／To很小)，引入微分作用其效果良好。此時(shí)各類調(diào)節(jié)器控制規(guī)律對(duì)控制質(zhì)量的影響為：比例積分微分(PID)作用最好，比例微分（PD）作用較好，比例（P）作用次之，比例積分（PI）作用較差。225、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇22 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小，而負(fù)荷變化很快，引入微分和積分作用均要引起系統(tǒng)振蕩，對(duì)控制質(zhì)量的影響不利。 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)延很大，負(fù)荷變化也很大時(shí)，單回路控制系統(tǒng)已不能滿足工藝要求，需采用其他控制方案。23 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小，而負(fù)荷變化很快，引入微分和（3）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇原則：24（3）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇原則：24根據(jù)過程特性選擇控制規(guī)律：●比例控制規(guī)律：適用于控制通道滯后較小，時(shí)間常數(shù)不太大，擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，控制質(zhì)量要求不高，允許有余差的場(chǎng)合。如貯罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽壓力的控制等。25根據(jù)過程特性選擇控制規(guī)律：25●比例積分控制規(guī)律：引入積分作用能消除余差。適用于控制通道滯后小，負(fù)荷變化不太大，工藝上不允許有余差的場(chǎng)合，如流量或壓力的控制。26●比例積分控制規(guī)律：引入積分作用能消除余差。適用于控制●比例微分控制規(guī)律：引入了微分，會(huì)有超前控制作用，能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，最大偏差和余差減小，加快了控制過程，改善了控制質(zhì)量。適用于過程容量滯后較大的場(chǎng)合。對(duì)于滯后很小和擾動(dòng)作用頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)盡可能避免使用微分作用。27●比例微分控制規(guī)律：引入了微分，會(huì)有超前控制作用，能使●比例積分微分控制規(guī)律：可以使系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量，它適用于容量滯后大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，如反應(yīng)器、聚合釜的溫度控制。28●比例積分微分控制規(guī)律：可以使系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量，它6、調(diào)節(jié)器正、反作用的確定 正作用——指調(diào)節(jié)器的輸出隨著正偏差(指測(cè)量值大于設(shè)定值)的增加而增加，即調(diào)節(jié)器的輸出隨著測(cè)量值增大而增大。 反作用——指調(diào)節(jié)器的輸出隨著正偏差的增加而減小，即調(diào)節(jié)器的輸出隨著測(cè)量值增大而減少。296、調(diào)節(jié)器正、反作用的確定 正作用——指調(diào)節(jié)器的輸出隨著正 調(diào)節(jié)器作用方向確定的原則：應(yīng)根據(jù)被控過程的特性及調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式來正確選擇，以使自動(dòng)控制系統(tǒng)成為一個(gè)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，即如果被控變量偏高，則控制作用應(yīng)使之降低；相反，如果被控變量偏低，則控制作用應(yīng)使之升高?？刂谱饔脤?duì)被控變量的影響應(yīng)與擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響相反，才能使被控變量回到設(shè)定值。30 調(diào)節(jié)器作用方向確定的原則：應(yīng)根據(jù)被控過程的特性及調(diào)節(jié)閥的 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的極性的規(guī)定： 正作用調(diào)節(jié)器：即當(dāng)系統(tǒng)的測(cè)量值增加時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出亦增加，其靜態(tài)放大系數(shù)Kc取負(fù)； 反作用調(diào)節(jié)器：即當(dāng)系統(tǒng)的測(cè)量值增加時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出減小，其靜態(tài)放大系數(shù)Kc取正； 氣開式調(diào)節(jié)閥：其靜態(tài)放大系數(shù)Kv取正； 氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥：其靜態(tài)放大系數(shù)Kv取負(fù)； 正作用被控過程：其靜態(tài)放大系數(shù)K0取正； 反作用被控過程：其靜態(tài)放大系數(shù)K0取負(fù)。31 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的極性的規(guī)定：31過程控制系統(tǒng)要能正常工作，則該系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的極性(可用其靜態(tài)放大系數(shù)表示)相乘必須為正。變送器的靜態(tài)放大系數(shù)Km通常為正極性，故只需調(diào)節(jié)器Kc、調(diào)節(jié)閥Kv和過程的K0極性相乘起來必須為正即可。（注：有的教材將正作用調(diào)節(jié)器的符號(hào)規(guī)定為正，則所有環(huán)節(jié)相乘應(yīng)為負(fù)）32過程控制系統(tǒng)要能正常工作，則該系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的極性(可 確定調(diào)節(jié)器正、反作用的次序過程： 首先根據(jù)生產(chǎn)工藝安全等原則確定調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式； 然后按被控過程特性，確定其正、反作用； 最后根據(jù)上述組成該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)各環(huán)節(jié)的靜態(tài)放大系數(shù)極性相乘必須為正的原則來確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。33 確定調(diào)節(jié)器正、反作用的次序過程：33下課34下課34第五章基本控制系統(tǒng)35第五章基本控制系統(tǒng)1主要內(nèi)容一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇2、控制參數(shù)的選擇（重點(diǎn)）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題4、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇6、調(diào)節(jié)器正、反作用的確定（重點(diǎn)）36主要內(nèi)容一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測(cè)變送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的。對(duì)一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。37一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡(jiǎn)單控制系單回路控制系統(tǒng)框圖38單回路控制系統(tǒng)框圖4 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求、因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小、負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者控制質(zhì)量要求不太高的場(chǎng)合。39 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求： 過程控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，且具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕度。 系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)衰減振蕩過程，但過渡過程時(shí)間要短，余差要小。40 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求：6過程控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟： 1、建立被控過程的數(shù)學(xué)模型 2、選擇控制方案 3、建立系統(tǒng)方框圖 4、進(jìn)行系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算 實(shí)驗(yàn)和仿真41過程控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：7過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

控制方案的設(shè)計(jì)：核心，包括合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)、信息的獲取和變送、調(diào)節(jié)閥的選擇、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及正、反作用方式的確定等。 工程設(shè)計(jì)：包括儀表選型、控制室和儀表盤設(shè)計(jì)、儀表供電供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 工程安裝和儀表調(diào)校。 調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定：保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。42過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

控制方案的設(shè)計(jì)：核心，包括二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇 選取被控參數(shù)的一般原則為： ●選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有決定性作用的，可直接測(cè)量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)。43二、單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、被控參數(shù)的選擇9 ●當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)。 ●被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。 ●被控參數(shù)的選擇必須考慮工藝過程的合理性和所用儀表的性能。44 ●當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)2、控制參數(shù)的選擇 ●需要正確選擇控制參數(shù)、調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律和調(diào)節(jié)閥的特性。 ●當(dāng)工藝上允許有幾種控制參數(shù)可供選擇時(shí)，可根據(jù)被控過程擾動(dòng)通道和控制通道特性，對(duì)控制質(zhì)量的影響作出合理的選擇。所隊(duì)正確選擇控制參數(shù)就是正確選擇控制通道的問題。452、控制參數(shù)的選擇11擾動(dòng)作用——由擾動(dòng)通道對(duì)過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值。控制作用——由控制通道對(duì)過程的被控參數(shù)起主導(dǎo)影響，抵消擾動(dòng)影響，以使被控參數(shù)盡力維持在給定值。 在生產(chǎn)過程有幾個(gè)控制參數(shù)可供選擇時(shí)，一般希望控制通道克服擾動(dòng)的校正能力要強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)要比擾動(dòng)通道快。46擾動(dòng)作用——由擾動(dòng)通道對(duì)過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參 根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則： ●控制通道參數(shù)選擇：選擇過程控制通道的放大系數(shù)Ko要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)To要適當(dāng)小一些。純時(shí)延τ0愈小愈好，在有純時(shí)延τ0的情況下，τ0與To之比應(yīng)小—些（小于1），若其比值過大，則不利于控制。47 根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則：13 ●擾動(dòng)通道參數(shù)選擇：選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可能小。時(shí)間常數(shù)Tf要大。擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程（即靠近調(diào)節(jié)閥）。容量時(shí)延τc愈大則有利于控制。48 ●擾動(dòng)通道參數(shù)選擇：選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可 ●時(shí)間常數(shù)匹配：廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)一階環(huán)節(jié)組成，在選擇控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法把幾個(gè)時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大得多，同時(shí)注意減小第二、第三個(gè)時(shí)間常數(shù)。 ●注意工藝操作的合理性、經(jīng)濟(jì)性。49 ●時(shí)間常數(shù)匹配：廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題 （1）被控參數(shù)的測(cè)量和變送必須迅速正確地反映其實(shí)際變化情況，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的控制依據(jù)。 （2）測(cè)量和變送環(huán)節(jié)的描述：503. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的測(cè)量變送問題16 （3）參數(shù)選擇原則：減小Tm和τm均對(duì)提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量有利。若Tm較大，則會(huì)使記錄曲線與實(shí)際參數(shù)之間產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)誤差。從減小測(cè)量變送環(huán)節(jié)誤差角度考慮，應(yīng)減少儀表的量程，即增大Km。51 （3）參數(shù)選擇原則：減小Tm和τm均對(duì)提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)量和變送中涉及的問題： 信號(hào)濾波 信號(hào)處理 純時(shí)延問題 測(cè)量時(shí)延問題 信號(hào)傳送時(shí)延問題：52（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)量和變送中涉及的問題：18信號(hào)傳遞時(shí)延將降低控制質(zhì)量。對(duì)比可采取以下改善措施：●若測(cè)量信號(hào)為電信號(hào)，可將轉(zhuǎn)換器安裝在儀表盤附近，以縮短氣壓信號(hào)的傳送距離．●若調(diào)節(jié)器輸出為氣壓信號(hào)，可在50～60m距離間，裝一繼動(dòng)器，提高氣壓信號(hào)的傳輸功率，以減小傳遞時(shí)間?！袢粽{(diào)節(jié)器輸出為電信號(hào)，應(yīng)將轉(zhuǎn)換器安裝在調(diào)節(jié)閥附近，或采用電氣閥門定位器。53信號(hào)傳遞時(shí)延將降低控制質(zhì)量。對(duì)比可采取以下改善措施：194、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇 ●調(diào)節(jié)閥類型的選擇：氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器 ●調(diào)節(jié)閥口徑（Dg、dg）大小的選擇：主要依據(jù)是閥的流通能力。正常工況下要求調(diào)節(jié)閥開度處于15％～85％之間。 ●調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇：主要以安全方面考慮。544、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇20 ●調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，通常被控過程的特性是非線性的(一階以上特性)，而變送器、調(diào)節(jié)器(若比例作用時(shí))和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)是常數(shù)。因此往往通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補(bǔ)償被控過程特性的非線性，從而達(dá)到系統(tǒng)總放大倍數(shù)不變的目的。55 ●調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇（1）目的：為了使調(diào)節(jié)器的特性與控制過程的特性能很好配合，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝對(duì)控制質(zhì)量指標(biāo)的要求。（2）調(diào)節(jié)器PID控制規(guī)律對(duì)控制質(zhì)量的影響： ●當(dāng)廣義過程的時(shí)間常數(shù)較大，純時(shí)延較小時(shí)(即τ0／To很小)，引入微分作用其效果良好。此時(shí)各類調(diào)節(jié)器控制規(guī)律對(duì)控制質(zhì)量的影響為：比例積分微分(PID)作用最好，比例微分（PD）作用較好，比例（P）作用次之，比例積分（PI）作用較差。565、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇22 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小，而負(fù)荷變化很快，引入微分和積分作用均要引起系統(tǒng)振蕩，對(duì)控制質(zhì)量的影響不利。 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)延很大，負(fù)荷變化也很大時(shí)，單回路控制系統(tǒng)已不能滿足工藝要求，需采用其他控制方案。57 ●當(dāng)過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小，而負(fù)荷變化很快，引入微分和（3）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇原則：58（3）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇原則：24根據(jù)過程特性選擇控制規(guī)律：●比例控制規(guī)律：適用于控制通道滯后較小，時(shí)間常數(shù)不太大，擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，控制質(zhì)量要求不高，允許有余差的場(chǎng)合。如貯罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽壓力的控制等。59根據(jù)過程特性選擇控制規(guī)律：25●比例積分控制規(guī)律：引入積分作用能消除余差。適用于控制通道滯后小，負(fù)荷變化不太大，工藝上不允許有余差的場(chǎng)合，如流量或壓力的控制。60●比例積分控制規(guī)律：引入積分作用能消除余差。適用于控制●比例微分控制規(guī)律：引入了微分，會(huì)有超前控制作用，能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，最大偏差和余差減小，加快了控制過程，改善了控制質(zhì)量。適用于過程容量滯后較大的場(chǎng)合。對(duì)于滯后很小和擾動(dòng)作用頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)盡可能避免使用微分作用。61●比例微分控制規(guī)律：引入了微分，會(huì)有超前控制作用，能使●比例積分微分控制規(guī)律：可以使系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量，它適用于容量滯后大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，如反應(yīng)器、聚合釜的溫度控制。62●比例積分微分控制規(guī)律：可以使系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量，它6、調(diào)節(jié)器正、