單回路控制系統(tǒng)原理

1、1單回路控制系統(tǒng)原理單回路控制系統(tǒng)原理一、一、過(guò)程控制的特點(diǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)與其它自動(dòng)控制系統(tǒng)相比，過(guò)程控制的主要特點(diǎn)是：1、系統(tǒng)由工業(yè)上系列生產(chǎn)的過(guò)程檢測(cè)控制儀表組成。一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程控制系統(tǒng)是由控制對(duì)象和過(guò)程檢測(cè)控制儀表（包括測(cè)量元件，變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。如圖1：液位控制系統(tǒng)Q1Q2f（t）x（t）e（t）p（t）q（t）y（t）z（t）KC：調(diào)節(jié)器的靜態(tài)放大系數(shù)KV：調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)放大系數(shù)K0：被控對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)Km

2、：變送器的靜態(tài)放大系數(shù)2、被控對(duì)象的設(shè)備是已知的，對(duì)象的型式很多，它們的動(dòng)態(tài)特性是未知的或者是不十分清楚的，但一般具有慣性大，滯后大，而且多數(shù)具有非線性特性。3、控制方案的多樣性。有單變量控制系統(tǒng)、多變量控制系統(tǒng)；有線性系統(tǒng)、有非線性系統(tǒng)、；有模擬量控制系統(tǒng)、有數(shù)字量控制系統(tǒng)，等等。這是其它自動(dòng)控制系統(tǒng)所不能比擬的。4、控制過(guò)程屬慢過(guò)程，多半屬參量控制。即需對(duì)表征生產(chǎn)過(guò)程的溫度、流量、壓力、液位、成分、PH等進(jìn)行控制。5、在過(guò)程控制系統(tǒng)

3、中，其給定值是恒定的（定值控制），或是已知時(shí)間的函數(shù)（程序控制）?？刂频闹饕康氖窃谟谌绾螠p少或消除外界擾動(dòng)對(duì)被控量的影響。工業(yè)生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，首先必須熟悉生產(chǎn)過(guò)程，掌握對(duì)象特點(diǎn)；同時(shí)要熟悉過(guò)程參數(shù)的主要測(cè)量方法，了解儀表性能、特點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和反饋控制理論的分析方法，合理正確地構(gòu)建過(guò)程控制系統(tǒng)；并且通過(guò)改變調(diào)節(jié)儀表的H調(diào)節(jié)器KC調(diào)節(jié)閥KV被控對(duì)象K0測(cè)量變送Km3測(cè)量滯后是測(cè)量元件本身的特性所引起的動(dòng)態(tài)誤差。例如用熱電

4、偶或熱電阻測(cè)量溫度時(shí)，由于其保護(hù)套管存在著熱阻和熱容，因而具有一定的時(shí)間常數(shù)，測(cè)溫元件的輸出信號(hào)總是滯后于被控參數(shù)的變化，引起被控參數(shù)的測(cè)量值與真實(shí)值之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差，從而造成控制質(zhì)量下降。為了克服測(cè)量滯后的不良影響，在系統(tǒng)可以采用以下措施：[1]、合理選擇快速測(cè)量元件。[2]、正確使用微分環(huán)節(jié)。B、純滯后純滯后往往是由測(cè)量元件的安裝位置不當(dāng)而引入的。在生產(chǎn)過(guò)程中，溫度測(cè)量和成分分析最容易引入純滯后。微分作用對(duì)于純滯后是無(wú)能為力的。為了

5、克服純滯后的影響，只有合理選擇測(cè)量元件的安裝位置，盡量減小純滯后。當(dāng)過(guò)程參數(shù)測(cè)量引起的純滯后較大時(shí)，單回路控制系統(tǒng)很難滿足生產(chǎn)工藝要求，應(yīng)考慮其它控制方案。C、信息傳送滯后測(cè)量信息傳送滯后，主要是指氣動(dòng)單元組合儀表的輸出信號(hào)在管路中傳送所造成的滯后。為了克服信號(hào)傳送滯后，可采用以下措施：[1]、用氣—電和電—?dú)廪D(zhuǎn)換器，將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再傳送。[2]、在氣壓信號(hào)管路上設(shè)置氣動(dòng)繼動(dòng)器或氣動(dòng)閥門定位器，以增大輸出功率，減少傳送滯后。4、

6、控制規(guī)律的選擇控制規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律有比例（P）、積分（I）、微分（D）這三種基本規(guī)律及其各種組合。比例調(diào)節(jié)（P）：依據(jù)偏差的大小來(lái)動(dòng)作，其輸出與輸入偏差的大小成正比。比例調(diào)節(jié)及時(shí)、有力、但有余差。積分調(diào)節(jié)（Ti）：依據(jù)偏差是否存在來(lái)動(dòng)作，它的輸出與偏差對(duì)時(shí)間的積分成比例，只有當(dāng)余差消失時(shí)，積分作用才會(huì)停止。積分的作用是消除余差，但積分作用使最大動(dòng)偏差增大，延長(zhǎng)了調(diào)節(jié)時(shí)間。積分時(shí)間越小表明積分作用越強(qiáng)，積分作用太強(qiáng)時(shí)會(huì)引起震蕩。

7、積分控制通常與比例控制或微分控制聯(lián)合作用，構(gòu)成PI或PID控制。積分控制能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但積分控制通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。Ti太小系統(tǒng)將不穩(wěn)定；Ti偏小，震蕩次數(shù)較多；Ti太大對(duì)系統(tǒng)性能的影響減少。微分調(diào)節(jié)（Td）：依據(jù)偏差變化速度來(lái)動(dòng)作，它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例，其作用是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用，對(duì)滯后大的對(duì)象有很好的效果。它可以克服調(diào)節(jié)對(duì)象的慣性滯后、容量滯后，但不能克服調(diào)節(jié)對(duì)

8、象的純滯后。常用控制系統(tǒng)常用控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)一般較大，為幾分鐘到幾十分鐘。溫度控制系統(tǒng)的純滯后一般也較大。為了改善溫度控制系統(tǒng)的品質(zhì)，測(cè)量元件應(yīng)選用時(shí)間常數(shù)小的元件，并盡可能的安裝在測(cè)量純滯后小的地方，調(diào)節(jié)器一般選用PID調(diào)節(jié)器，適當(dāng)引入微分作用，可以加快調(diào)節(jié)作用，改善因系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)較大對(duì)控制系統(tǒng)造成的影響。壓力控制系統(tǒng)：氣體壓力對(duì)象基本上是單容的，時(shí)間常數(shù)與系統(tǒng)容積成正比，一般為幾秒鐘到幾分鐘，調(diào)節(jié)器常選用PI調(diào)節(jié)器，積