简单控制系统

舞长安

通过简单的控制系统，来理解被控变量、操纵变量、控制器控制规律等等

简单控制系统（单回路控制系统）由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。

简单温度控制系统


温度控制系统方框图

简单控制系统被控变量该如何选择？

办法1：选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于测量的参数作为被控变量，称为直接参数法。例如 温度、压力、液位、流量反映等生产工艺状态的参数。

办法2：选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数有单值对应关系、易于测量的参数作为被控变量，称为间接参数法。例如组分（某物质含量）、转化率等。

例如：在合成氨氨合成塔控制中

合成塔中进行的化学反应N2+3H2=2NH3+Q

要正确选择被控变量必须充分了解工艺过程、工艺特点及对控制的要求.

被控变量的选择原则：

1.选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境 保护具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数为被控变量。

2. 当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有单值函数关系并满足如下条件的间接参数为被控变量。

满足工艺的合理性；具有尽可能大的灵敏度且线形好；测量变送装置的滞后小。

操纵变量的选择从诸多影响被控变量的输入参数中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入参数

操纵变量的选择原则

（1）要构成的控制系统，其控制通道特性应具有足够大的放大系数、比较小的时间常数及尽可能小的纯滞后时间。

（2）系统主要扰动通道特性应该具有尽可能大的时间常数和尽可能小的放大系数。

（3）考虑工艺上的合理性。如生产负荷直接关系到产品的质量，就不宜选为操纵变量。

控制器控制规律的选择原则

（1）对于一些对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，工艺要求又不太高的控制系统，可选用比例控制器。象贮罐的液面，以及不太重要的蒸汽压力等控制系统。

（2） 对象控制通道滞后较小，负荷变化不大，但不允许有余差的情况，可选用比例积分控制器。例如流量、管道压力等控制系统往往采用ＰＩ控制器。

（3） 当对象滞后较大，如温度、pＨ值等控制系统则需引入微分作用。一般在对象滞后较大，负荷变化也较大，控制质量又要求较高时，可选用比例（P）积分（I）微分（D）控制器。

简单控制系统投运的准备工作

（1）详细了解工艺，对投运中可能出现的问题有所估计。

（2）吃透控制系统的设计意图。

（3）在现场，通过简单的操作对有关仪表（包括控制阀）的功能作出是否可靠且性能是否基本良好的判断。

（4）设置好控制器正反作用和P、I、D参数。

（5）按无扰动切换（指手、自动切换时阀上信号基本不变）的要求将控制器切入自动。

舞长安

控制器的参数整定方法

理论计算参数整定法：已知广义对象的数学模型，然后根据系统的各项质量指标要求，通过计算确定相应的PID参数。

现场工程整定法（条件：在工艺过程手操稳定的基础上进行）

1）经验法；

2）衰减曲线法；

3）临界比例度法；

4）响应曲线法。

经验法：

具体方法：根据经验先将控制器参数放在某些数值上，直接在闭合的控制系统中通过改变给定值以施加干扰，看输出曲线的形状，以δ%、TI、TD，对控制过程的规律为指导，调整相应的参数进行凑试，直到合适为止。

临界比例度法：

衰减曲线法：

具体方法：在纯比例作用下，由大到小调整比例度以得到具有衰减比（4：1）的过渡过程，记下此时的比例度δ S及振荡周期TS，根据经验公式，求出相应的积分时间TI和微分时间TD。

响应曲线法：

具体方法：将控制器处于“手操”，操作“手操拨盘”使控制输出有个阶跃变化，由记录仪表记下被控变量的记录值Z(t) 。在反应曲线拐点Ａ处作一切线，根据切线与初始值及稳态值的交点，就可获得广义对象的三个特征参数KP、TP、τP　

laoa1509

应该把这些复杂控制系统开一个专题课来学习