企业管理企业管理zyzy过程控制过程控制第三章第三章 单回路控制系统的整定单回路控制系统的整定3-1 系统整定的一般概念3-2 衰减频率特性的整定计算3-3 工程整定方法简单控制系统：由一个测量元件及变送器、一个控制（调节）器、一个调节阀和一个被控过程（调节对象）组成，并只对一个被控参数进行控制的单闭环反馈控制系统。3-1 系统整定的一般概念系统整定的一般概念一、什么叫整定 根据系统中被控过程的动态特性，确定调节器中的各可调整参数，使系统的工作性能达规定的要求（如稳定性、某项指标最优）F了解掌握过程特性F确定性能指标F通过整定实现所规定的指标二、整定所采用的性能指标二、整定所采用的性能指标1.稳定裕量时域：衰减率 =75%90%复域：相对稳定度m，一对主要特征根的实部与虚部之比。0.2210.3662. 误差积分最小三、整定方法三、整定方法1.理论计算整定基于数学模型（传递函数、频率特性），按性能指标进行计算，得到整定参数2.工程整定根据响应曲线、特征参数，按工程经验数据或经验公式得到整定参数3.直接经验调整参照性能指标，按实际运行曲线进行调整3-3 工程整定法工程整定法动态特性参数法(响应曲线法)开环整定方法P197l广义对象的阶跃响应曲线可用表示l柯恩库恩公式的比例增益较大lZ-N调节器参数整定参数公式1.使系统处于开环；2.得到广义对象阶跃响应曲线；3.由阶跃响应曲线得到动态参数 ；4.有K求得比例度P；5.查表。稳定边界法闭环整定方法P195lTI最大，TD为零，比例带较大l逐渐减小比例带至等幅振荡，记录临界比例带和临界振荡周期l查表求比例带，积分时间和微分时间l积分、微分时间较大 衰减曲线法P196lTI最大，TD为零，比例带较大l逐渐减小比例带至响应曲线4:1衰减，记录此时的比例带和振荡周期l查表求比例带，积分时间和微分时间经验法整定与参数调整调节器参数的相互干扰系数+-ryuym 3-5单回路控制系统设计两个重要内容:l控制方案的设计l调节器参数的整定 过程控制系统设计概述 对过程控制系统设计的一般要求l安全性 稳定性 经济性过程控制系统设计的主要内容系统的方案设计l是系统设计的核心。工程设计l包括仪表选型，控制室和仪表室设计，仪表供电供气系统设计，信号及联锁保护等工程安装和仪表调较l保证系统正常运行的前提。系统安装完毕后，还要对每台仪表进行单校和每个控制回路进行联校。调节器参数整定l是系统运行在最佳状态的重要保证过程控制系统设计步骤建立被控过程的数学模型选择控制方案建立系统方框图进行系统静态，动态特性分析实验与仿真系统设计的若干问题测量信号校正测量信号噪声的抑制对测量信号进行线性化处理系统安全保护对策单回路控制系统方案设计基本原则:合理选择被控参数和控制参数信息的获取和变送选择调节阀确定调节器控制规律确定调节器正反作用方式 1）被控参数根据工艺要求选择被控参数选择对产品的质量和产量，安全生产，经济运行和环境保护具有决定性作用的直接测量的工艺参数作为被控参数当不能用直接参数作为被控参数时，应选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数被控参数应具有足够大的灵敏度被控参数的选取必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能2）控制参数控制通道的选择l选择过程控制通道的放大系数K0要适当大，时间常数T0要适当小，纯时延越小越好，在有纯时延时，纯时延与T0之比应小余1，过大不利于控制l选择过程扰动通道放大系数Kf尽可能小，时间产生Tf要大；扰动引入系统的位置要远离控制过程，即靠近调节阀；容量时延越大，则越利于控制l工艺过程由几个一阶环节组成，在选择控制参数时，应尽量吧几个时间常数错开，使其中一个时间常数比其他时间常数大的多，同时注意减少第二个，第三个时间常数。l注意工艺操作的合理性和经济型。3）系数设计中的测量变送问题选择快速测量仪表选择快速测量仪表正确安装正确安装l信号滤波信号滤波l信号处理信号处理l纯时延时加入补偿环节纯时延时加入补偿环节l测量时延问题测量时延问题l信号传送的时延问题信号传送的时延问题若测量信号为电信号，可将转换器安装在仪表盘附若测量信号为电信号，可将转换器安装在仪表盘附近，缩短气压信号的传送距离。近，缩短气压信号的传送距离。若调节器输出为气压信号，在若调节器输出为气压信号，在5060m装一继动装一继动器，提供气压信号的传输功率，减小传递时间。器，提供气压信号的传输功率，减小传递时间。若调节器输出为电信号，应将转换器安装在调节阀若调节器输出为电信号，应将转换器安装在调节阀附近，或采用电气阀门定位器。附近，或采用电气阀门定位器。4）调节阀的选择调节阀孔径的选择气开，气关的确定流量特性的选择确定调节阀时，还必须具体考虑管道，设备的连接等情况。5）调节器控制规律的选择P193广义过程的时间常数较大，纯时延较小时，引入微分作用效果良好。此时，各类调节器控制规律对控制质量的影响为：PID作用最好，PD作用较好；P作用其次；PI作用较差。广义过程的时间常数较小，而负荷变化很快，若引入D和I均可能引起系统振荡，对控制质量不利。广义过程的时延很大，负荷变化很大时，需采用其他控制方案。 (1)由数学模型确定调节规律6）调节器正、反作用的确定调节器正、反作用选择与被控过程特性及调节阀的气开、气关形式有关原则：过程控制系统各环节极性（静态放大系数）相乘为正变送器Km：调节阀Kv： 气开；气关被控过程K0：正作用；副作用调节器Kc：正作用 ；副作用 ;调节阀的选择与计算调节阀的选择与计算1 调节阀简介 2 调节阀的流量系数及其计算3 调节阀的流量特性及其选择1 1 调节阀简介调节阀简介调节阀主要包括执行结构和阀作用：接受调节器的控制信号，调节管道中介质的流量,改变调节量，实现生产过程自动化。 一、调节阀的构成1. 基本组成与作用（见图4-1）执行机构执行机构：把控制信号转换为阀杆转角度或位移电动执行器：伺服放大器，伺服电机、减速器气动执行器：薄膜式、气缸式液动执行器：输出力大调节阀阀体调节阀阀体：根据阀杆动作改变流通面积，从而改变介质流量大小。阀门定位器阀门定位器：根据控制信号使阀门开度精确定位2. 调节阀分类：P111按阀芯安装方式：正装和反装气动阀： 气开阀:信号压力p0.02MPa，阀门打开 气关阀：信号压力增大，阀门关小二、调节阀选择计算的内容二、调节阀选择计算的内容1.执行机构的选择：种类、输出力大小2.阀体结构类型：单、双座，角阀、蝶阀、隔膜阀3.气开、气关调节阀的组合方式 气开、气关的选用原则:安全性原则4.流量特性及其选择5.流通能力的计算与口径的选择6.确定公称压力、工作温度等三、三、气开、气关调节阀1.要求气源一旦中断时，阀门处于全开还是全关状态，在生产上要能保证设备和人身的安全2.蒸气加热器：气开式3.锅炉进水的调节阀：气关式调节阀选择计算小结调节阀选择计算小结1.调节阀体结构形式的选择2.气开、气关形式的选择3.流量特性的选择 控制质量、配管状态4.流量系数的计算 确定计算数据；阻塞流判别；选取计算公式；各种修正；5.确定口径；验算相对开度，可调比；6.确定使用的温度、压力条件等结束结束