第六章简单控制系统第一节简单控制系统的结构与组成第二节简单控制系统的设计二、被控变量的选择（一）直接指标定义：直接反应工艺参数的指标如加热炉：工艺要求控制加热炉出口温度，则温度作为受控变量（二）间接指标1.引入①无直接指标测量，信号微弱②无合适的检测仪表2.间接指标：与直接指标有对应关系，即能反映直接指标的变量3.间接指标的选择：①测量滞后小②对直接指标有很大灵敏度③工艺合理性例：精馏塔顶馏出物组分控制T一定P增加XD增加选择原则：（1）工艺合理性T①规定塔压稳定，保证分离纯度，保证效率②各块塔板压力恒定，其它组分与T有对应关系（2）考虑有足够的灵敏度（3）被控变量间的独立性∴选择XD=F（T）三、总结：被控变量选择原则1.选择决定产品产量、质量，安全生产的工艺参数。2.尽量选择直接指标为受控变量，3.若直接指标信号微弱，可选用间接指标，选择间接指标时应考虑①工艺合理性②测量滞后小，对直接指标有最大灵敏度③实施方便4.考虑国内外仪表状况2.2操纵变量的选择例：精馏塔流程图补充：最常见的操纵变量是流量，另外也有转速作为操纵变量3)调节泵的转速二、对象特性对选择操纵变量的影响2．动态特性的影响控制通道:T↓→反应灵敏、控制及时。希望T↓τ↑→超调量增加干扰通道：T↑→对系统影响缓慢，有利于控制，希望T↑τ对系统无影响总结：操纵变量选择原则1、调节通道的放大系数Kp大一些，尽可能小的时间常数Tp和纯滞后时间。2、操纵变量应是可控的。3、尽量使主要干扰作用点靠近控制阀。2.3测量元件特性的影响测量误差原因：1、测温元件由于存在热阻和热容，本身具有一定得时间常数，造成一定的时间常数解决办法:1）选择快速测量元件2）正确选用微分器2、安装不当引起误差1）安装位置不正确2）安装错误二、测量元件的纯滞后1.造成测量纯滞后原因：三、信号的传送滞后1．传递滞后是指气压信号在管路中的传递滞后，而电信号的传递滞后很小，可忽略,控制传送滞后调节器与气动执行器之间，将这种滞后归入执行器特性。2.解决办法:在可能的情况下，尽量采用电信号传递.2.4控制器控制规律的选择1、特点：1）动作快，及时，过渡时间短。2）存在余差。2、应用场合：控制通道τ/T小，负荷变化不很大，允许被控量在一定范围内变化的系统,工艺要求不高的控制系统。(二)比例积分控制器(三)比例积分微分作用二.调节器正反作用的确定例1加热炉温度控制系统,请选择调节器正反作用例2:如图所示水槽系统,禁止液体溢出,请选择调节器正反例3:如图所示水槽系统,禁止液体溢出,请选择调节器正反第三节控制器参数的工程整定（一）临界比例度法1、方法：1）在系统闭环时（自动状态），设纯比例（Ti=∞Td=0），观察曲线。2）改变比例度δK，由大到小，每改变一次δK，作一次扰动（如改变给定值）,观察曲线直到等幅振荡，记下3）根据¦δK、TK，按公式（经验）求取参数(二）衰减曲线法1、定义：应用比例作用，直接获取希望的衰减曲线方法2、整定方法1）系统闭合,设纯比例.2）改变δ,系统加干扰,观察曲线为4:1或10:1为止,记下TS、T升2、整定步骤(1)在纯比例作用下(TI=、TD=0)比例度按表3-1的取值下，将系统投入运行（自动状态）；加扰动（改变给定值），观察曲线若曲线振荡频繁，则加大比例度；若超调量大，且趋于非周期，则减少，求得满意的4：1过渡过程曲线。(2)引入积分作用(此时应将上述’＝1.2)将积分时间TI由大到小进行整定；若曲线偏离给定值后长时间回不来，则需减少TI，若曲线波动较大，则应增大TI；求得满意的4：1过渡过程曲线。(3)若需引入微分作用将TD按经验值或按设置，并由小到大加入若曲线超调量大而衰减慢，则需增大TD；若曲线振荡厉害，则应减小TD；观察曲线，再适当调节和TI，反复调试直到获得满意的过渡过程曲线。（参数不是唯一的）3．特点方法简单、适用于各种控制系统、应用广泛，但主要靠经验，经验不足、反应较慢的需要较费时（四）响应曲线法1、整定步骤(1)在调节器手动状态下,MV做阶跃变化，获取对象的响应曲线PV(2)根据对象的K0、T0、0，按下表所给公式求出4：1衰减过程控制器的参数、TI和TD。例在某一蒸汽加热器的控制系统中，测出K0=0.56O=1.2min,TO=2.5min。如采用PI和PID控制规律，试确定出整定参数。解（五）、TI、TD对过渡过程曲线的影响1）比例度越大，过渡过程越平缓，余差越大；比例度越小，过渡过程振荡越激烈，余差越小;若过小，甚