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1、第七章简单控制系统本讲稿第一页，共五十三页t ty y 简单控制系统的方框图简单控制系统的方框图 干扰给定SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二页，共五十三页第一节第一节 简单控制系统的设计简单控制系统的设计 简单控制系统：简单控制系统：由一个被控对象、测量变送器、控制器和执由一个被控对象、测量变送器、控制器和执 行器所组成的单回路负反馈控制系统。行器所组成的单回路负反馈控制系统。简单控制系统的方框图简单控制系统的方框图 干扰给定SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三页，共五十三页温度控制系统温度控
2、制系统载热体载热体冷流体冷流体换热器换热器SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四页，共五十三页液位控制系统液位控制系统SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第五页，共五十三页确定合理的控制系统方案确定合理的控制系统方案根据工艺的要求根据工艺的要求 ：设计内容设计内容(本节讲述主要内容）本节讲述主要内容）一、被控变量选择；一、被控变量选择；二、操纵变量的选择；操纵变量的选择；三、测量元件特性的影响；三、测量元件特性的影响；四、控制器的选择四、控制器的选择;五、控制器参数的工程整定。五、控制器参数的工程整定
3、。操纵变量的选择；操纵变量的选择；控制器的选择；控制器的选择；SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第六页，共五十三页一、被控变量的选择一、被控变量的选择 从生产过程对控制系统的要求出发，找出对从生产过程对控制系统的要求出发，找出对产量、质量、安全等方面起决定作用的变量。产量、质量、安全等方面起决定作用的变量。1.1.采用直接指标控制采用直接指标控制直接指标：指的是生产过程中的直接指标：指的是生产过程中的压力、流量、压力、流量、物位、温度物位、温度 等参数的测量控制。等参数的测量控制。直接指标控制最直接，最有效。直接指标控制最直接，最有效。SHAN
4、DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第七页，共五十三页精馏塔流程图精馏塔流程图回流罐回流罐冷凝器冷凝器顶采出顶采出进料进料蒸汽蒸汽2.2.采用间接指标控制采用间接指标控制以蒸馏塔控制为例以蒸馏塔控制为例1 1）精馏原理）精馏原理 2 2）精馏塔对自控的要求）精馏塔对自控的要求要求苯、甲苯达到一定要求苯、甲苯达到一定的纯度，因此，馏出物的纯度，因此，馏出物的浓度的浓度XD应作为被控变应作为被控变量。量。苯苯甲苯甲苯SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第八页，共五十三页 XD为被控变量，获取测量信号尚有困难时，可以找
5、出为被控变量，获取测量信号尚有困难时，可以找出与与X XD D有关的参数作为被控变量，进行间接指标控制。有关的参数作为被控变量，进行间接指标控制。3 3）找出与）找出与X XD D有关的参数有关的参数XD=f（TD，P）（浓度与温度和压力有关）（浓度与温度和压力有关）当压力恒定时，即当压力恒定时，即P=P=常数常数XD =f（TD）如图所示如图所示 XD温度越低温度越低 TD XD温度越高温度越高 TD 测出温度可以知道浓度测出温度可以知道浓度。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第九页，共五十三页当温度恒定时，即当温度恒定时，即T TD D=常数
6、常数XD=f（P）如图所示如图所示 XD压力越高压力越高 P XD压力越低压力越低 P 测出压力可以知道浓度。测出压力可以知道浓度。4 4）考虑工艺的合理性）考虑工艺的合理性结论：结论：固定压力，选择温度为被控变量。固定压力，选择温度为被控变量。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十页，共五十三页精馏塔流程图精馏塔流程图回流罐回流罐冷凝器冷凝器顶采出顶采出进料进料蒸汽蒸汽TCTTSHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 5 5）考虑被控变量的）考虑被控变量的 灵敏度。灵敏度。6 6）考虑被控变量的）考虑被控变量的
7、 独立性。独立性。例如例如造纸过程中的硫酸盐法造纸过程中的硫酸盐法蒸煮过程中，质量指标是蒸煮过程中，质量指标是浆料的硬度和强度，是间浆料的硬度和强度，是间接指标。接指标。本讲稿第十一页，共五十三页选择被控变量的原则选择被控变量的原则 1.1.能代表工艺的操作指标，能能代表工艺的操作指标，能反映工艺操作状态。反映工艺操作状态。2.2.被控变量在操作过程中经常受到干扰影响，被控变量在操作过程中经常受到干扰影响，需需 要频繁控制的。要频繁控制的。3.3.直接指标无法获得时，应选与直接指标有单值直接指标无法获得时，应选与直接指标有单值 对应关系的对应关系的间接指标间接指标作为被控变量。作为被控变量。4
8、.4.间接参数能够被测出，并间接参数能够被测出，并有足够的灵敏度有足够的灵敏度。5.5.考虑考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。工艺过程的合理性及仪表的现状。6.6.间接参数应间接参数应是独立的。是独立的。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十二页，共五十三页二、操纵变量的选择二、操纵变量的选择干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。简单控制系统的方框图简单控制系统的方框图 干扰干扰 f给定给定xez操纵变量操纵变量SHAN
9、DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十三页，共五十三页温度控制系统温度控制系统载热体载热体冷流体冷流体换热器换热器SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十四页，共五十三页液位控制系统液位控制系统SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十五页，共五十三页 被控变量被控变量对对 象象实现控制作用的操纵变量。即执行器所控制的参数。实现控制作用的操纵变量。即执行器所控制的参数。最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等。干扰干扰干扰通道干
10、扰通道操纵变量操纵变量控制通道控制通道（）（）SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十六页，共五十三页2.对象特性对选择操纵变量的影响对象特性对选择操纵变量的影响 1 1）对象静态特性的影响）对象静态特性的影响放大系数放大系数 ，是对象的静态参数。，是对象的静态参数。：希望希望 值大一些好值大一些好,越大越大,表示控制作用表示控制作用 灵敏灵敏,抑制干扰的能力越强。但抑制干扰的能力越强。但 太大会破太大会破 坏系统的稳定性。坏系统的稳定性。：无论对系统的静态还是动态对控制质量无论对系统的静态还是动态对控制质量 都有害，都有害，尽可能小。尽可能小。（
11、）（）SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十七页，共五十三页2 2）对象动态特性的影响）对象动态特性的影响（1）控制通道时间常数控制通道时间常数T0 的影响的影响T0太大或太小都不利于提高控制质量。太大或太小都不利于提高控制质量。控制通道如果是一阶环节，控制通道如果是一阶环节，T0 0小，控制就灵敏。小，控制就灵敏。但太小，控制作用过于灵敏易引起控制过程震荡，但太小，控制作用过于灵敏易引起控制过程震荡，而不稳定。而不稳定。hQ1Q2SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十八页，共五十三页反应器温度控制
12、系统反应器温度控制系统控制通道如果是二阶环节，控制通道如果是二阶环节，T0 0大，控制作用就大，控制作用就反应迟钝反应迟钝,过渡时间长，控制作用就弱。过渡时间长，控制作用就弱。希望希望T0 0适当小，有利于克服适当小，有利于克服干扰缩短过渡过程的时间。干扰缩短过渡过程的时间。hQ1Q2SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第十九页，共五十三页（2）Tf f 对控制质量的影响对控制质量的影响希望希望T Tf f越大，对被控变量影响越小。越大，对被控变量影响越小。（3）对控制质量的影响对控制质量的影响 控制通道滞后时间控制通道滞后时间 的影响的影响如果控
13、制通道如果控制通道 大，那么大，那么T0 0也大。因此，也大。因此，对象较难控制。对象较难控制。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十页，共五十三页fthQ1Q2tyBCDAE控制通道控制通道 小为好小为好SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十一页，共五十三页tfty有纯滞后有纯滞后无纯滞后无纯滞后ty 如图如图 并不起作用。被控变量只是推迟并不起作用。被控变量只是推迟 时间变化。时间变化。在干扰通道对控制质量的影响在干扰通道对控制质量的影响SHAN DONG INSTITUTE OF LIGH
14、T INDUSTRY 本讲稿第二十二页，共五十三页小结：小结：3.越小越好越小越好,对被控变量无影响。对被控变量无影响。2.适当小，适当小，越大越好；越大越好；1.适当大，适当大，越小越好；越小越好；SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十三页，共五十三页操纵变量的选择原则操纵变量的选择原则 1.1.工艺上要合理，除物料平衡调节外，一般避免工艺上要合理，除物料平衡调节外，一般避免 用主物料流量（生产负荷）作为操纵变量。用主物料流量（生产负荷）作为操纵变量。2.2.操纵变量应有克服干扰影响的校正能力，控制操纵变量应有克服干扰影响的校正能力，控制 通
15、道通道K0（放大倍数）较大。（放大倍数）较大。3.3.控制通道的动态响应要较干扰通道的动态响应控制通道的动态响应要较干扰通道的动态响应 为快，滞后时间尽量小。为快，滞后时间尽量小。4.4.所选的操纵变量应尽量是干扰点，远离被控变所选的操纵变量应尽量是干扰点，远离被控变 量而靠近控制阀。量而靠近控制阀。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十四页，共五十三页举例举例将浓缩乳液干燥成乳粉，生产上采用喷雾式干燥将浓缩乳液干燥成乳粉，生产上采用喷雾式干燥设备。在一定的干燥温度下获得合格产品。设备。在一定的干燥温度下获得合格产品。SHAN DONG INS
16、TITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十五页，共五十三页分析一下影响干燥器分析一下影响干燥器温度的因素。温度的因素。1.1.乳化物流量乳化物流量Q1的改变将影响干燥筒温度。的改变将影响干燥筒温度。2.2.鼓风机风量鼓风机风量Q2的变化也将影响干燥筒温度。的变化也将影响干燥筒温度。3.3.蒸汽压力的变化将引起蒸汽流量蒸汽压力的变化将引起蒸汽流量Q3的变化将影的变化将影 响干燥筒温度。响干燥筒温度。Q1Q2Q3SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十六页，共五十三页第一种方案：乳化物流量第一种方案：乳化物流量Q1为操纵变量为操纵
17、变量考虑工艺的合理性。乳化物流量是生产负荷，考虑工艺的合理性。乳化物流量是生产负荷，需要稳定，不易作操纵变量。需要稳定，不易作操纵变量。根据操纵变量选择原则进行分析：根据操纵变量选择原则进行分析：蒸汽蒸汽产品产品SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十七页，共五十三页 第二种方案：空气流量第二种方案：空气流量Q2为操纵变量为操纵变量空气量与热风混合通过风管进入干燥器，较第一空气量与热风混合通过风管进入干燥器，较第一方案控制通道滞后时间稍大方案控制通道滞后时间稍大,灵敏度次之。灵敏度次之。蒸汽蒸汽产品产品SHAN DONG INSTITUTE OF
18、 LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十八页，共五十三页第三种方案：蒸汽流量第三种方案：蒸汽流量Q3为操纵变量为操纵变量控制通道很长，纯滞后、容量滞后大，灵敏度差。控制通道很长，纯滞后、容量滞后大，灵敏度差。T0、0大，不易作操纵变量。大，不易作操纵变量。蒸汽蒸汽产品产品SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第二十九页，共五十三页混合过程混合过程控制器控制器执行器执行器 y变送器变送器zxe风管风管干燥器干燥器-干燥器干燥器Q1设计出以干燥器温度为设计出以干燥器温度为被控变量，空气流量为被控变量，空气流量为操纵变量，温度控制系统。操纵变量，温度控
19、制系统。方块图方块图Q3干燥器干燥器风管风管换热器换热器TTTCQ1Q3SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十页，共五十三页 简单控制系统的方框图简单控制系统的方框图 干扰干扰 f给定给定xez操纵变量操纵变量SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十一页，共五十三页三、测量变送环节对控制系统的影响三、测量变送环节对控制系统的影响1.1.测量元件安装引起的纯滞后测量元件安装引起的纯滞后电极只能安装在流速较小的支管道上，因此，电极只能安装在流速较小的支管道上，因此，由测量元件安装位置所引入的纯滞后。由
20、测量元件安装位置所引入的纯滞后。合理选择测量元件的安装地点，尽可能缩短合理选择测量元件的安装地点，尽可能缩短纯滞后时间。纯滞后时间。LSHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 解决方法：解决方法：本讲稿第三十二页，共五十三页2.2.测量元件本身的测量滞后测量元件本身的测量滞后测量元件本身时间常数测量元件本身时间常数T Tm m所引起的动态误差。所引起的动态误差。（如测温元件）（如测温元件）解决方法：解决方法：1）选择快速测量元件（一般）选择快速测量元件（一般Tm1/101/10TC为宜）；为宜）；TC：对象时间常数：对象时间常数2）正确选择安装位置；）正确选择
21、安装位置；3）正确使用微分单元。）正确使用微分单元。(a)yzt参参数数t参参数数yz(b)t参参数数yz(c)SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十三页，共五十三页我们分析加入微分单元后的情况：我们分析加入微分单元后的情况：在测量元件之后引入微分单元在测量元件之后引入微分单元测量变送器测量变送器y微分单元微分单元z用拉氏变换式描述各环节用拉氏变换式描述各环节Km/Tms+1TDs+1z（S）y（S）K Km m测量元件和变送器的放大倍数；测量元件和变送器的放大倍数；T Tm m、T TD D测量元件时间常数、微分时间测量元件时间常数、微分时间
22、。如果我们使如果我们使T Tm m=T=TD DKmy（S）z（S）可以看出变送器的输出与被控变量的变化成正比关系。可以看出变送器的输出与被控变量的变化成正比关系。y(y(S S）z（S）则则SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十四页，共五十三页3.3.测量信号的处理测量信号的处理 1)1)测量信号都要进行测量信号都要进行“滤波滤波”处理：处理：测量元件本身的随机波动特性或测量环境中的测量元件本身的随机波动特性或测量环境中的 电磁干扰所致不可避免地掺杂一些随机干扰电磁干扰所致不可避免地掺杂一些随机干扰,对对 测量信号一般都要进测量信号一般都要进
23、 行行“滤波滤波”处理处理.2)2)测量信号传送产生的滞后测量信号传送产生的滞后:指测量变送器的输出信号传输到室内控制器指测量变送器的输出信号传输到室内控制器，所所 引起的滞后。引起的滞后。3)3)控制信号传送产生的滞后控制信号传送产生的滞后:指控制器的输出信号传输到现场的执行器，所指控制器的输出信号传输到现场的执行器，所 引起的滞后。引起的滞后。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十五页，共五十三页 解决方法：解决方法：保证信号远距离传输时采用电信号传输。即将保证信号远距离传输时采用电信号传输。即将电气转换器放在室内。或采用电气阀门定位器。电
24、气转换器放在室内。或采用电气阀门定位器。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十六页，共五十三页四、气动执行器的选择四、气动执行器的选择1.1.流量特性及结构形式的选择（略）流量特性及结构形式的选择（略）2.2.气开、气关形式的选择气开、气关形式的选择 从安全要求出发。当气压信号中断时，视调节阀处从安全要求出发。当气压信号中断时，视调节阀处 在全开或全关哪一位置对生产造成的危害最小而定。在全开或全关哪一位置对生产造成的危害最小而定。若对生产安全影响不大时，可根据产品质量、节约若对生产安全影响不大时，可根据产品质量、节约 能源物料性质等方面考虑。能
25、源物料性质等方面考虑。五、控制器的设计五、控制器的设计 1.控制器正反作用的选择控制器正反作用的选择 控制器正反作用的选择，使自动控制系统具有控制器正反作用的选择，使自动控制系统具有负反负反 馈馈的闭环控制系统。因此与各环节的工作方向有关。的闭环控制系统。因此与各环节的工作方向有关。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十七页，共五十三页定义各环节的作用方向：定义各环节的作用方向：测量变送器：测量变送器：当输入增加时输出也增加。为正作当输入增加时输出也增加。为正作用方向。用方向。用用“+”+”号表示。号表示。被控对象：被控对象：当控制阀开大时，被
26、控变量为增大变当控制阀开大时，被控变量为增大变化时，为化时，为 正作用方向。用正作用方向。用“+”+”号表示。反之用号表示。反之用“-”-”号表示。号表示。作用方向：作用方向：指各环节输入变化后，输出的变化方向。指各环节输入变化后，输出的变化方向。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十八页，共五十三页 控制阀：控制阀：气开阀：气开阀：信号增大时阀开大信号增大时阀开大,为正作用方向为正作用方向,用用“+”+”号表示。号表示。气关阀：气关阀：信号增大时阀关小信号增大时阀关小,为反作用方向为反作用方向,用用“-”-”号表示。号表示。控制器：控制器：正
27、作用控制器：正作用控制器：输入偏差输入偏差e e增大时增大时,输出输出P P增大增大,为正作用方向。为正作用方向。用用“+”+”号表示。号表示。反作用控制器：反作用控制器：输入偏差输入偏差e e增大时，输出增大时，输出P P减少减少,为反作用方向。为反作用方向。用用“-”-”号表示。号表示。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第三十九页，共五十三页例：例：加热炉出口温度控制，确定控制器的正、反作用。加热炉出口温度控制，确定控制器的正、反作用。1.1.确定阀的气开、气关：确定阀的气开、气关：因炉温不允许过高。所以一但信号中断时阀应因炉温不允许过高。所
28、以一但信号中断时阀应 关死（信号关死（信号=0=0）。所以选气开阀。为）。所以选气开阀。为“+”+”表示。表示。2.2.变送器：变送器：为为“+”+”表示。表示。3.3.对象：对象：当阀开大时被控变当阀开大时被控变 量增大，作用方向量增大，作用方向 为为“+”+”。4.4.控制器：控制器：选反作用的。选反作用的。如果如果四项相乘为负值时，系统为四项相乘为负值时，系统为 负反馈。负反馈。“正正”“正正”“正正”“反反”SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十页，共五十三页例：例：塔釜液位控制，确定控制器的正、反作用。塔釜液位控制，确定控制器的正、反
29、作用。1.1.确定阀的气开、气关：确定阀的气开、气关：因塔釜液位不允许过低。所以一但信号中断时阀因塔釜液位不允许过低。所以一但信号中断时阀 应关死（信号应关死（信号=0=0）,所以选气开阀。为所以选气开阀。为“+”+”表示。表示。2.2.变送器：变送器：为为“+”+”表示。表示。3.3.对象：对象：当阀开大时被控变当阀开大时被控变 量减少量减少,作用方向为作用方向为“-”-”。4.4.控制器：控制器：选正作用的。选正作用的。“正正”“正正”“正正”“反反”SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十一页，共五十三页（二）控制规律的选择（二）控制规律的
30、选择根据对象的特性和工艺要求来决定选择根据对象的特性和工艺要求来决定选择P P、PIPI、PIDPID。1.1.比例控制器比例控制器 适用于控制通道滞后较小适用于控制通道滞后较小,负荷变化不大负荷变化不大,没有没有 提出无差要求的系统。提出无差要求的系统。2.2.比例积分控制器比例积分控制器适用于调节通道滞后较小适用于调节通道滞后较小,负荷变化不大负荷变化不大,不允许不允许有余差的控制系统。有余差的控制系统。3.3.比例积分微分控制器比例积分微分控制器 适用于容量滞后较大适用于容量滞后较大,负荷变化大负荷变化大,调节质量要求调节质量要求 高高的系统。的系统。SHAN DONG INSTITUT
31、E OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十二页，共五十三页第三节第三节 控制器参数的工程整定控制器参数的工程整定工程整定的方法有两种工程整定的方法有两种:理论整定法和工程整定法。理论整定法和工程整定法。理论整定法理论整定法:根据已知的广义对象特性及控制质量的根据已知的广义对象特性及控制质量的 要求要求,通过理论计算出控制器的最佳参数。通过理论计算出控制器的最佳参数。工程整定法工程整定法:在已经投运的实际控制系统中在已经投运的实际控制系统中,通过实通过实 验和探索验和探索,来确定控制器的最佳参数。来确定控制器的最佳参数。控制器参数整定控制器参数整定:确定最合适的确定最合适的T TI I
32、和和T TD D,使控制使控制 质量为最佳。质量为最佳。控制器参数整定控制器参数整定:确定最合适的确定最合适的、T TI I和和T TD D ，使控，使控 制质量为最佳。制质量为最佳。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十三页，共五十三页一、临界比例度法一、临界比例度法1.1.在闭环控制系统中，先将控制器变为纯比例作用在闭环控制系统中，先将控制器变为纯比例作用 （T Ti i=，T TD D=0=0位置上）。位置上）。t ty yt t e e临界震荡过程临界震荡过程T TK K2.2.在干扰作用下，从大到小逐在干扰作用下，从大到小逐 渐改变比
33、例度，直至系统产渐改变比例度，直至系统产 生等幅震荡（即临界振荡）生等幅震荡（即临界振荡）这时的比例度是临界比例度这时的比例度是临界比例度 ，周期，周期 为临界周期为临界周期T Tk k 。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十四页，共五十三页3.3.记下记下P PB B、T Tk k 然后按表中公式计算然后按表中公式计算4.4.将计算的参数投入到仪表中。然后看调节曲线，将计算的参数投入到仪表中。然后看调节曲线，调参数调参数注意：注意：对于工艺上不允许有等幅震荡的系统，对于工艺上不允许有等幅震荡的系统，不能使用不能使用。对于临界比例度小的系统，
34、不能使用。对于临界比例度小的系统，不能使用。表表 7-1 临界比例度法参数计算表临界比例度法参数计算表控制作用控制作用比例度比例度%积分时间积分时间Ti/min微分时间微分时间TD/min比例比例2比例比例+积分积分2.2比例比例+微分微分1.80.850.1比例比例+积分积分+微分微分1.70.50.125SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十五页，共五十三页二、衰减曲线法二、衰减曲线法通过使系统产生衰减震荡来整定控制器参数值。通过使系统产生衰减震荡来整定控制器参数值。具体作法：具体作法：1.1.在闭环控制系统中，先将控制器变为在闭环控制系统
35、中，先将控制器变为 纯比例作用纯比例作用 （T Ti i=，T TD D=0=0位置上）。并将比例度放在（位置上）。并将比例度放在（100%100%）3.3.根据表中经验公式，计算出控制器的整定值。根据表中经验公式，计算出控制器的整定值。2.2.系统稳定后，改变给定值，加入干扰，观察被控变系统稳定后，改变给定值，加入干扰，观察被控变 量记录曲线的衰减比，然后从大到小改变比例度直量记录曲线的衰减比，然后从大到小改变比例度直 至出现至出现4:14:1衰减为止，记下此时比例度衰减为止，记下此时比例度 ，衰减周，衰减周 期期T TS S。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT IND
36、USTRY 本讲稿第四十六页，共五十三页 tyTs3.3.根据表中经验公式，计算出控制器的整定值。根据表中经验公式，计算出控制器的整定值。4:1衰减曲线衰减曲线SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十七页，共五十三页表表7-2-3 衰减曲线控制器参数计算表衰减曲线控制器参数计算表4:110:1/%/min/min比例比例比例比例+积分积分比例比例+积分积分+微分微分1.20.8比例比例比例比例+积分积分比例比例+积分积分+微分微分1.20.80.521.20.30.10.4控制作用控制作用4.4.如果是如果是10:110:1衰减曲线方法同上，得到
37、衰减曲线方法同上，得到10:110:1衰减衰减 曲线时，记下此时比例度曲线时，记下此时比例度 和最大偏差上升和最大偏差上升 时间时间TrTr。根据表中经验公式计算出根据表中经验公式计算出 、T Ti i、T TD D。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十八页，共五十三页tyT升升5.5.将计算的参数投入到仪表中。然后看调节曲线，将计算的参数投入到仪表中。然后看调节曲线，调参数。调参数。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第四十九页，共五十三页 干扰幅值施加的不能太大，要根据生产要求来定，干扰幅值施
38、加的不能太大，要根据生产要求来定，一般为额定值的一般为额定值的5%5%。对于反映快的系统如难以得到对于反映快的系统如难以得到4:14:1曲线，以被控变曲线，以被控变 量来回波动两次达到稳定，就近似认为量来回波动两次达到稳定，就近似认为4:14:1衰减曲衰减曲 线。线。优点：优点：整定质量较高，较准确可靠安全应用广泛。整定质量较高，较准确可靠安全应用广泛。缺点：缺点：不适用于干扰频繁，记录曲线不规则的系统。不适用于干扰频繁，记录曲线不规则的系统。注意：注意：必须在工艺参数稳定时，才能施加干扰，否则得必须在工艺参数稳定时，才能施加干扰，否则得 不到正确的不到正确的 S S、T TS S、TrTr值
39、。值。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第五十页，共五十三页三、经验凑试法三、经验凑试法经验凑试法是工人师傅在长期的生产实践中总结出来的整定经验凑试法是工人师傅在长期的生产实践中总结出来的整定方法。有两种方法。方法。有两种方法。第一种方法：第一种方法：1.1.将将T Ti i=，T TD D=0=0。根据经验参数选出合适的比例度，。根据经验参数选出合适的比例度，系统自动运行。系统自动运行。2.2.改变比例度，取的较好的过程曲线。改变比例度，取的较好的过程曲线。0.5-33.3.将积分时间引入，整定将积分时间引入，整定 、T Ti i直到满意曲线为
40、止。直到满意曲线为止。7-4SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第五十一页，共五十三页第二种方法：第二种方法：先按表中给出的范围把先按表中给出的范围把T Ti i定下来，调整比例度大小，定下来，调整比例度大小，凑到满意的过渡过程为止。需要加微分作用时，可凑到满意的过渡过程为止。需要加微分作用时，可取取T TD D=(1/31/4)T=(1/31/4)Ti i。调整各参数，直到得到满意曲。调整各参数，直到得到满意曲线为止。线为止。优点：优点：简单方便，应用广泛对于干扰频繁的系统更简单方便，应用广泛对于干扰频繁的系统更 为合适。为合适。缺点：缺点：质量不一定高，花费时间多。质量不一定高，花费时间多。SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第五十二页，共五十三页看曲线，调参数。看曲线，调参数。Ti小小PB小小TD大大PB大大Ti大大SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY 本讲稿第五十三页，共五十三页