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1、3第第5 5章章 常规过程控制策略常规过程控制策略 开关控制的基本工作原理及特点开关控制的基本工作原理及特点 PLCPLC控制工业过程的一般设计方法控制工业过程的一般设计方法 PIDPID控制的基本工作原理及特点控制的基本工作原理及特点 改进型改进型PIDPID控制算法控制算法主要内容主要内容 各种各种PIDPID控制器参数整定方法控制器参数整定方法 控制器的控制规律选择控制器的控制规律选择 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护梧眯端键怔螺及管您城掳羊存稗泻痢输吾猾脱扩敬含侧念探帧回眼廊罗哆5常规过程控制策略5常规过程控制策略1控制器是控制器是硬件硬件和和软件软件的结合体的结合体从
2、从硬件上硬件上来说，过程控制中最常用控制器有：来说，过程控制中最常用控制器有：p 可编程控制器（可编程控制器（PLC）p 数字调节器（数字调节器（Digital Regulator)p 工控机（工控机（IPC）p 集散控制系统（集散控制系统（DCS）从从软件上软件上体现的是各种体现的是各种过程控制策略过程控制策略第第5 5章章 常规过程控制策略常规过程控制策略奶渍吭角钢茁雄三士饵片鞭帘堰叹茶葬岁低机媒称蚌蔚叭铜某雌量兜锑迢5常规过程控制策略5常规过程控制策略2过程控制策略过程控制策略开关控制开关控制PIDPID控制控制智能控制智能控制 控控制制器器接接受受了了输输入入的的偏偏差差信信号号后后，
3、控控制制器器的的输输出出随随输输入入变变化化的规律，用数学式来表示，即为：的规律，用数学式来表示，即为：控制器控制器控制器控制器+e ex xz zp p第第5 5章章 常规过程控制策略常规过程控制策略姆颅疹殉背霉陛视磊驶气哄腔眷姬轨潜予螺徊窃辰甜倦僳歇吧街揍胚陇狱5常规过程控制策略5常规过程控制策略35.1 5.1 开关控制开关控制1.1.开关控制基本规律开关控制基本规律动作规律为：动作规律为：开关控制只有开关控制只有两个输出值（两个输出值（p pmaxmax，p pminmin），相应的控制，相应的控制机构也只有机构也只有两个极限位置，不是开就是关两个极限位置，不是开就是关。开关量开关量
4、启停、切换启停、切换、联锁、联锁轴黍昔抽酵刷漾版哉碘寒习丫襄迟逃尸劲肺标扭握途停天亡员天孕笔绰隋5常规过程控制策略5常规过程控制策略45.1 5.1 开关控制开关控制VH HH HH H0 0：流体与电极未接触，继电器断路，电磁阀全开，流体与电极未接触，继电器断路，电磁阀全开，流体流入贮槽，液位上升。流体流入贮槽，液位上升。流体与电极相接触，继电器通路，电磁阀全关，流体与电极相接触，继电器通路，电磁阀全关，流体不再流入贮槽，液位下降。流体不再流入贮槽，液位下降。EX1:EX1:电极式开关控制液位计电极式开关控制液位计结构结构 电极、继电器电极、继电器、电磁阀、电磁阀工作过程工作过程委句取剖帕兜
5、慷裂晴被异晌涝脆临什荆现郑菱咕空靶类惨颐狡寅膨鸡郁左5常规过程控制策略5常规过程控制策略55.1 5.1 开关控制开关控制2.2.开关控制局限性开关控制局限性 调节机构的调节机构的动作过于频繁动作过于频繁，会使，会使运动部件损坏运动部件损坏，从而很难保证，从而很难保证双位控制系统安全、可靠地工作。双位控制系统安全、可靠地工作。实际生产中给定值也总是有实际生产中给定值也总是有一定允许偏差一定允许偏差的，某些情况下，的，某些情况下，只要求只要求被控变量被控变量维持在某一个维持在某一个比较大的范围内比较大的范围内就可以了。就可以了。eminemax被控变量下降时被控变量下降时 e emax 阀门关阀
6、门关 开开被控变量上升时被控变量上升时 e emin 阀门开阀门开 关关其他情况下，阀门不动作其他情况下，阀门不动作它衣榴普祭痹括脉词洒徒饮娥豹棠新继婴骚沟旨猖究潘科帐户访呆纷兴样5常规过程控制策略5常规过程控制策略65.1 5.1 开关控制开关控制5.1.1 PLC5.1.1 PLC简介简介开关量开关量模拟量模拟量其他量其他量调节阀调节阀接触器接触器执行装置执行装置尼耕飞亥放炙候阮假炭撩补恍澡疫姥芦眠粗蝴刁滚村垂幻旱鸵茂甥酸南酚5常规过程控制策略5常规过程控制策略75.1 5.1 开关控制开关控制浊篆岿替界氛疮嫡窟眯坎哮瓤碑又萝啼葬妄依捎隐进蓖鞋火班惦失摩幼验5常规过程控制策略5常规过程控制
7、策略85.1 5.1 开关控制开关控制5.1.2 PLC5.1.2 PLC在过程控制中的应用在过程控制中的应用1.PLC1.PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤1）功能设计）功能设计2）结构设计）结构设计3）梯形图设计）梯形图设计4）编程设计）编程设计5）调试运行）调试运行辉仪固星袭荫茧青贾奸悔龋骗边马璃霜遂驰姑霍斌谢买灭慰骇冕灶血涟铸5常规过程控制策略5常规过程控制策略95.1 5.1 开关控制开关控制2.PLC2.PLC梯形图设计梯形图设计EX2:PLCEX2:PLC用于水泵控制用于水泵控制 接通启动开关，允许接通启动开关，允许A A泵、泵、B B泵供水。泵供水。1）功能设计）功能设计
8、当当A A泵工作时泵工作时P PP PL L，则启动，则启动B B泵。泵。当当A A、B B泵同时工作时泵同时工作时P PP PH H，则关闭，则关闭B B泵。泵。首次启动时，首次启动时，A A泵启动泵启动10s10s后，后，B B泵才能启动泵才能启动 关断启动开关，关停关断启动开关，关停A A泵、泵、B B泵。泵。剃洞畴柔晋缕歧讣拾汾铂汹娶痈檄窄乍钉垂镶恭准醛幢仍梁卓宰衷千月猿5常规过程控制策略5常规过程控制策略105.1 5.1 开关控制开关控制2）结构设计）结构设计输入装置输入装置元件号元件号启动开关启动开关I0.0I0.0水压下限开关水压下限开关I0.1I0.1水压上限开关水压上限开关
9、I0.2I0.2定时装置定时装置 定时时间定时时间T37T3710s10s输出装置输出装置元件号元件号A A泵泵Q0.0Q0.0B B泵泵Q0.1Q0.1袄孪潜镀课峻敌坝鱼啥诉敦敦仓殊萧蛾缓熔撬骏有主撂纽反锑穆夫烬促歪5常规过程控制策略5常规过程控制策略115.1 5.1 开关控制开关控制3）梯形图设计）梯形图设计EX3:PLCEX3:PLC用于啤酒发酵过程的控制用于啤酒发酵过程的控制涛崖圭院床逸限啥第壁淖断瑚崇悔疥疾衔畅闺钓秤序朴公严片冬祭辰拾淄5常规过程控制策略5常规过程控制策略125.2 PID5.2 PID控制控制比例作用比例作用(P Proportional)roportional)
10、积分作用积分作用(I Integral)ntegral)微分作用微分作用(D Derivative)erivative)PID控制控制本质上是一种本质上是一种连续连续的的负反馈控制负反馈控制，特别适用于过程，特别适用于过程的的动态性能良好动态性能良好而且而且控制性能要求不太高控制性能要求不太高的情况。的情况。学劫爷郸糠论密是皆陌橡赋班惰镑待再绥劈拴祖蠢试舍蔬脂暑听耶潜琢彼5常规过程控制策略5常规过程控制策略135.2 PID5.2 PID控制控制比例控制规律表达式：比例控制规律表达式：比例控制规律表达式：比例控制规律表达式：KCpe(t)z(t)+_x(t)e(t)e(t)pA AKc*AKc
11、*A1.1.比例控制规律及特点比例控制规律及特点一、比例控制一、比例控制控制器的输出变化量与输入偏差信号的大小成比例控制器的输出变化量与输入偏差信号的大小成比例次腆狰幽胰贰腕磐蓖戳帧绩鱼优啃篡瓦赴验捂献悍输湖仟堆衡毛钝状毕桌5常规过程控制策略5常规过程控制策略145.2 PID5.2 PID控制控制根据响应曲线，能否发现比例控制器的显著特点？根据响应曲线，能否发现比例控制器的显著特点？根据响应曲线，能否发现比例控制器的显著特点？根据响应曲线，能否发现比例控制器的显著特点？属于有差调节属于有差调节 e(t)e(t)pA AKc*AKc*A特点特点1 1（1 1）只要偏差）只要偏差e e不为零，控
12、制器就会有输出。不为零，控制器就会有输出。利用偏差实现控制利用偏差实现控制（2 2）只能使系统被控量输出近似跟踪给定值。）只能使系统被控量输出近似跟踪给定值。产生余差产生余差思考思考颊骇拭筛堂婆通帘卖霞咀兢藩暗嫌嘶泅诈敛蕉迈恤椽鲸讽伟题租范诱旧卤5常规过程控制策略5常规过程控制策略155.2 PID5.2 PID控制控制比例增益比例增益比例增益比例增益KKC C的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？思考思考特点特点2 2K K K KC C C C 大：余差小，稳定性差：余差小，稳定性差：余差小，稳定性差：余差小
13、，稳定性差K K K KC C C C 小：余差大，稳定性好：余差大，稳定性好：余差大，稳定性好：余差大，稳定性好余差余差余差余差和和和和稳定性稳定性稳定性稳定性是一对矛盾是一对矛盾是一对矛盾是一对矛盾 要统筹兼顾要统筹兼顾要统筹兼顾要统筹兼顾嘶巷独凸普烟咸渊网秉我酋猿拥奸窑鳞葛家震承犬矣皱检惺老腊条喳裂株5常规过程控制策略5常规过程控制策略165.2 PID5.2 PID控制控制2.2.比例控制的适用性比例控制的适用性跟踪误差会随时间的增大而增大。跟踪误差会随时间的增大而增大。适用于控制通道滞后小，负荷变化不大，控制要求不高，适用于控制通道滞后小，负荷变化不大，控制要求不高，被被控参数控参数
14、在一定范围内在一定范围内允许有余差允许有余差的的定值控制定值控制场合。场合。定值控制系统定值控制系统随动控制系统随动控制系统实现被控量对给定值的有差跟踪。实现被控量对给定值的有差跟踪。遂隘骇蔚装庸陨蹦拱韵秩声弗登屈雷蓬娄碾梅辟炼犬购矣袒忍押定沾彰龋5常规过程控制策略5常规过程控制策略175.2 PID5.2 PID控制控制KKI I积分速度积分速度积分速度积分速度积分积分积分积分p(t)p(t)e(t)e(t)z(t)z(t)+_ _x(t)x(t)二、积分控制二、积分控制1.1.积分控制规律及特点积分控制规律及特点积分控制规律表达式：积分控制规律表达式：积分控制规律表达式：积分控制规律表达式
15、：T TI I积分时间积分时间积分时间积分时间控制器的输出变化量与输入偏差信号的积分成比例控制器的输出变化量与输入偏差信号的积分成比例尉泰坐宜诉铝着涧畜纽含蜘妆尤液监着陆怜惑使区滋昏悟喀姓屋桔挫乘乔5常规过程控制策略5常规过程控制策略185.2 PID5.2 PID控制控制A AK KI IA A微分微分微分微分积分控制器输出的积分控制器输出的积分控制器输出的积分控制器输出的变化速度变化速度变化速度变化速度与与与与偏差偏差偏差偏差成正比成正比成正比成正比偏差存在，输出就会变化，控制机构就要动作；偏差存在，输出就会变化，控制机构就要动作；偏差存在，输出就会变化，控制机构就要动作；偏差存在，输出就
16、会变化，控制机构就要动作；偏差消除，输出不再变化，控制机构停止动作。偏差消除，输出不再变化，控制机构停止动作。偏差消除，输出不再变化，控制机构停止动作。偏差消除，输出不再变化，控制机构停止动作。在达到在达到在达到在达到稳定稳定稳定稳定时，偏差必然时，偏差必然时，偏差必然时，偏差必然等于零等于零等于零等于零。特点特点1 1属于无差调节属于无差调节 能够消除余差能够消除余差倦局栅赊沁傀扭承蝇数痈疑身朱蔽系什拼点袖规庐堕唇刨喳馅奴狰窄差醛5常规过程控制策略5常规过程控制策略195.2 PID5.2 PID控制控制 积分控制积分控制积分控制积分控制输出信号的大小输出信号的大小输出信号的大小输出信号的大
17、小偏差信号的大小偏差信号的大小偏差信号的大小偏差信号的大小偏差存在的时间长短偏差存在的时间长短偏差存在的时间长短偏差存在的时间长短积分控制的输出取决于哪些因素？积分控制的输出取决于哪些因素？积分控制的输出取决于哪些因素？积分控制的输出取决于哪些因素？思考思考A AK KI IA A特点特点2 2控制作用控制作用不及时不及时，系统的系统的动态品质变差动态品质变差，过渡过程比较缓慢过渡过程比较缓慢。牺牲了动态品质来换取稳态性能的改善牺牲了动态品质来换取稳态性能的改善冶嚼麦静贱萎香候剔菏穷隶侍撼厢善茨箕灵艳逛暑夷蕉失寥票磨图恕缺累5常规过程控制策略5常规过程控制策略205.2 PID5.2 PID控
18、制控制2.2.比例积分控制规律及特点比例积分控制规律及特点 比例积分控制比例积分控制比例控制规律比例控制规律：控制作用快，：控制作用快，有余差有余差 结合结合结合结合积分控制规律积分控制规律：控制作用慢，：控制作用慢，消除余差消除余差（PI)PI)比例积分控制规律表达式：比例积分控制规律表达式：比例积分控制规律表达式：比例积分控制规律表达式：剂捌凉柳雄蛤钝坊触配憾漾叶函筹宝激难均掀上腮州营磁诱舍晶魔糯缀妖5常规过程控制策略5常规过程控制策略215.2 PID5.2 PID控制控制特点特点1 1PIPI控制结合控制结合P P控制的快速反应控制的快速反应与与I I控制的消除稳态误差控制的消除稳态误
19、差。粗调：粗调：偏差出现时，比例作用迅速反应输入的变化；偏差出现时，比例作用迅速反应输入的变化；细调：细调：积分作用使输出逐渐增加，最终消除稳态误差。积分作用使输出逐渐增加，最终消除稳态误差。飘怒脆员涵宠肾状景便瘴累适凹镭缆售绢崇吧勉夹荣临尘翌弓暴眺罗售芜5常规过程控制策略5常规过程控制策略225.2 PID5.2 PID控制控制积分时间积分时间积分时间积分时间T TI I的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？思考思考特点特点2 2T T T TI I I I 大：余差消除慢，：余差消除慢，：余差消除慢，：余差消
20、除慢，稳定性好稳定性好稳定性好稳定性好T T T TI I I I 小：余差消除快：余差消除快：余差消除快：余差消除快 稳定性差稳定性差稳定性差稳定性差压力、流量对象等：压力、流量对象等：T TI I可小一点可小一点温度对象：温度对象：T TI I可大一些可大一些体础暖促钝狗扶哀着釜妥匆腔幢涣务哲象氖缠犯授噪造耘矢肋债戎栏冰柬5常规过程控制策略5常规过程控制策略235.2 PID5.2 PID控制控制 PI PI控制器输入一个如图所示幅值为控制器输入一个如图所示幅值为A A方波信号，方波信号，画出控制器的输出的波形。（画出控制器的输出的波形。（K KC C1 1，T Ti i1min1min）
21、e(t)A2431min A A 0 03A3A 2A 2A2A2Ap(t)p(t)minmin1234EX4:PIEX4:PI控制器的输出计算控制器的输出计算哭脓酮迹妊藏杉母辣浊窄茄淌峭牟源锹为辕攫火弹居溯呢册嫂歉玻窘酿纳5常规过程控制策略5常规过程控制策略245.2 PID5.2 PID控制控制三、微分控制三、微分控制1.1.微分控制规律及特点微分控制规律及特点微分控制规律表达式：微分控制规律表达式：微分控制规律表达式：微分控制规律表达式：控制器的输出变化量与输入偏差信号的变化速度成比例控制器的输出变化量与输入偏差信号的变化速度成比例夷辉淡普竞晕孕伸拷货艘梁梯圾表痈震我寐碎血赢嗡躬召溢嗜悼
22、闸盐臆挠5常规过程控制策略5常规过程控制策略255.2 PID5.2 PID控制控制tOee=AtOpOtptOee=Atp=TDA下面两种输入情况下，下面两种输入情况下，PI控制输出如何变化？控制输出如何变化？思考思考特点特点（1 1）偏差）偏差e e出现变化的瞬间，产生剧烈调节作用。出现变化的瞬间，产生剧烈调节作用。超前控制超前控制。（2 2）偏差存在但不变化时，控制器输出为）偏差存在但不变化时，控制器输出为0 0。对静态偏差毫无控制能力对静态偏差毫无控制能力。闰昂湃焦协旦笆侗旺主炊莆蜗彬啸剿解畔湃川鬼倚中很冶普易寄佳膜客玛5常规过程控制策略5常规过程控制策略265.2 PID5.2 PI
23、D控制控制2.2.比例微分控制规律及特点比例微分控制规律及特点比例微分控制规律表达式：比例微分控制规律表达式：比例微分控制规律表达式：比例微分控制规律表达式：AAKDAettptpe=AKDA通常取通常取1微分放大倍数，微分放大倍数，一般是确定数值。一般是确定数值。衰减函数，衰减函数，TD决定衰减快慢决定衰减快慢理想理想实际实际相谓余煽阳思睛墓骨败秒晴堪发驭髓鲸袒往统母听裕胺追淆庙弧场斟密离5常规过程控制策略5常规过程控制策略275.2 PID5.2 PID控制控制微分控制的输出取决于哪些因素？微分控制的输出取决于哪些因素？微分控制的输出取决于哪些因素？微分控制的输出取决于哪些因素？思考思考1
24、)1)起始跳变幅度，用微分增益起始跳变幅度，用微分增益K KD D来衡量，来衡量，2)2)衰减时间长短，用微分时间衰减时间长短，用微分时间T TD D来衡量。来衡量。特点特点1 1（1 1）偏差输出跳得越高，或降得越慢，微分作用越强。）偏差输出跳得越高，或降得越慢，微分作用越强。K KD D通常固定，通常固定，T TD D越大微分作用越强越大微分作用越强。（2 2）稳态时微分部分不起作用，）稳态时微分部分不起作用，PDPD控制变成控制变成P P控制。控制。有差调节有差调节拂栈椒慕熟炊迟衣耳稗恒辉香锋啊挑痒淆冲予臀监抬韵吨埔辱奈赡能遍贿5常规过程控制策略5常规过程控制策略285.2 PID5.2
25、 PID控制控制微分时间微分时间微分时间微分时间T TD D的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？的变化对过渡过程的影响是如何？思考思考特点特点2 2T T T TD D D D 适当适当：提高系统稳定性，：提高系统稳定性，：提高系统稳定性，：提高系统稳定性，减少振幅，降低余差减少振幅，降低余差减少振幅，降低余差减少振幅，降低余差T T T TD D D D 太大太大：微分作用过强，：微分作用过强，：微分作用过强，：微分作用过强，输出剧烈变化，引起振荡输出剧烈变化，引起振荡输出剧烈变化，引起振荡输出剧烈变化，引起振荡 微分作用力图阻止被控变量
26、的微分作用力图阻止被控变量的微分作用力图阻止被控变量的微分作用力图阻止被控变量的 任何变化任何变化任何变化任何变化。扯堪序荷补躁口唁镶鞘敛骇拷句构厅忿俏疏嘶籍妹益尝抨衣佛辊挚涡脑冯5常规过程控制策略5常规过程控制策略295.2 PID5.2 PID控制控制四、比例积分微分控制四、比例积分微分控制1.PID1.PID控制规律及特点控制规律及特点PIDPIDPIDPID控制规律表达式：控制规律表达式：控制规律表达式：控制规律表达式：微分作用微分作用比例作用比例作用积分作用积分作用PID控制作用中，控制作用中，P是是基础控制基础控制；I用于用于消除静差消除静差；D用于用于加快系统控制速度加快系统控制
27、速度。霹晴泵玻敖导条皋噶匪缆下菱睦妆翔蔗婿独庄皖襟贴乏传化剧砍抖祭唁鳖5常规过程控制策略5常规过程控制策略305.2 PID5.2 PID控制控制ettp随着时间的积累，逐渐占据主导。随着时间的积累，逐渐占据主导。只要有余差，积分作用不断增加。只要有余差，积分作用不断增加。干扰作用下，干扰作用下，干扰作用下，干扰作用下，PIDPID调节时调节时调节时调节时P P、I I、D D控制规律如何作用的？控制规律如何作用的？控制规律如何作用的？控制规律如何作用的？思考思考自始至终与偏差相对应，自始至终与偏差相对应，贯穿于整个控制过程中。贯穿于整个控制过程中。初期就有较大控制作用，初期就有较大控制作用，
28、然后逐渐消失。然后逐渐消失。比例比例P PP+DP+I积分积分I I微分微分D D蹄衔凭勇萌谎学断裂讲养霓人舅姥海浓瓤扁撕仗缨移馋锥埃灌与番营质正5常规过程控制策略5常规过程控制策略315.2 PID5.2 PID控制控制与与PIPI相比相比，PIDPID多了一多了一个零点，为动态性能的个零点，为动态性能的改善提供了可能。改善提供了可能。对对对对P P、PIPI、PDPD、PIDPID控制规律下过渡过程进行分析与对比？控制规律下过渡过程进行分析与对比？控制规律下过渡过程进行分析与对比？控制规律下过渡过程进行分析与对比？思考思考特点特点与与PDPD相比相比，PIDPID提高了系提高了系统的无差度
29、；统的无差度；PIDPID兼顾了兼顾了静态静态和和动态动态 控制要求。控制要求。哪剑辰聂荆套蚌晌奶刽咱莱慧西稗饥弦纠钳朱绕侠膘贩秋心卯怎篆退抛毅5常规过程控制策略5常规过程控制策略325.2 PID5.2 PID控制控制2.2.控制规律的选择控制规律的选择1 1）广义过程控制通道）广义过程控制通道时间常数较大时间常数较大或或容积迟延较大容积迟延较大时，时，若工艺容许有静差，若工艺容许有静差，若工艺要求无静差，若工艺要求无静差，2 2）广义过程控制通道）广义过程控制通道时间常数较小时间常数较小、负荷变化不大负荷变化不大、且工艺要求允许有静差，且工艺要求允许有静差，且工艺要求允许无静差，且工艺要求
30、允许无静差，3 3）广义过程控制通道）广义过程控制通道时间常数很大时间常数很大、且、且纯时延较大纯时延较大、负荷变化剧烈负荷变化剧烈时。时。P P高级控制规律高级控制规律D DPIPIPDPDPIDPID玩循挪熄拙赖操棱称钳异砰窿导享恋决菱授府榆能焦因甜凭族砾抚逃毕徊5常规过程控制策略5常规过程控制策略335.2 PID5.2 PID控制控制注意注意1)1)根据对象实际情况，选择适用的控制规律根据对象实际情况，选择适用的控制规律2)2)实际的实际的PIDPID控制器，对参数进行设置，变成控制器，对参数进行设置，变成P P、PIPI、PDPD控制器控制器 3 3）要得到良好的控制质量，需要进行控
31、制器参数整定）要得到良好的控制质量，需要进行控制器参数整定 陡足吗骆薛姑彼洗克虏梅像割钓兄夹啮在谰镰魏凡列玩竭萄昼明颅跑陶院5常规过程控制策略5常规过程控制策略345.2 PID5.2 PID控制控制5.2.1 5.2.1 模拟式模拟式PIDPID调节器调节器5.2.2 5.2.2 数字式数字式PIDPID调节器调节器5.2.3 5.2.3 改进的改进的PIDPID算法算法n通过运算放大器电路、电阻和电容实现。通过运算放大器电路、电阻和电容实现。n参数通过电位器进行调节和整定。参数通过电位器进行调节和整定。采样控制：采样控制：根据采样时刻的偏差值计算控制量，根据采样时刻的偏差值计算控制量，一系
32、列的采样时刻点一系列的采样时刻点kTkT代表连续时间代表连续时间t t。积分积分：累加和式；：累加和式；微分微分：增量或差分；：增量或差分；猿爷跺碧飞旱货涟岛区韩关孟秘赃衬嚼彤库听些丛貌式捎块悦噪趾枢顾朴5常规过程控制策略5常规过程控制策略355.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定确定调节器的确定调节器的比例度比例度、积分时间积分时间T TI I和和微分时间微分时间T TD D 通过改变调节器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改变系通过改变调节器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改变系统的统的动态和静态指标动态和静态指标，争取最佳，争取最佳控制效果控制效果。控制指标控制指标：衰减
33、比：衰减比n=4:1-10:1n=4:1-10:1一阶惯性纯滞后过程一阶惯性纯滞后过程与与K KC C成反比成反比整定的实质整定的实质紧愈都鲜曝窗邹唇巡彰嚎蔓砾番保温咆纲笺盗嘻咐圭虾睹靴贸孩流哦催烙5常规过程控制策略5常规过程控制策略365.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定5.3.1 5.3.1 参数整定原则参数整定原则则可根据则可根据0 0/T/T0 0的比值的比值来选择调节规律。来选择调节规律。0/T00.2，选用，选用P或或PI调节规律。调节规律。0.20/T01.0，PID不能满足控制要求。不能满足控制要求。谚汕孟赚糙冉船剔吊锗封依疾杜鄂釜七梦茨相句尊躯跃肤车体经跃臣节织5
34、常规过程控制策略5常规过程控制策略375.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定对数频率特性法对数频率特性法 根轨迹法根轨迹法理论计算整定方法理论计算整定方法经验法经验法 衰减曲线法衰减曲线法 临界比例度法临界比例度法响应曲线法响应曲线法工程整定法工程整定法需要知道数学模型需要知道数学模型可直接在系统中进行现场整可直接在系统中进行现场整定，比较简单定，比较简单5.3.2 5.3.2 参数整定方法参数整定方法啃嗡确砰春继厅吐获坊小款悸庆幌借勿抹杆他娇词留柳奇巴泪侥跌倒淑泌5常规过程控制策略5常规过程控制策略385.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定1.1.经验整定方法经验整定方法
35、参数参数时滞时滞容量数容量数周期周期噪声噪声比例带比例带积分作用积分作用微分作用微分作用流量、流量、液体压力液体压力无无多容量多容量1 110s10s有有100100500%500%5050200%200%重要重要不用不用气体压力气体压力无无单容量单容量0 0无无0 05%5%不必要不必要不必要不必要液位液位无无单容量单容量1 110s10s有有5 550%50%少用少用不用不用温度温度蒸汽压力蒸汽压力变动变动3 36 6minminh h无无1010100%100%用用重要重要成分成分恒定恒定1 1100100minminh h存在存在1001001000%1000%重要重要可用可用关键是关
36、键是“看曲线，调参数看曲线，调参数”赵恬逻碉抖障赠咳辙拐皿涧铆只既甲盐聂分脉潜怀婉虏陪浸镊单杠究恬溺5常规过程控制策略5常规过程控制策略395.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定2.2.临界比例度法临界比例度法 控制器控制器纯比例作用纯比例作用 系统产生系统产生 等幅振荡等幅振荡临界比例度临界比例度临界振荡周期临界振荡周期 各参数各参数 整定数值整定数值 由大到小由大到小改变比例度改变比例度临界振荡过程临界振荡过程 K K Tk使用局限性使用局限性：临界比例度很小临界比例度很小的过程不适用的过程不适用 工艺上工艺上不允许产生等幅振荡不允许产生等幅振荡的过程的过程悦汕裂孤房志钱捷书钨尘
37、谗咎嗽府峰试荒甫微慢谐猪搂诲戍傣授煎颤雁丹5常规过程控制策略5常规过程控制策略405.3 PID5.3 PID参数的整定参数的整定控制作用控制作用比例度比例度%积分时间积分时间(min)微分时间微分时间(min)比例比例2K 比例积分比例积分2.2K 0.85Tk 比例微分比例微分1.8K 0.85Tk 比例积分微分比例积分微分1.7K 0.5Tk 0.125Tk 临界比例度法参数计算公式表临界比例度法参数计算公式表EX5:EX5:用临界比例度法整定参数用临界比例度法整定参数已测得已测得K K=30%=30%，T TK K=3min=3min。试确定。试确定PIPI作用作用和和PIDPID作用
38、作用时控制器的参数？时控制器的参数？还不把我还不把我 记下来？记下来？刀剩饮临版但抿衷鬃刮鹿社舆餐瓣疯殃插妒防户悦卧词涡椎罗乞弱党愈欠5常规过程控制策略5常规过程控制策略415.4 PID5.4 PID调节器控制规律的选择调节器控制规律的选择5.4.1 5.4.1 根据过程特性选择控制规律根据过程特性选择控制规律要点要点n 五种控制规律的特点五种控制规律的特点n 五种控制规律的适用场合五种控制规律的适用场合单回路控制系统单回路控制系统广义对象广义对象颇轰隙吭丽菲焦卓栖滔销急赋倒件晾冕信黄稍凳性掳帕造筛供霖畅秘倡骨5常规过程控制策略5常规过程控制策略425.4.2 5.4.2 根据根据0/T0的
39、比值选择调节器的控制规律的比值选择调节器的控制规律5.4.3 5.4.3 控制器正控制器正/反作用选择反作用选择1.1.什么是正什么是正/反作用反作用所谓作用方向，就是指所谓作用方向，就是指输入变化输入变化后，后，输出的变化方向输出的变化方向。5.4 PID5.4 PID调节器控制规律的选择调节器控制规律的选择 正作用正作用 反作用反作用输入增加，输出增加；输入减少，输出减少。输入增加，输出增加；输入减少，输出减少。输入增加，输出较少；输入减少，输出增加。输入增加，输出较少；输入减少，输出增加。2.2.为什么要选择正为什么要选择正/反作用反作用3.3.如何确定过控系统各个环节的正反作用如何确定
40、过控系统各个环节的正反作用买暂临帛庄久佃苔孰叫境撑旱疾驭垄菲池刽钥臀酣艇戮渴越捂埠弦康惑壶5常规过程控制策略5常规过程控制策略435.4 PID5.4 PID调节器控制规律的选择调节器控制规律的选择2.2.为什么要选择正为什么要选择正/反作用反作用n保证控制系统稳定运行，要使整个控制系统形成保证控制系统稳定运行，要使整个控制系统形成负反馈负反馈。n在控制系统中，在控制系统中，控制器、被控过程、测量元件控制器、被控过程、测量元件及及执行器执行器都有各自的作用方向，要使整个系统呈现都有各自的作用方向，要使整个系统呈现反作用反作用。被控变量偏高，控制作用应使之降低。被控变量偏高，控制作用应使之降低。
41、被控变量偏低，控制作用应使之增加。被控变量偏低，控制作用应使之增加。塘舵尸嘘樱悟政时牺刑诞核巾袖冕瘪箍灸糟筛僧梨撞疥业良搽兄充狂吉淮5常规过程控制策略5常规过程控制策略445.4 PID5.4 PID调节器控制规律的选择调节器控制规律的选择3.3.如何确定过控系统各个环节的正反作用如何确定过控系统各个环节的正反作用输入：操纵变量输入：操纵变量输出：被控变量输出：被控变量由工艺机理决定由工艺机理决定输入：控制信号输入：控制信号输出：阀门开度输出：阀门开度由工艺安全条件决定由工艺安全条件决定正作用正作用:气开式气开式反作用反作用:气关式气关式一般为正作用一般为正作用输入：偏差信号输入：偏差信号输出
42、：控制信号输出：控制信号由前三者决定由前三者决定广义对象广义对象遵哨苫害秸瑶脱炉茫液规纤撵徊缄找掖艇其蹲张招猪炎垢净梗指幢愁砖椭5常规过程控制策略5常规过程控制策略455.4 PID5.4 PID调节器控制规律的选择调节器控制规律的选择EX6:EX6:控制器正控制器正/反作用选择反作用选择I I输入：输入：燃料气流量燃料气流量输出：输出：出口温度出口温度被控过程：加热炉被控过程：加热炉燃料气燃料气TCTC加热炉出口温度控制加热炉出口温度控制原料油原料油执行器：调节阀执行器：调节阀避免气源中断，阀门大开烧坏炉子，选则避免气源中断，阀门大开烧坏炉子，选则气开阀气开阀。控制器控制器广义对象为正作用，
43、控制器选择反作用。广义对象为正作用，控制器选择反作用。广义对象广义对象冉狄纹情液拣屑勉帚乍肋伙剐峙壤邱赡虞式叙守例爽另伺一夺碟敖缓链队5常规过程控制策略5常规过程控制策略46EX7:EX7:控制器正控制器正/反作用选择反作用选择IIII水槽液位控制系统水槽液位控制系统输入：输入：出口流量出口流量输出：输出：水槽液位水槽液位被控过程：水槽被控过程：水槽执行器：调节阀执行器：调节阀信号中断，阀门自动关闭，以免物料流失，选则信号中断，阀门自动关闭，以免物料流失，选则气开阀气开阀。控制器控制器广义对象为反作用，控制器选择正作用。广义对象为反作用，控制器选择正作用。广义对象广义对象5.5 5.5 过程控
44、制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护送溉狂边冤理菇惮伯谭戮塌郭让坝浪馏级裕李匠喀豪啼繁讣明裁喂匪惯擅5常规过程控制策略5常规过程控制策略47单回路控制系统的设计单回路控制系统的设计5.5 5.5 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护EX8:EX8:球磨给矿过程控制系统的设计球磨给矿过程控制系统的设计一、生产过程的分析一、生产过程的分析工作过程工作过程存在问题存在问题他柯遵袱挑踊哲缩辊佛吉盅轩螺腰青拧揪至毯植期标廉萍咐渺必榜纽林哥5常规过程控制策略5常规过程控制策略48二、控制方案的设计二、控制方案的设计被控过程被控过程给矿皮带给矿皮带被控变量被控变量矿石重量矿石重量操纵变量操
45、纵变量矿石流量矿石流量5.5 5.5 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护即网耗蒸拂赢帕盲木秤胃告株缉羞衅组柬毙映娇墩增策拘骗绵唉剥治柴逞5常规过程控制策略5常规过程控制策略49过程控制系统方块图过程控制系统方块图三、选型和安装三、选型和安装电子式？电子式？核辐射式？核辐射式？5.5 5.5 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护诚朵编住馏啡齿笑洼图瘁越懈啸牌迪馆律土赦恼腾米置扶紊惦狼邱娱淫拢5常规过程控制策略5常规过程控制策略505.5 5.5 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护西门子西门子S7-300PLCS7-300PLC施耐德变频器施耐德变频器赋录粒宴酣盎汉聊日央酒梅检锣溅拱阑禹凯选戌贰雪膝活宁钳响潭踪票莱5常规过程控制策略5常规过程控制策略51四、系统的投运四、系统的投运1.电子皮带秤电子皮带秤标定标定及投入使用；及投入使用；2.手动手动调节变频器频率，观察手动控制效果；调节变频器频率，观察手动控制效果；3.在稳定运行一段时间后投入到在稳定运行一段时间后投入到自动自动；4.记录运行数据，记录运行数据，整定控制器参数整定控制器参数，直至满意。，直至满意。5.5 5.5 过程控制系统的投运与维护过程控制系统的投运与维护吴肥放寂挨卧谆蟹皇役殊舅攻洋榴阎赤译坑逢让俩榜粱鞭蒙仇喀煎翻粕债5常规过程控制策略5常规过程控制策略52