文档介绍：十自动控制系统
第一节单回路控制系统
控制系统按结构形式可分为单回路控制系统与多回路控制系统。
单回路控制系统
由传感器(或变送器),调节器、执行器及被控对象组成的单一反馈回路的控制系统。
结构简单,投资少,易于调整、投运,又能满足一般过程控制的要求,应用十分广泛。
适用于被控对象纯滞后和惯性较小、负荷和干扰变化比较平缓、或者对被控量要求不太高的场合。
对于控制系统来说,控制方案的设汁和调节器参数的整定是两个重要方面。
如果控制方案设计不正确,仅凭调节器参数的整定,是不可能获得较好的控制质量;
若控制方案设计很好,但是在运行中调节器参数整定不合适,也不能使系统运行在最佳状态。
被控参数的选取
根据工艺要求选择被控参数是控制系统设计的重要内容,它对于保证工艺要求、安全生产和经济运行都有重要意义。
选择对产品产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护等具有决定作用的、可直接测量的工艺参数作为被控参数。
当不能用直接参数为被控参数时,应选择与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。
被控参数必须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采用的测量仪表的性能。
操作量的选取
当生产工艺上有几种操作量可供选择时,应分析对象干扰通道与控制通道特性对控制质量的影响,然后作出合理选择。
对象静特性对控制质量的影响
对象静态特性对控制质量的影响是指对象控制通道或干扰通道的静态放大系数对控制质量的影响。在系统设计时,选择控制通道的静态放大系数愈大,系统克服干扰的能力就愈强;选择干扰通道的静态放大系数愈小,干扰对被控参数的影响愈弱。
对象动态特性对控制质量的影响
干扰通道时间常数愈大,干扰对被控量影响缓慢,有利于降低动态偏差;干扰通道的滞后,不影响控制品质;干扰作用点离开被控参数愈远,则干扰对被控参数的影响愈小。
控制通道的滞后愈大,最大偏差也愈大。一般说来,控制通道时间常数愈大,反应速度愈慢,过程愈平稳,过渡响应的时间愈长。
选择控制参数的一般原则
根据对象特性,选择控制参数的一般原则为:
控制通道的静态放大系数适当大,时间常数适当小,纯滞后时间则愈小愈好。
选择干扰通道的静态放大系数尽可能小,时间常数愈大,干扰进入系统的位置离被控参数愈远,控制质量愈高。
当广义对象的控制通道由数个一阶惯性环节组成时,为了提高系统的品质指标,应尽量使各环节时间常数错开。
应注意工艺上应是允许的控制变量。
控制规律的选择
选择原则
选择调节规律的目的,是使调节器与被调对象能很好的配合,使构成的调节系统满足调节品质的要求。
选择调节器的调节规律时,主要根据广义对象(包括加热、加湿等装置)特性、负荷变化状况(大小、速度)、主要干扰和对调节品质的要求等方面,按不同情况作具体分析;同时应考虑控制系统的经济性、投入运行方便和维护工作量小等因素。
线性控制规律的选择
比例调节(P)
比例积分调节(PI)
比例微分调节(PD)
比例积分微分调节(PID)
控制系统的调整
优良的控制系统应具有足够的稳定性和精度,并能快速动作。
为了改善系统的特性,将一个不佳的控制系统变成优良的控制系统,需要对系统进行整定。
对已建成的控制系统能进行调整的参数有调节器的有关参数,如比例带、积分时间、微分时间等。