18 过程控制课程总结.pptx

第1页：第一章绪论：过程与过程控制

第一章绪论

1. 过程:将原料(物质)接收过来,利用能源进行诸如加热、冷却等处理,使其发生化学的或物理的变化,最终生产出所需要的物质或能源的系统。
2. 过程控制：为了按所希望的效率，质量和产量生产出产品，将过程内各部分的变量控制在所希望的值．即完成对诸如温度，压力，流量，液位（物位）等参数量的生产过程的自动调节。
3. 过程控制的任务在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性基础上，根据生产工艺的要求，应用控制理论对系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。

第2页：过程控制系统的组成与分类

过程控制系统的组成

1. 被控对象
2. 检测元件与变送器
3. 控制器(调节器）
4. 执行器（调节阀）
5. 过程系统的分类被控量分类；功能分类；控制规律分类；被控制量的多少分类；系统的结构分类；给定信号的特点分类

第3页：过程控制的特点

过程控制的特点

• 连续生产过程；
• 系统由检测与仪表组成；
• 被控过程（对象）是非电量的；
• 慢过程的参量控制；
• 控制方案丰富

第4页：第二章过程建模的基本概念

第二章过程建模和检测控制仪表2.1过程建模1.基本概念：

• 建模的目的；
• 对数学模型的要求；
• 多输入单输出系统；
• 建模方法；
• 自衡过程与非自衡过程；

第5页：机理分析与试验法建模

机理分析方法建模：

• 自衡过程建模；
• 非自衡过程建模；3.试验法建模：
• 试验法建模；
• 阶跃响应曲线的试验测定法；
• 矩形脉冲响应曲线的试验测定法；
• 由阶跃响应曲线确定（辨识）对象的特性参数；

第6页：过程变量检测及变送

过程变量检测及变送

总结页，给出检测仪表与控制仪表在过程控制系统中的组成关系。

本页主体为图示（封面、公式推导、框图或曲线），源文件未提取到成段文字，上述标注与要点请以原课件图片为准。

第7页：温度压力流量与液位检测

温度检测及变送（热电偶温度计）2.压力（弹性式压力表，液柱式压力表，电气式压力表，活塞式压力表）3.流量（容积式流量计，速度式流量计，质量流量计）4.液位检测（静压式液位计，电容式液位计）5.红外线气体分析仪6.过程参数的采集2.3过程控制仪表1.调节器（DDZ-Ⅲ型调节器）

• 输入电路；

第8页：DDZ-Ⅲ型调节器的组成电路

比例微分（PD）电路；

• 比例积分电路(PI)；
• DDZ-Ⅲ型调节器传递函数；
• 输出电路；
• 手动操作电路；
• 指示电路

第9页：执行器与流量特性

执行器（调节阀）

• 概述(分类）；
• 电动执行器；
• 气动执行器（气开气关方式）；
• 执行器的流通能力；
• 执行器的流量特性（1）理想流量特性，（2）工作流量特性）；
• 阀门定位器执行器的流量特性：是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系

第10页：第三章单回路系统与设计

第三章简单过程控制系统3.1概述

1. 单回路系统
2. 对过程控制系统设计的一般要求：安全性，稳定性，经济性

第11页：设计步骤与主要内容

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；
• 控制设备选型；
• 实验(和仿真)；4.过程控制系统设计的主要内容
• 系统方案设计；
• 系统的工程设计；
• 工程施工；
• 系统的校定和调节器的参数的工程确定；

第12页：系统的性能指标

过程控制系统的性能指标

• 系统阶跃响应性能指标：余差，衰减率，超调量，过渡过程时间；
• 偏差积分性能指标；3.2选择被控量与控制量1.被控量的选择；
• 直接参数法；
• 间接参数法；
• 间接变量对控制作用的反应必须有足够的灵敏度；
• 生产工艺的全局性，合理性；2.控制变量（操纵量）的选择

第13页：静态特性对控制质量的影响

过程变量静态特性对控制质量的影响控制通道的静态放大系数K0愈大，表示控制作用愈灵敏，克服扰动的能力愈强，控制效果愈显著。扰动通道静态放大系数Kf愈大，则系统的稳态误差也愈大，这表示在相同的阶跃扰动作用下，将使被控参数偏离给定值愈大，显著地降低控制质量。4.过程动态特性对控制质量的影响Tf：越大，滤波能力越强，扰动对被控量影响越小，控制质量好。

第14页：动态特性对控制质量的影响

τf：干扰通道存在纯时间滞后时，理论上不影响控制质量，仅使被控参数对干扰的响应在时间上比无滞后时推迟了τf。扰动位置离被控参数越近(离调节阀越远)，对被控量影响越大；扰动位置离被控参数越远(离调节阀越近),扰动对被控量影响越小；

第15页：控制通道特性与可控性

控制通道中时间常数大、阶数高、有纯滞后环节都将使过程的Kmax与ωc值变小，从而使控制性能变差。应选择时间常数较小，纯滞后小的通道作为控制通道。当控制通道是由几个一阶惯性环节串联时,在其它几个时间常数都比最大的时间常数小很多时，可略去其它小的时间常数一阶惯性环节，而近似为一阶环节，易控制。

第16页：选择控制参数的一般原则

选择控制参数的一般原则

• 控制通道放大系数K0：－要适当大一些；时间常数T0－－要适当小一些；纯滞后τ0－－愈小愈好，在有纯滞后τ0的情况下，τ0和T0之比应小一些(小于1)，若其比值过大，则不利于控制。
• 扰动通道放大系数Kf：－应尽可能小；时间常数Tf－－要大;扰动引人系统的位置(指框图中的位置)要靠近调节阀。

第17页：检测变送器与执行器选择

时间常数分配当过程本身存在多个时间常数，在选择控制参数时，应尽量设法把几个时间常数错开，使其中一个时间常数比其它时间常数大得多，同时注意减小第

• 第三个时间常数。3.3选择检测、变送器
• 尽可能选择测量误差小的测量元件
• 可能选择快速响应的测量元件与变送设备3.4执行器(调节阀)的选择结构型式；调节工作区间；流量特性；气开气关方式；

第18页：调节器控制规律的选择

调节器控制规律的选择

总结页，列出P、PI、PD、PID四种控制规律及按τ0/T0比值选择的方法。

本页主体为图示（封面、公式推导、框图或曲线），源文件未提取到成段文字，上述标注与要点请以原课件图片为准。

第19页：控制器正反作用的确定

控制器正反作用的确定

总结页，给出调节阀、被控过程与反馈系数符号及负反馈乘积为正的判据。

先确定调节阀的开关形式：气开式：Kv＋

本页主体为图示（封面、公式推导、框图或曲线），源文件未提取到成段文字，上述标注与要点请以原课件图片为准。

第20页：系统投运与参数整定方法

系统投运与参数整定方法

总结页，列出动态特性法、稳定边界法、阻尼振荡法与现场经验整定法。

稳定边界法(临界比例度法)：已知δk,Ｔk由公式求整定参数

本页主体为图示（封面、公式推导、框图或曲线），源文件未提取到成段文字，上述标注与要点请以原课件图片为准。

第21页：第四章串级控制系统的结构

第四章复杂控制系统4.1串级控制系统（双闭环）1.串级控制系统结构一次扰动二次扰动主被控参数副被控参数主被控过程副被控过程主回路副回路

第22页：串级控制系统的特点

串级控制系统的特点

• 改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；
• 对二次干扰有很强的克服能力；
• 提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的自适应能力。3.串级控制系统设计主要是副参数的选择和副回路的设计以及主、副回路关系的考虑。

第23页：前馈控制与大滞后补偿

2前馈控制1.前馈控制的基本概念2.前馈控制系统的结构类型

• 静态动态前馈控制
• 前馈：反馈复合控制系统
• 前馈：串级复合控制系统4.3大滞后补偿系统（τ/T≥0.3）
• 微分先行控制方案
• 中间微分反馈控制方案
• 大滞后过程的预估补偿控制（Smith预估补偿原理）
• 大滞后过程的采样控制

第24页：比值控制系统

4.比值控制系统凡是两个或多个参数自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统1.常用的比值控制方案

• 单闭环比值控制
• 双闭环比值控制
• 变比值控制

第25页：分程与选择性控制

1. 分程与选择性控制
2. 分程控制原理由一个调节器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。
3. 选择性控制系统原理在一个过程控制系统中，设有两个控制器(调节器)(或两个以上的变送器)，通过高、低值选择器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。