《過(guò)程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件

《過(guò)程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件,過(guò)程控制工程,過(guò)程,控制工程,邵裕森,主編,PPT,課件 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成指指由由一一個(gè)個(gè)測(cè)測(cè)量量變變送送器器、一一個(gè)個(gè)控控制制器器、一一個(gè)個(gè)控控制制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。第第6 6章章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定TC206后續(xù)字母表示儀表功能后續(xù)字母表示儀表功能第第1位數(shù)字表示工段號(hào)位數(shù)字表示工段號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)后續(xù)數(shù)字表示儀表序號(hào)第第1位字母表示被控參數(shù)位字母表示被控參數(shù) LC TT儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)儀表符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制系統(tǒng)原理方框圖控制系統(tǒng)原理方框圖給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象操作量操作量被控變量被控變量干擾干擾熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖在工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖上，按流程順序標(biāo)出相應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖上，按流程順序標(biāo)出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等，變構(gòu)成了管道及儀表流程圖護(hù)系統(tǒng)等，變構(gòu)成了管道及儀表流程圖(Pipeline Instrument Drawing,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PID圖），又稱帶控制點(diǎn)圖），又稱帶控制點(diǎn)的工藝流程圖的工藝流程圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1.過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求 生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為生產(chǎn)過(guò)程對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的要求可簡(jiǎn)要?dú)w納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。三個(gè)方面。2.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定程設(shè)計(jì)、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定等等四個(gè)主要內(nèi)容。四個(gè)主要內(nèi)容。其中控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。其中控制方案設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3.過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求）掌握生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求2）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型3）確定控制方案）確定控制方案 包括控制方式和系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的確定，是包括控制方式和系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的確定，是過(guò)程過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。4）控制設(shè)備選型）控制設(shè)備選型5）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證）實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2被控參數(shù)與控制變量的選擇被控參數(shù)與控制變量的選擇6.2.2.1被控參數(shù)的選擇被控參數(shù)的選擇被被控控變變量量生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程中中希希望望借借助助自自動(dòng)動(dòng)控控制制保保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。合合理理選選擇擇被被控控變變量量，關(guān)關(guān)系系到到生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝能能否否達(dá)達(dá)到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。被控變量的選擇依據(jù)：被控變量的選擇依據(jù)：1 1、根根據(jù)據(jù)生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝的的要要求求，找找出出影影響響生生產(chǎn)產(chǎn)的的關(guān)關(guān)鍵變量作為被控變量鍵變量作為被控變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1 儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)工工藝藝要要求求儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽液液位位穩(wěn)穩(wěn)定定。那那么么設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)就應(yīng)以儲(chǔ)槽液位為被控變量。就應(yīng)以儲(chǔ)槽液位為被控變量。LC TTh過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2 換熱器出口溫度控制系統(tǒng)換熱器出口溫度控制系統(tǒng)工工藝藝要要求求出出口口溫溫度度為為定定值值。那那么么設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的控控制制系系統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2、當(dāng)當(dāng)不不能能用用直直接接工工藝藝參參數(shù)數(shù)作作為為被被控控變變量量時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)選選擇擇與與直直接接工工藝藝參參數(shù)數(shù)有有單單值值函函數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系的的間間接接工工藝藝參數(shù)作為被控變量。參數(shù)作為被控變量。例例3 化化工工的的精精餾餾物物純純度控制系統(tǒng)度控制系統(tǒng)精精餾餾工工藝藝是是利利用用被被分分離離物物中中各各組組分分的的揮揮發(fā)發(fā)溫溫度度不同，將各組分分離。不同，將各組分分離。如如圖圖將將苯苯甲甲苯苯混混合合液進(jìn)行分離。液進(jìn)行分離。苯苯甲苯甲苯苯苯甲苯甲苯 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 該該精精餾餾塔塔的的工工藝藝要要求求是是要要使使塔塔頂頂（或或塔塔底底）餾餾出出物物達(dá)達(dá)到到規(guī)規(guī)定定的的純純度度。按按照照被被控控變變量量的的選選擇擇原原則則1，塔塔頂頂（或或塔塔底底）餾餾出出物物的的組組分分應(yīng)應(yīng)作為被控變量。作為被控變量。但但是是，沒(méi)沒(méi)有有合合適適的的儀儀表表在在線線檢檢測(cè)測(cè)餾餾出出物物的的純純度度，則則不不能能直直接接作作為被控變量。為被控變量。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章只好在與餾出物的只好在與餾出物的純度有單值關(guān)系的工藝純度有單值關(guān)系的工藝參數(shù)中，找出合適的變參數(shù)中，找出合適的變量作為被控變量，進(jìn)行量作為被控變量，進(jìn)行間接參數(shù)控制。間接參數(shù)控制。經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度都塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度都對(duì)餾出物純度有影響。對(duì)餾出物純度有影響。需要對(duì)二者進(jìn)行比較試需要對(duì)二者進(jìn)行比較試驗(yàn)，選出一個(gè)合適的變驗(yàn)，選出一個(gè)合適的變量。量。苯苯甲苯甲苯 苯苯甲苯甲苯過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章間接控制變量的確定間接控制變量的確定經(jīng)經(jīng)試試驗(yàn)驗(yàn)得得出出，塔塔頂頂餾餾出出物物苯苯的的濃濃度度分分別別與與壓壓力力和和溫溫度度有有單單值值對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)系系。（塔塔底底餾餾出出物物甲甲苯苯也也一一樣樣）從工藝合理性考慮，選擇溫度作為被控變量。從工藝合理性考慮，選擇溫度作為被控變量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3 3、被控變量必須有足夠大的靈敏度、被控變量必須有足夠大的靈敏度被控變量必須靈敏，容易被測(cè)量。被控變量必須靈敏，容易被測(cè)量。4、選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性上上例例中中，選選擇擇塔塔內(nèi)內(nèi)溫溫度度作作被被控控變變量量，就就是是考考慮慮了了工工藝藝上上，塔塔內(nèi)內(nèi)壓壓力力是是最最佳佳分分離離效效率率控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的被被控變量?？刈兞俊Ｉ仙侠兄?，若若塔塔頂頂、塔塔底底的的產(chǎn)產(chǎn)品品純純度度都都分分別別設(shè)設(shè)置置溫溫控控系系統(tǒng)統(tǒng)，會(huì)會(huì)相相互互干干擾擾，存存在在關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)。因因此此，若若采采用用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)，只只能能設(shè)設(shè)置置一一個(gè)個(gè)溫溫控控系系統(tǒng)統(tǒng)，保保證證塔塔頂頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.2.2控制變量選擇控制變量選擇把把用用來(lái)來(lái)克克服服干干擾擾對(duì)對(duì)被被控控變變量量的的影影響響，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)控控制制作作用用的的變變量量稱稱為為控控制制變變量量或或操操縱縱變變量量。最最常常見(jiàn)見(jiàn)的的操操縱縱變變量量是是介介質(zhì)質(zhì)的的流流量量，也也有有以以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速、電電壓壓等等作作為為操操縱變量的。縱變量的。LC TTh過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制變量的確定控制變量的確定被被控控變變量量選選定定以以后后，應(yīng)應(yīng)對(duì)對(duì)工工藝藝進(jìn)進(jìn)行行分分析析，找找出出所所有有影影響響被被控控變變量量的的因因素素。在在這這些些變變量量中中，有有些些是是可控的，有些是不可控的。可控的，有些是不可控的。q在在諸諸多多影影響響被被控控變變量量的的因因素素中中選選擇擇一一個(gè)個(gè)對(duì)對(duì)被被控控變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量；變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量；q其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。被控變量被控變量影響變量影響變量過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)影響的分析：對(duì)象特性對(duì)控制品質(zhì)影響的分析：1過(guò)程（通道）靜態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響過(guò)程（通道）靜態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等效框圖。如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等效框圖。Gc(s)控制器的傳遞函數(shù)；控制器的傳遞函數(shù)；Go(s)廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；Gf(s)擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)。擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)。Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 被控參數(shù)被控參數(shù)y(t)受到設(shè)定信號(hào)受到設(shè)定信號(hào)x(t)和干擾信號(hào)和干擾信號(hào)f(t)的的共同影響：共同影響：干擾通道干擾通道控制通道控制通道 Gc(s)Gf(s)Go(s)X(s)Y(s)F(s)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章代入系統(tǒng)偏差公式中：代入系統(tǒng)偏差公式中：將將可見(jiàn)，控制通道偏差和干擾通道偏差的傳函分可見(jiàn)，控制通道偏差和干擾通道偏差的傳函分母是一樣的。將母是一樣的。將Gc(s)、Go(s)代入：代入：過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章vK0越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越??；越大，控制作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小；vK0越越大大，被被控控變變量量對(duì)對(duì)控控制制作作用用的的反反應(yīng)應(yīng)越越靈靈敏敏，系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越低。系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越低。vKf越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。越大，干擾作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越大。故應(yīng)選放大系數(shù)大的變量作為控制變量。故應(yīng)選放大系數(shù)大的變量作為控制變量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2過(guò)程（通道）動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響過(guò)程（通道）動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響1）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）干擾通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響干干擾擾通通道道的的慣慣性性因因子子（Tf s+1）使使干干擾擾作作用用的的影響緩慢。影響緩慢。vTf 越越大大，干干擾擾對(duì)對(duì)被被控控變變量量的的影影響響越越緩緩慢慢，越越有有利于控制。利于控制。v干干擾擾進(jìn)進(jìn)入入系系統(tǒng)統(tǒng)的的位位置置離離被被控控變變量量檢檢測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)越越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，則則Tf 越大，控制時(shí)最大偏差越小。越大，控制時(shí)最大偏差越小。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例：某某控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，干干擾擾f1、f2、f3分分別別在在三三個(gè)個(gè)位位置置進(jìn)進(jìn)入入系系統(tǒng)統(tǒng)。干干擾擾離離被被控控變變量量檢檢測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)越越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，則則干干擾通道的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越慢。擾通道的時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)被控變量的影響越慢。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 f1(t)通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化速度通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化速度快；當(dāng)控制作用見(jiàn)效時(shí)，被調(diào)參數(shù)已經(jīng)變化較大快；當(dāng)控制作用見(jiàn)效時(shí)，被調(diào)參數(shù)已經(jīng)變化較大造成動(dòng)態(tài)偏差較大。造成動(dòng)態(tài)偏差較大。所以擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)越所以擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)越遠(yuǎn)，干擾對(duì)被控參數(shù)影響越小。遠(yuǎn)，干擾對(duì)被控參數(shù)影響越小。y(t)yk(t)tyyk(t)yy(t)tyk(t)yy(t)t過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 因?yàn)?，因?yàn)?，f 使干擾對(duì)被使干擾對(duì)被控變量的影響推遲了控變量的影響推遲了f 時(shí)間時(shí)間，則控制作用也推遲則控制作用也推遲f 時(shí)間時(shí)間，整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲整個(gè)過(guò)渡過(guò)程曲線也推遲時(shí)間時(shí)間f，但控制品質(zhì)未變。但控制品質(zhì)未變。v干擾通道純滯后干擾通道純滯后f不影響控制質(zhì)量。不影響控制質(zhì)量。含有含有e f s過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響）控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制品質(zhì)的影響tGCGVGO2GFGmfreGO1yv控制通道控制通道G01的時(shí)間常的時(shí)間常數(shù)數(shù)T01增大，使控制速度變?cè)龃?，使控制速度變慢，最大偏差增大。慢，最大偏差增大。vG02是控制、干擾共用是控制、干擾共用通道，通道，T02不影響最大偏差不影響最大偏差y2(t)yk(t)yy1(t)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章y2(t)yk(t)tyy1(t)01v控制通道控制通道G01的純滯后的純滯后，使控制作用滯后使控制作用滯后01到達(dá)，造到達(dá)，造成控制偏差增大。成控制偏差增大。vG02是控制、干擾共用通道，是控制、干擾共用通道，干擾作用滯后干擾作用滯后02產(chǎn)生，但控產(chǎn)生，但控制作用再滯后制作用再滯后02到達(dá)，同樣造到達(dá)，同樣造成控制偏差增大。成控制偏差增大。y2(t)yk(t)tyy1(t)2 20202GCGVGO2GFGmfreGO1y過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 因此，控制通道時(shí)間常數(shù)因此，控制通道時(shí)間常數(shù)T0 小一些好。表明控小一些好。表明控制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制。制變量對(duì)被控變量的影響迅速，有利于控制?？刂仆ǖ兰儨罂刂仆ǖ兰儨?越小越好。越小越好。0會(huì)使控制時(shí)間會(huì)使控制時(shí)間延長(zhǎng)、最大偏差增大。延長(zhǎng)、最大偏差增大?？刂谱兞康倪x擇原則：控制變量的選擇原則：1、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的、控制變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。變量。2、控制變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影、控制變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影響靈敏。因此，控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常響靈敏。因此，控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時(shí)間常數(shù)小、純滯后越小越好。數(shù)小、純滯后越小越好。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3、為使其他干擾對(duì)被控變量的影響減小，應(yīng)使干擾、為使其他干擾對(duì)被控變量的影響減小，應(yīng)使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小、時(shí)間常數(shù)盡可能大，擾動(dòng)通道的放大系數(shù)盡可能小、時(shí)間常數(shù)盡可能大，擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離被控變量，盡可能靠近調(diào)節(jié)閥。引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離被控變量，盡可能靠近調(diào)節(jié)閥。4、被控過(guò)程存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，在選擇設(shè)備及控制、被控過(guò)程存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，在選擇設(shè)備及控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，使其中一個(gè)時(shí)間常參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大很多，同時(shí)注意減少其他時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大很多，同時(shí)注意減少其他時(shí)間常數(shù)。控制器、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小數(shù)。控制器、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于被控過(guò)程中最大的時(shí)間常數(shù)。于被控過(guò)程中最大的時(shí)間常數(shù)。5、選擇控制變量時(shí)，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)、選擇控制變量時(shí)，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)效率及生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。效率及生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1中中，影影響響儲(chǔ)儲(chǔ)槽槽液液位位的的主主要要因因素素有有：液液體體流流入入量量和和液液體體流流出出量量。這這兩兩個(gè)個(gè)變變量量影影響響力力相相當(dāng)當(dāng)，顯顯然然，液體流出量可控。故選液體流出量作為控制變量。液體流出量可控。故選液體流出量作為控制變量。LC TThQiQo過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2中中，影影響響出出口口溫溫度度的的主主要要因因素素有有：載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)溫溫度度、載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)流流量量、冷冷物物料料溫溫度度、冷冷物物料料流流量量等等。顯顯然然，載載熱熱介介質(zhì)質(zhì)流流量量影影響響力力最最大大且且可可控控。故故選選載載熱熱介質(zhì)流量作為控制變量。介質(zhì)流量作為控制變量。熱物料熱物料載熱介質(zhì)載熱介質(zhì)冷物料冷物料熱交換器熱交換器 TT TCQrQiTiTr過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例3中中，若若選選擇擇提提餾餾段段某某塊塊塔塔板板（靈靈敏敏板板）的的溫溫度度作作為為被被控控變變量量。那那么么，影影響響靈靈敏敏板板溫溫度度T靈靈的的因因素主要有：素主要有：TT進(jìn)料的流量（進(jìn)料的流量（Q入入）、）、進(jìn)料的成分（進(jìn)料的成分（x入入）、）、進(jìn)料的溫度（進(jìn)料的溫度（T入入），），回流的流量（回流的流量（Q回回）、）、回流的溫度（回流的溫度（T回回），），加熱蒸汽流量（加熱蒸汽流量（Q蒸蒸）、）、冷凝器冷卻溫度等。冷凝器冷卻溫度等。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類：這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類：回流量和蒸汽流量為可控因素回流量和蒸汽流量為可控因素其它基本為不可控因素其它基本為不可控因素 TT過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章1、蒸蒸汽汽流流量量對(duì)對(duì)提提餾餾段段溫溫度度影影響響比比回回流流量量對(duì)對(duì)提提餾餾段段溫溫度度影影響響更更迅速、更顯著。迅速、更顯著。2、從從節(jié)節(jié)能能角角度度來(lái)來(lái)講講，控控制制蒸蒸汽汽流流量量比比控控制制回回流流量量消消耗耗的的能能量量要要小。小。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。在兩個(gè)可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篢T過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3檢測(cè)環(huán)節(jié)、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)器正負(fù)作用選擇檢測(cè)環(huán)節(jié)、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)器正負(fù)作用選擇 6.2.3.1傳感器、變送器選擇傳感器、變送器選擇傳感器與變送器的選擇傳感器與變送器的選擇主要主要根據(jù)被檢測(cè)參數(shù)的性質(zhì)根據(jù)被檢測(cè)參數(shù)的性質(zhì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體功能要求來(lái)決定。以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體功能要求來(lái)決定。1按照生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，首先確定傳感器與變按照生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，首先確定傳感器與變送器合適的測(cè)量范圍（量程）與精度等級(jí)。送器合適的測(cè)量范圍（量程）與精度等級(jí)。2測(cè)量?jī)x表反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。應(yīng)盡可能選測(cè)量?jī)x表反應(yīng)慢，會(huì)造成測(cè)量失真。應(yīng)盡可能選擇時(shí)間常數(shù)小的傳感器、變送器。擇時(shí)間常數(shù)小的傳感器、變送器。OtOtTmTmx(t)y(t)x(t)y(t)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章3合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成對(duì)象純滯后合理選擇檢測(cè)點(diǎn)，避免測(cè)量造成對(duì)象純滯后0圖圖6.15 pH值控制系統(tǒng)圖值控制系統(tǒng)圖 pHT LT LC pHC中和槽中和槽貯酸槽貯酸槽l04測(cè)量信號(hào)的處理測(cè)量信號(hào)的處理 測(cè)量信號(hào)的校正與補(bǔ)償、測(cè)量噪聲的抑制、測(cè)量測(cè)量信號(hào)的校正與補(bǔ)償、測(cè)量噪聲的抑制、測(cè)量信號(hào)的線性化處理。信號(hào)的線性化處理。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 6.2.3.2執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器的選擇1調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇 正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)在正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度應(yīng)在15%85%區(qū)區(qū)間。據(jù)此原則計(jì)算、確定控制閥的口徑尺寸。間。據(jù)此原則計(jì)算、確定控制閥的口徑尺寸。2調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取。按補(bǔ)償對(duì)象特性的原則選取。3調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)作用方式選擇調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)作用方式選擇 按控制信號(hào)中斷時(shí)，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則按控制信號(hào)中斷時(shí)，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則確定。確定。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)作用方式的選擇主要以不同生產(chǎn)工藝調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)作用方式的選擇主要以不同生產(chǎn)工藝條件下，人員安全、生產(chǎn)安全、系統(tǒng)及設(shè)備安全的條件下，人員安全、生產(chǎn)安全、系統(tǒng)及設(shè)備安全的需要為首要依據(jù)需要為首要依據(jù)。一般根據(jù)以下原則選擇：。一般根據(jù)以下原則選擇：(1)人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備的安全原則人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備的安全原則(2)保證產(chǎn)品質(zhì)量原則保證產(chǎn)品質(zhì)量原則(3)減少原料和動(dòng)力浪費(fèi)的經(jīng)濟(jì)原則減少原料和動(dòng)力浪費(fèi)的經(jīng)濟(jì)原則(4)基于介質(zhì)特點(diǎn)的工藝設(shè)備安全原則基于介質(zhì)特點(diǎn)的工藝設(shè)備安全原則過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥 *氣開(kāi)閥：氣開(kāi)閥：pc f (“有氣則開(kāi)有氣則開(kāi)”)*氣關(guān)閥：氣關(guān)閥：pc f (“有氣則關(guān)有氣則關(guān)”)無(wú)氣源無(wú)氣源(pc=0)時(shí)時(shí)，氣開(kāi)閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開(kāi)氣開(kāi)閥全關(guān)，氣關(guān)閥全開(kāi)。氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥的選擇原則氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥的選擇原則 *若無(wú)氣源時(shí)若無(wú)氣源時(shí)，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開(kāi)閥，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開(kāi)閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無(wú)氣源時(shí)，希望閥全如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無(wú)氣源時(shí)，希望閥全開(kāi)，則應(yīng)選擇氣關(guān)閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。開(kāi)，則應(yīng)選擇氣關(guān)閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.2.3.3調(diào)節(jié)器正反作用的選擇調(diào)節(jié)器正反作用的選擇負(fù)負(fù)反反饋饋控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的控控制制作作用用對(duì)對(duì)被被控控變變量量的的影影響響應(yīng)應(yīng)與與干干擾擾作作用用對(duì)對(duì)被被控控變變量量的的影影響響相相反反，才才能能使使被被控控變變量量值值回回復(fù)復(fù)到到給給定定值值。為為了了保保證證負(fù)負(fù)反反饋饋，必必須須正正確確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。給定值給定值測(cè)量變送器測(cè)量變送器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象操作量操作量被控變量被控變量干擾干擾過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章為了說(shuō)明選擇方法，先定義作用方向：為了說(shuō)明選擇方法，先定義作用方向：當(dāng)當(dāng)某某個(gè)個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)的的輸輸入入增增加加時(shí)時(shí)，其其輸輸出出也也增增加加，稱稱該該環(huán)節(jié)為環(huán)節(jié)為“正作用正作用”；反之，稱為；反之，稱為“反作用反作用”。按此按此定義：定義：q變送器都是正作用變送器都是正作用q氣開(kāi)閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用氣開(kāi)閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用q被控對(duì)象有的正作用，有的反作用被控對(duì)象有的正作用，有的反作用q控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：控制器作用方向以測(cè)量輸入與輸出的關(guān)系定義：正作用：測(cè)量值正作用：測(cè)量值給定值給定值反作用：給定值反作用：給定值測(cè)量值測(cè)量值 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，各各個(gè)個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)的的作作用用方方向向組組合合不不當(dāng)當(dāng)?shù)牡脑捲挘瑫?huì)會(huì)使使系系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)構(gòu)成成正正反反饋饋，不不但但不不能能起起控控制制作作用用，反而會(huì)破壞生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定。反而會(huì)破壞生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定。因?yàn)閳?zhí)行器和對(duì)象有正、反作用，為了保證控因?yàn)閳?zhí)行器和對(duì)象有正、反作用，為了保證控制系統(tǒng)負(fù)反饋，調(diào)節(jié)器必須有正、反作用之調(diào)整。制系統(tǒng)負(fù)反饋，調(diào)節(jié)器必須有正、反作用之調(diào)整。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測(cè)測(cè)量量值值正作用正作用反作用反作用正作用正作用正作用正作用過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋 簡(jiǎn)單的判定方法：簡(jiǎn)單的判定方法：閉合回閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)。偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測(cè)測(cè)量量值值反作用反作用正作用正作用正作用正作用正作用正作用過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗(yàn)證：負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻燃料壓力設(shè)某時(shí)刻燃料壓力燃料流量燃料流量爐溫爐溫出料溫度出料溫度TC輸入輸入 TC輸出輸出閥關(guān)小閥關(guān)小爐溫爐溫出料溫度出料溫度TTTC反反正正正正正正燃料燃料出料出料過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例2：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)LTLCM正正正正正正反反出料負(fù)反饋驗(yàn)證：負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量液位液位LC輸入輸入LC輸出輸出閥開(kāi)大閥開(kāi)大出料量出料量液位液位過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響與調(diào)節(jié)規(guī)律選擇 確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案時(shí)，要確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案時(shí)，要根據(jù)對(duì)象的特性和工根據(jù)對(duì)象的特性和工藝要求，藝要求，選擇合適的調(diào)節(jié)規(guī)律，使組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)滿選擇合適的調(diào)節(jié)規(guī)律，使組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)滿足預(yù)期的品質(zhì)指標(biāo)。足預(yù)期的品質(zhì)指標(biāo)。調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)規(guī)規(guī)律律，即即它它的的輸輸出出量量與與輸輸入入量量（偏偏差值）之間的函數(shù)關(guān)系。差值）之間的函數(shù)關(guān)系。P=f(e)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的作用是根據(jù)偏差，按規(guī)定的器的作用是根據(jù)偏差，按規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)產(chǎn)生輸出信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。生輸出信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)影響的分析 要正確地選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須理解各種調(diào)要正確地選擇調(diào)節(jié)規(guī)律，首先必須理解各種調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響。節(jié)規(guī)律對(duì)控制品質(zhì)的影響。最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律是位式是位式調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律。根據(jù)偏差根據(jù)偏差 e 的正、負(fù)，的正、負(fù)，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器輸出只有兩個(gè)位輸出只有兩個(gè)位置：置：0或或100%。0 e100%調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器輸出兩位式調(diào)節(jié)的特性兩位式調(diào)節(jié)的特性位式調(diào)節(jié)下，被控參數(shù)不位式調(diào)節(jié)下，被控參數(shù)不能穩(wěn)定在給定值上。要獲得平能穩(wěn)定在給定值上。要獲得平穩(wěn)的高精度的調(diào)節(jié)，必須采用穩(wěn)的高精度的調(diào)節(jié)，必須采用連續(xù)調(diào)節(jié)規(guī)律。連續(xù)調(diào)節(jié)規(guī)律。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章要要使使控控制制過(guò)過(guò)程程平平穩(wěn)穩(wěn)準(zhǔn)準(zhǔn)確確，必必須須使使用用輸輸出出值值能能連連續(xù)續(xù)變變化化的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器，采采用用比比例例(P)，微微分分(D)、積積分分(I)等等算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。6.3.1.1比例（比例（P）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響比比例例調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器輸輸出出變變化化u(t)隨隨輸輸入入偏偏差差e(t)成成比比例例關(guān)系：關(guān)系：P比例度。比例度。比例度就是控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的比例度就是控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之比。輸出相對(duì)變化值之比。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章例例 自力式水位比例控制系統(tǒng)自力式水位比例控制系統(tǒng)浮浮球球?yàn)闉樗晃粋鱾鞲懈衅髌?，杠杠桿桿為為控控制制器器，活活塞塞閥閥為為執(zhí)執(zhí)行行器器。如如果果某某時(shí)時(shí)刻刻Q2加加大大，造造成成水水位位下下降降，則則浮浮球帶動(dòng)活塞提高，使球帶動(dòng)活塞提高，使Q1加大阻止水位下降。加大阻止水位下降。杠桿杠桿a、b之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。之比例關(guān)系，決定調(diào)節(jié)作用強(qiáng)弱。如果如果e=0，則活塞無(wú)，則活塞無(wú)法提高，法提高，Q1無(wú)法加大，調(diào)無(wú)法加大，調(diào)節(jié)無(wú)法進(jìn)行。節(jié)無(wú)法進(jìn)行。u過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章比例度的物理意義：比例度的物理意義：比比例例度度P是是放放大大倍倍數(shù)數(shù)KC的的倒倒數(shù)數(shù)，其其大大小小決決定定比比例例控制作用的強(qiáng)弱。控制作用的強(qiáng)弱。P越越小小，控控制制作作用用越越強(qiáng)強(qiáng)、系系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)越越快快、系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性越小。定性越小。P越小，控制余差越小。越小，控制余差越小。q比例度比例度P對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 振振蕩蕩逐逐漸漸加加劇劇PPPPPuuuuu P越越小小，控控制制過(guò)過(guò)程程曲曲線線越振蕩，周期縮短。越振蕩，周期縮短。P越越大大，控控制制過(guò)過(guò)程程曲曲線線越越平平穩(wěn)穩(wěn)，但但控控制制過(guò)過(guò)程程時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，余差也越大。間越長(zhǎng)，余差也越大。出現(xiàn)等幅振蕩，這時(shí)的出現(xiàn)等幅振蕩，這時(shí)的比例度稱為臨界比例度比例度稱為臨界比例度Pmin，振蕩頻率稱為臨，振蕩頻率稱為臨界振蕩頻率界振蕩頻率M過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 q系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)（又稱可控性指標(biāo)）系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)（又稱可控性指標(biāo)）調(diào)節(jié)過(guò)程的概貌主要由四個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量：調(diào)節(jié)過(guò)程的概貌主要由四個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來(lái)衡量：1.1.衰減率：反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性衰減率：反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.2.振蕩頻率：反映調(diào)節(jié)速度振蕩頻率：反映調(diào)節(jié)速度3.3.余差：反映穩(wěn)態(tài)精度余差：反映穩(wěn)態(tài)精度4.4.最大動(dòng)態(tài)偏差：反映動(dòng)態(tài)精度最大動(dòng)態(tài)偏差：反映動(dòng)態(tài)精度5.5.上上述述指指標(biāo)標(biāo)的的提提高高是是有有限限度度的的，受受制制于于控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的臨界比例度臨界比例度Pmin 和臨界振蕩頻率和臨界振蕩頻率M6.6.而而被被控控對(duì)對(duì)象象的的特特性性決決定定了了控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)Pmin 和和M 的大小。的大小。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章臨界比例度臨界比例度Pmin的倒數(shù)是臨界放大倍數(shù)的倒數(shù)是臨界放大倍數(shù)KmaxKmax與與M的的乘乘積積KmaxM在在一一定定程程度度上上代代表表了了被控過(guò)程的控制性能。被控過(guò)程的控制性能。KmaxM越大，意味著：越大，意味著：1.控控制制器器放放大大系系數(shù)數(shù)Kc的的可可選選上上限限越越大大（P的的下下限限越越?。?，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。?。?，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。2.控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)可可選選的的工工作作頻頻率率c越越大大，則則過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程越快。越快。3.因因此此，KmaxM作作為為調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)性性能能指指標(biāo)標(biāo)，越越大大表表明明系系統(tǒng)的控制性能越好。統(tǒng)的控制性能越好?？煽捎糜诠こ躺系暮?jiǎn)便判斷。用于工程上的簡(jiǎn)便判斷。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v 比例控制的特點(diǎn)比例控制的特點(diǎn)q控控制制及及時(shí)時(shí)、適適當(dāng)當(dāng)。只只要要有有偏偏差差，輸輸出出立立刻刻成成比比例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。例地變化，偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)。q控控制制結(jié)結(jié)果果存存在在余余差差。如如果果被被調(diào)調(diào)量量偏偏差差為為零零，調(diào)調(diào)節(jié)器的輸出也就為零節(jié)器的輸出也就為零 u=e/P即即調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用是是以以偏偏差差存存在在為為前前提提條條件件，不不可可能能做到無(wú)靜差調(diào)節(jié)。做到無(wú)靜差調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)不不適合設(shè)定值雖時(shí)間變化的情況適合設(shè)定值雖時(shí)間變化的情況過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.1.2積積分分（I）調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)與與比比例例積積分分（PI）調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)對(duì)對(duì)系系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響統(tǒng)控制質(zhì)量的影響1 積分控制積分控制（I）輸出變化量輸出變化量u與輸入偏差與輸入偏差e的積分成正比的積分成正比當(dāng)輸入偏差當(dāng)輸入偏差e是幅值為是幅值為e 的階躍時(shí)：的階躍時(shí)：TI 積分時(shí)間積分時(shí)間tu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q積分控制可以消除余差。積分控制可以消除余差。v 積分控制的特點(diǎn)積分控制的特點(diǎn)有有偏偏差差時(shí)時(shí)，積積分分輸輸出出隨隨時(shí)時(shí)間間增增大大（或或減減小小）；當(dāng)偏差消失時(shí)，輸出保持在某一值上。當(dāng)偏差消失時(shí)，輸出保持在某一值上。ee ttuq積積分分輸輸出出信信號(hào)號(hào)是是隨隨時(shí)時(shí)間間逐逐漸漸增增強(qiáng)強(qiáng)的的，控控制制作作用用緩緩慢慢，故故一一般般積積分分作作用用不不單獨(dú)使用。單獨(dú)使用。積分調(diào)節(jié)以犧牲動(dòng)態(tài)品質(zhì)為代積分調(diào)節(jié)以犧牲動(dòng)態(tài)品質(zhì)為代價(jià)換取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的提高價(jià)換取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的提高過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 2 比例積分控制（比例積分控制（PI）將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又將比例與積分組合起來(lái)，這樣既控制及時(shí)，又能消除余差，可以用于控制精度要求高的場(chǎng)合能消除余差，可以用于控制精度要求高的場(chǎng)合。若偏差是幅值為若偏差是幅值為e 的階躍干擾的階躍干擾ee ttu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章積分時(shí)間的物理意義：積分時(shí)間的物理意義：若偏差是幅值為若偏差是幅值為e的階躍的階躍:當(dāng)當(dāng) t=TI 時(shí)時(shí):q積分時(shí)間積分時(shí)間TI對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響e e/P2e/PuttTIe過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章1.TI越越大大，積積分分作作用用越越弱弱，TI=，積積分分作作用用為為零零。TI減減小小，積積分分作作用用增增強(qiáng)強(qiáng)，系系統(tǒng)統(tǒng)振振蕩蕩加加劇劇，穩(wěn)穩(wěn)定定性性下下降降。因因此此，加加積積分分后，比例度要適當(dāng)加大。后，比例度要適當(dāng)加大。2.如如果果T1適適當(dāng)當(dāng)，系系統(tǒng)統(tǒng)能很快消除余差。能很快消除余差。積分時(shí)間積分時(shí)間TI 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響uuuu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章積分調(diào)節(jié)的缺陷積分調(diào)節(jié)的缺陷積分飽和積分飽和防止積分飽和有以下方法：防止積分飽和有以下方法：(1)對(duì)控制器的輸出加以限幅，使其不超過(guò)額定的最對(duì)控制器的輸出加以限幅，使其不超過(guò)額定的最大值或最小值；大值或最小值；(2)限制控制器積分部分的輸出，使之不超出限值；限制控制器積分部分的輸出，使之不超出限值；(3)積分切除法，即在控制器的輸出超過(guò)某一限值時(shí)，積分切除法，即在控制器的輸出超過(guò)某一限值時(shí)，將控制器的控制規(guī)律由比例積分自動(dòng)切換成純比將控制器的控制規(guī)律由比例積分自動(dòng)切換成純比例控制狀態(tài)。例控制狀態(tài)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章 6.3.1.3比例微分（比例微分（PD）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響 對(duì)對(duì)于于慣慣性性較較大大的的對(duì)對(duì)象象，常常常常希希望望能能加加快快控控制制速速度度，此時(shí)可增加微分作用。此時(shí)可增加微分作用。式中：式中：TD 微分時(shí)間微分時(shí)間 偏差變化速度偏差變化速度 理想微分理想微分1 微分控制（微分控制（D）ee ttu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 微微分分控控制制能能在在偏偏差差出出現(xiàn)現(xiàn)或或變變化化的的瞬瞬間間，立立即即根根據(jù)據(jù)變變化化的的趨趨勢(shì)勢(shì)，產(chǎn)產(chǎn)生生強(qiáng)強(qiáng)烈烈的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用，使使偏偏差差盡盡快快地地消消除除于于萌芽狀態(tài)之中。萌芽狀態(tài)之中。q當(dāng)當(dāng)偏偏差差存存在在，但但不不變變化化時(shí)時(shí)，微微分分輸輸出出為為零零，對(duì)對(duì)靜靜態(tài)態(tài)偏偏差差毫毫無(wú)無(wú)抑抑制制能能力力。因因此此不不能能單單獨(dú)獨(dú)使使用用，總總要要和和比比例例或或比比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)規(guī)規(guī)律律結(jié)結(jié)合合起起來(lái)來(lái)，組組成成PD調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器或器或PID調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。v 微分控制的特點(diǎn)微分控制的特點(diǎn)ee ttu過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章2 比例微分控制（比例微分控制（PD）理想的比例微分控制理想的比例微分控制eettutu 理想的微分作用持續(xù)時(shí)理想的微分作用持續(xù)時(shí)間太短，執(zhí)行器來(lái)不及響應(yīng)。間太短，執(zhí)行器來(lái)不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分作一般使用實(shí)際的比例微分作用。用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章微分時(shí)間的物理意義微分時(shí)間的物理意義 若若偏偏差差是是系系數(shù)數(shù)為為a的的斜坡信號(hào)斜坡信號(hào):當(dāng)當(dāng) t=TD 時(shí)時(shí):q微分時(shí)間微分時(shí)間TD對(duì)控制過(guò)程的影響對(duì)控制過(guò)程的影響euttTD2aTD/PaTD/Pa過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章uuutttut TD較小，控制較小，控制速度稍有加快速度稍有加快 TD=0，純純比比例控制過(guò)程例控制過(guò)程TD太大，出現(xiàn)太大，出現(xiàn)等幅振蕩等幅振蕩 TD合適，控制合適，控制速度明顯加快速度明顯加快 微分時(shí)間微分時(shí)間TD 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章使用微分作用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：使用微分作用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)；微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)；(2)微分作用適用于對(duì)象容量滯后較大的控制系統(tǒng)；微分作用適用于對(duì)象容量滯后較大的控制系統(tǒng)；(3)對(duì)于具有大噪聲對(duì)象的控制系統(tǒng)，微分作用會(huì)把對(duì)于具有大噪聲對(duì)象的控制系統(tǒng)，微分作用會(huì)把高頻干擾放的很大，反而降低了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)高頻干擾放的很大，反而降低了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，因此一般不引入微分作用；質(zhì)量，因此一般不引入微分作用；(4)在通常的微分作用中，微分增益大于在通常的微分作用中，微分增益大于1v微分控制的微分控制的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能加快系統(tǒng)的控制速度能加快系統(tǒng)的控制速度。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：偏差存在但不變化時(shí)，無(wú)控制作用偏差存在但不變化時(shí)，無(wú)控制作用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 將將比比例例、積積分分、微微分分三三種種調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)規(guī)規(guī)律律結(jié)結(jié)合合在在一一起起，只只要要三三項(xiàng)項(xiàng)作作用用的的強(qiáng)強(qiáng)度度配配合合適適當(dāng)當(dāng)，既既能能快快速速調(diào)調(diào)節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。節(jié)，又能消除余差，可得到滿意的控制效果。實(shí)際實(shí)際PID控制的數(shù)字表達(dá)式為控制的數(shù)字表達(dá)式為過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章uq 在在PID調(diào)節(jié)中，比調(diào)節(jié)中，比例作用是基礎(chǔ)；微分作例作用是基礎(chǔ)；微分作用可以加快系統(tǒng)控制速用可以加快系統(tǒng)控制速度，減小超調(diào)；積分作度，減小超調(diào)；積分作用可以消除靜差。但不用可以消除靜差。但不是任何對(duì)象都是用是任何對(duì)象都是用PID 控制最好?？刂谱詈?。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章對(duì)某一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)階躍干擾過(guò)程比較對(duì)某一對(duì)象，用不同控制規(guī)律時(shí)階躍干擾過(guò)程比較被被控控變變量量t無(wú)控制作用無(wú)控制作用PPDPIDPI6.3.1.4 （PID）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響）調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.3.2調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇1、比例控制（、比例控制（P）適適用用于于控控制制通通道道滯滯后后較較小小、負(fù)負(fù)荷荷變變化化不不大大、工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，工藝上沒(méi)有提出無(wú)差要求的系統(tǒng)，2、比例積分控制（、比例積分控制（PI）適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。3、比例微分控制（、比例微分控制（PD）適用于控制通道滯后較大、負(fù)荷變化較小的適用于控制通道滯后較大、負(fù)荷變化較小的系統(tǒng)。例如加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。例如加熱較慢的溫度控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章4、比例積分微分控制（、比例積分微分控制（PID）適適用用于于容容量量滯滯后后較較大大、負(fù)負(fù)荷荷變變化化大大、控控制制質(zhì)質(zhì)量量要要求求較較高高的的系系統(tǒng)統(tǒng)，應(yīng)應(yīng)用用最最普普遍遍的的是是溫溫度度控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)與與成分控制系統(tǒng)。成分控制系統(tǒng)。TTTC 也可根據(jù)也可根據(jù)0/T0來(lái)選擇調(diào)節(jié)來(lái)選擇調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律：器的調(diào)節(jié)規(guī)律：0/T00.2，用，用P或或PI 0.20/T00.1，用，用PD或或PID 0/T00.1，用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)效，用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)效果不好。果不好。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng) 用用P靈靈敏敏、簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，只只有有一一個(gè)整定參數(shù)；個(gè)整定參數(shù)；存在靜差存在靜差負(fù)負(fù)荷荷變變化化不不顯顯著著，工工藝藝指指標(biāo)標(biāo)要要求不高的對(duì)象。求不高的對(duì)象。PI能能消消除除靜靜差差，又又控控制制靈敏靈敏對(duì)對(duì)于于滯滯后后較較大大的的對(duì)對(duì)象象，比比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)太太慢慢，效效果不好。果不好。應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較小小、負(fù)負(fù)荷荷變變化化不不大大、精精度度要要求求高高的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)。例例如如，流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)。統(tǒng)。PD增增進(jìn)進(jìn)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定度度，可可調(diào)調(diào)小小比比例例度度，而而加加快快調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)過(guò)過(guò)程程，減減小動(dòng)態(tài)偏差和靜差小動(dòng)態(tài)偏差和靜差系系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)對(duì)高高頻頻干干擾擾特特別別敏敏感感，系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸出出易易夾夾雜雜高高頻干擾。頻干擾。應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較大大，但調(diào)節(jié)精度要求不高的對(duì)象。但調(diào)節(jié)精度要求不高的對(duì)象。PID綜綜合合了了各各類類調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)作作用用的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，所所以以有有更更高高的調(diào)節(jié)質(zhì)量。的調(diào)節(jié)質(zhì)量。對(duì)對(duì)于于滯滯后后很很大大，負(fù)負(fù)荷荷變變化化很很大大的的對(duì)對(duì)象象，PID調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)也也無(wú)無(wú)法法滿滿足足要要求求，應(yīng)應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用用于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)通通道道容容量量滯滯后后較較大大、負(fù)負(fù)荷荷變變化化較較大大、精精度度要要求求高高的的對(duì)象。對(duì)象。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4 系統(tǒng)的投運(yùn)系統(tǒng)的投運(yùn)系統(tǒng)投運(yùn)系統(tǒng)投運(yùn)：在單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、儀表正確選：在單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、儀表正確選型、安裝調(diào)校就緒后，或者裝置經(jīng)過(guò)停車全面檢修之型、安裝調(diào)校就緒后，或者裝置經(jīng)過(guò)停車全面檢修之后，再將系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用的過(guò)程就稱為系統(tǒng)的投運(yùn)。后，再將系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用的過(guò)程就稱為系統(tǒng)的投運(yùn)。手動(dòng)自動(dòng)切換的一般程序手動(dòng)自動(dòng)切換的一般程序一、準(zhǔn)備工作一、準(zhǔn)備工作1、熟悉生產(chǎn)工藝過(guò)程、熟悉生產(chǎn)工藝過(guò)程2、熟悉控制方案、熟悉控制方案3、全面檢查過(guò)程檢測(cè)控制儀表、全面檢查過(guò)程檢測(cè)控制儀表4、進(jìn)行儀表聯(lián)調(diào)試驗(yàn)、進(jìn)行儀表聯(lián)調(diào)試驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章二、系統(tǒng)投運(yùn)二、系統(tǒng)投運(yùn)1、檢測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行、檢測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行2、調(diào)節(jié)閥手動(dòng)遙控、調(diào)節(jié)閥手動(dòng)遙控3、調(diào)節(jié)器投運(yùn)（手動(dòng)自動(dòng)）、調(diào)節(jié)器投運(yùn)（手動(dòng)自動(dòng)）當(dāng)系統(tǒng)正確投運(yùn)、調(diào)節(jié)器參數(shù)繼續(xù)整定后，若其品當(dāng)系統(tǒng)正確投運(yùn)、調(diào)節(jié)器參數(shù)繼續(xù)整定后，若其品質(zhì)指標(biāo)一直達(dá)不到要求時(shí)，有可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，質(zhì)指標(biāo)一直達(dá)不到要求時(shí)，有可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，也可能是儀器儀表功能不合格。此時(shí)需將系統(tǒng)由自也可能是儀器儀表功能不合格。此時(shí)需將系統(tǒng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)，再行研究解決。動(dòng)切換到手動(dòng)，再行研究解決。系統(tǒng)由自動(dòng)控制切換到手動(dòng)操作的程序：系統(tǒng)由自動(dòng)控制切換到手動(dòng)操作的程序：1、系統(tǒng)先由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)入手動(dòng)遙控；、系統(tǒng)先由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)入手動(dòng)遙控；2、再進(jìn)行手動(dòng)操作。、再進(jìn)行手動(dòng)操作。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4 調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法在在控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)或或安安裝裝完完畢畢后后，被被控控對(duì)對(duì)象象、測(cè)測(cè)量量變變送送器器和和執(zhí)執(zhí)行行器器這這三三部部分分的的特特性性就就完完全全確確定定了了，不不能能任任意意改改變變。只只能能通通過(guò)過(guò)控控制制器器參參數(shù)數(shù)的的工工程程整整定定，來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。，來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制質(zhì)量。控控制制器器參參數(shù)數(shù)的的整整定定，就就是是按按照照已已定定的的控控制制方方案案，求求取取使使控控制制質(zhì)質(zhì)量量最最好好的的控控制制器器參參數(shù)數(shù)值值。具具體體來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，就就是是確確定定最最合合適適的的控控制制器器比比例例度度P、積積分分時(shí)時(shí)間間TI，和微分時(shí)間和微分時(shí)間TD。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控制器參數(shù)整定的若干原則：控制器參數(shù)整定的若干原則：(1)(1)開(kāi)環(huán)總增益開(kāi)環(huán)總增益K Kc cK K0 0,如果增大了如果增大了K K0 0,則相應(yīng)減少相同則相應(yīng)減少相同倍數(shù)的倍數(shù)的K Kc c;(2)(2)0 0/T T0 0是廣是廣義對(duì)象的象的動(dòng)態(tài)參數(shù)，參數(shù)，該值越大，控制越大，控制系系統(tǒng)越不易越不易穩(wěn)定，定，應(yīng)取取T Ti i=2=20 0,T Td d=0.5=0.50 0;(3)P,I,D(3)P,I,D三者中，比例作用三者中，比例作用P P是最基本的控制作用，是最基本的控制作用，先比例作用，然后先比例作用，然后T Ti i,T Td d,也可按廣也可按廣義對(duì)象象0 0 ，設(shè)置置T Ti i,T Td d ，最后，最后調(diào)整整K Kc c；(4)(4)積分引入：可以消除余差，盡量縮小不穩(wěn)定性，積分引入：可以消除余差，盡量縮小不穩(wěn)定性，一般，一般，T Ti i=2=20 0或或T Ti i(0.5(0.51)1)T Ts s,T Ts s是工作周期。是工作周期。引入積分作用后，相位滯后小于引入積分作用后，相位滯后小于40,40,幅值比增加小幅值比增加小于于2020，K Kc c下降下降10%10%20%;20%;假定廣義對(duì)象假定廣義對(duì)象過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章(5)(5)微分引入：對(duì)容量滯后有效，而對(duì)時(shí)滯無(wú)能為力，微分引入：對(duì)容量滯后有效，而對(duì)時(shí)滯無(wú)能為力，一般一般T Td d=0.5=0.50 0或或T Td d(0.25(0.250.5)0.5)T Ti i,引入微分可引入微分可適當(dāng)提高穩(wěn)定性，適當(dāng)提高穩(wěn)定性，K Kc c可提高可提高10102020；(6)(6)穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)品質(zhì)的基本性能，一般取衰減穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)品質(zhì)的基本性能，一般取衰減比比n n作為穩(wěn)定性指標(biāo)。對(duì)于作為穩(wěn)定性指標(biāo)。對(duì)于PIPI控制器，滿足衰減比控制器，滿足衰減比n n有多組有多組K Kc c和和T Ti i，一般取，一般取K Kc c/T/Ti i大的一組為好；大的一組為好；(7)(7)衰減比衰減比n n的選擇：對(duì)于定值系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)的控的選擇：對(duì)于定值系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)的控制要求不同，所采用的質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)該是不相同制要求不同，所采用的質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)該是不相同的。對(duì)于定值系統(tǒng)，要求被控變量在受到干擾的的。對(duì)于定值系統(tǒng)，要求被控變量在受到干擾的影響后，有一個(gè)衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程，動(dòng)態(tài)偏差影響后，有一個(gè)衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程，動(dòng)態(tài)偏差小一些，過(guò)渡過(guò)程短一些。因此，當(dāng)采用時(shí)域質(zhì)小一些，過(guò)渡過(guò)程短一些。因此，當(dāng)采用時(shí)域質(zhì)量指標(biāo)時(shí)衰減比應(yīng)取量指標(biāo)時(shí)衰減比應(yīng)取4:1,4:1,對(duì)于隨動(dòng)系統(tǒng)，因要求對(duì)于隨動(dòng)系統(tǒng)，因要求緊跟，不作大幅度來(lái)回振蕩，則可取緊跟，不作大幅度來(lái)回振蕩，則可取10:110:1的衰減的衰減比，甚至剛好達(dá)到臨界阻尼狀態(tài)。比，甚至剛好達(dá)到臨界阻尼狀態(tài)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章控控制制器器參參數(shù)數(shù)整整定定的的方方法法很很多多，主主要要有有兩兩大大類類，一類是理論計(jì)算的方法，另一類是工程整定法。一類是理論計(jì)算的方法，另一類是工程整定法。q理理論論計(jì)計(jì)算算的的方方法法是是根根據(jù)據(jù)已已知知的的各各環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)特特性性及及控控制制質(zhì)質(zhì)量量的的要要求求，通通過(guò)過(guò)理理論論計(jì)計(jì)算算出出控控制制器器的的最最佳佳參參數(shù)數(shù)。這這種種方方法法由由于于比比較較繁繁瑣瑣、工工作作量量大大，計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)果果有有時(shí)時(shí)與與實(shí)實(shí)際際情情況況不不甚甚符符合合，故故在在工工程程實(shí)實(shí)踐踐中中長(zhǎng)長(zhǎng)期期沒(méi)沒(méi)有有得得到推廣和應(yīng)用。到推廣和應(yīng)用。q工工程程整整定定法法是是在在已已經(jīng)經(jīng)投投運(yùn)運(yùn)的的實(shí)實(shí)際際控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，通通過(guò)過(guò)試試驗(yàn)驗(yàn)或或探探索索，來(lái)來(lái)確確定定控控制制器器的的最最佳佳參參數(shù)數(shù)。這這種種方法是工藝技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的。方法是工藝技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章6.4.1穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）屬屬于于閉閉環(huán)環(huán)整整定定方方法法，根根據(jù)據(jù)純純比比例例控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)臨臨界界振振蕩蕩試試驗(yàn)驗(yàn)所所得得數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)（臨臨界界比比例例度度Pm和和振振蕩蕩周周期期Tm），按經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。按經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。（1 1）置置調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器Ti ，Td=0，比比例例度度P 較較大大值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。值，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。（2 2）逐逐漸漸減減小小P，每每改改變變一一次次P都都要要施施加加一一個(gè)個(gè)干干擾擾觀觀察察，直直到到出出現(xiàn)現(xiàn)等等幅幅減減振振蕩蕩為為止止。記記錄錄此此時(shí)時(shí)的的臨臨界界值值Pm和和Tm。y(t)Tm 系統(tǒng)臨界振蕩曲線系統(tǒng)臨界振蕩曲線t過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章v經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式雖雖然然是是在在實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上歸歸納納出出來(lái)來(lái)的的，但但它它有有一一定定的的理理論論依依據(jù)據(jù)。就就以以表表中中PI調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器整整定定數(shù)數(shù)值值為為例例，可可以以看看出出PI調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的比比例例度度較較純純比比例例調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)時(shí)時(shí)增增大大，這這是是因因?yàn)闉榉e積分分作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生一一滯滯后后相相位位，降降低低了了系統(tǒng)的穩(wěn)定度的緣故。系統(tǒng)的穩(wěn)定度的緣故。根據(jù)根據(jù)Pm和和Tm，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出控制器的算出控制器的參數(shù)整定值。參數(shù)整定值。整定參數(shù)整定參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)規(guī)律 P（%）Ti Td P 2Pm PI 2.2Pm 0.85 Tm PID 1.7Pm 0.50 Tm 0.125 Tm 表表6.1 穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章q 穩(wěn)定邊界方法在下面兩種情況下不宜采用：穩(wěn)定邊界方法在下面兩種情況下不宜采用：臨臨界界比比例例度度過(guò)過(guò)小小時(shí)時(shí)，調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥容容易易游游移移于于全全開(kāi)開(kāi)或或全全關(guān)關(guān)位位置置，對(duì)對(duì)生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝不不利利或或不不容容許許。例例如如，一一個(gè)個(gè)用用燃燃料料油油加加熱熱的的爐爐子子，如如果果閥閥門門發(fā)發(fā)生生全全關(guān)關(guān)狀狀態(tài)態(tài)就就要要熄火。熄火。工工藝藝上上的的約約束束條條件件嚴(yán)嚴(yán)格格時(shí)時(shí)，等等幅幅振振蕩蕩將將影影響響生生產(chǎn)的安全。產(chǎn)的安全。6.4.2衰減曲線法衰減曲線法 也也屬屬于于閉閉環(huán)環(huán)整整定定方方法法，但但不不需需要要尋尋找找等等幅幅振振蕩蕩狀態(tài)，只需尋找最佳衰減振蕩狀態(tài)即可。狀態(tài)，只需尋找最佳衰減振蕩狀態(tài)即可。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第6章章方