第三章單回路控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)教材內(nèi)容：P139~P177學(xué)時(shí)安排：2次課，4學(xué)時(shí)1、檢測(cè)變送器在系統(tǒng)中的任務(wù)：對(duì)被控變量或其它參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將其轉(zhuǎn)換成后續(xù)儀表所能接受的電、氣信號(hào)。

測(cè)量+轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0.02~0.1MPa氣壓；0~10mA,4~20mA電流；0~5V,1~5V電壓等3.5檢測(cè)變送器的選擇-Wm(s)測(cè)量變送器控制器執(zhí)行器被控對(duì)象+-測(cè)量干擾被控變量偏差控制變量控制信號(hào)2、測(cè)量變送器的動(dòng)態(tài)特性影響：測(cè)量誤差影響；測(cè)量純滯后τm的影響；測(cè)量時(shí)間常數(shù)Tm的影響；測(cè)量信號(hào)傳送滯后的影響。控制器執(zhí)行器被控對(duì)象+-測(cè)量干擾被控變量偏差控制變量控制信號(hào)3.5檢測(cè)變送器的選擇-Wm(s)測(cè)量誤差影響假設(shè)控制器采用比例控制，對(duì)象是一階系統(tǒng)，即：WC(s)WO(s)-X(s)Y(s)E(s)Wm(s)那么：當(dāng)控制作用強(qiáng)即Kc很大時(shí)，**盡可能選擇測(cè)量誤差小的測(cè)量元件。產(chǎn)生原因：由于測(cè)量元件安裝位置的影響，使得被控參數(shù)的信號(hào)傳遞到檢測(cè)點(diǎn)需要花費(fèi)一定的時(shí)間，因而就產(chǎn)生了純滯后。純滯后時(shí)間τm等于被控參數(shù)傳輸?shù)綑z測(cè)點(diǎn)的距離L除以物料或能量傳輸?shù)乃俣萔。測(cè)量環(huán)節(jié)純滯后τm的影響**合理選擇測(cè)量點(diǎn)位置并正確安裝。測(cè)量時(shí)間常數(shù)Tm的影響由于測(cè)量元件本身具有時(shí)間常數(shù)Tm而引起的滯后。如用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，由于熱電偶本身熱容引起測(cè)量滯后。Y(s)真實(shí)值Z(s)測(cè)量值**盡可能選擇快速響應(yīng)的測(cè)量元件與變送設(shè)備。**正確采用微分超前補(bǔ)償。信號(hào)傳送滯后的影響信號(hào)傳送滯后指：信號(hào)在管道中傳送所引起的滯后?？煞譃闇y(cè)量信號(hào)傳送滯后和控制信號(hào)傳送滯后。**減小氣動(dòng)信號(hào)傳送距離。**盡可能采用電信號(hào)進(jìn)行傳輸。測(cè)量信號(hào)的處理1〕測(cè)量信號(hào)的校正測(cè)量值要考慮是否受到其他參數(shù)的影響，否那么要考慮測(cè)量條件，進(jìn)行校正。 如：蒸汽流量受溫度、壓力影響大，需對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行溫度、壓力校正。2〕對(duì)測(cè)量信號(hào)噪聲進(jìn)行濾波〔低通〕有些測(cè)量元件會(huì)有噪聲迭加于信號(hào)中，需要進(jìn)行濾波去除。3〕非線性信號(hào)進(jìn)行線性化處理 如：熱電阻測(cè)溫度是非線性關(guān)系，一般用查表法獲得溫度。如果配用DDZ-III型溫度變送器，輸出已經(jīng)線性化了。測(cè)量變送器的選擇原那么選擇測(cè)量誤差小的測(cè)量元件；----Km參數(shù)波動(dòng)要小選用快速測(cè)量元件；----克服Tm影響正確采用微分超前補(bǔ)償；----克服Tm影響選擇適宜的檢測(cè)點(diǎn)；----克服τm影響盡量采用電信號(hào)傳輸；----克服信號(hào)傳送滯后信號(hào)進(jìn)行必要后處理；信號(hào)需要進(jìn)行校正，濾波和線性化。----信號(hào)處理3.6執(zhí)行器〔調(diào)節(jié)閥〕的選擇-Wv(s)執(zhí)行器〔調(diào)節(jié)閥〕由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)〔閥門〕兩局部組成，是過程控制系統(tǒng)的重要組成局部。執(zhí)行器〔調(diào)節(jié)閥〕接受控制器輸出的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，改變閥芯與閥座間的流通截面積以控制流入或流出的流體介質(zhì)的流量。根據(jù)使用的能源不同，執(zhí)行器可分為氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器。3.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)各類執(zhí)行器的特點(diǎn)：類別內(nèi)容電動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器輸入信號(hào)DC0~10mA或DC4~20mA

200~400kPa

—結(jié)構(gòu)復(fù)雜

簡(jiǎn)單

較復(fù)雜體積

小

中

大信號(hào)管線配置

簡(jiǎn)單

較復(fù)雜

復(fù)雜推力

小

中

大動(dòng)作滯后

小

大

小維修

復(fù)雜

簡(jiǎn)單

較復(fù)雜使用場(chǎng)合

隔爆型，適用于防火防爆場(chǎng)合

適用于防火防爆場(chǎng)合要注意火花

價(jià)格

貴

便宜

貴調(diào)節(jié)閥選擇原那么：1、工作區(qū)間〔口徑大小〕選擇〔P115〕要求工作區(qū)間在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)范圍的15~85%之間。2、流量特性選擇〔P116~123〕〔1〕根據(jù)負(fù)荷的匹配選擇工作流量特性

〔2〕根據(jù)閥阻比S選擇理想流量特性S=1~0.6〔工作〕；0.6-0.3〔對(duì)數(shù)〕；<0.33.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)線性PID3、開、關(guān)形式選擇〔P116〕氣開閥：調(diào)節(jié)閥接受的是氣壓信號(hào)，當(dāng)輸入壓力增大，調(diào)節(jié)閥的開度也增大。能源中斷時(shí)，閥全閉。FC(FalseClose)氣閉閥：當(dāng)輸入壓力增大，而調(diào)節(jié)閥的開度反而減小。能源中斷時(shí)，閥全開。FO(FalseOpen)3.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)開、關(guān)形式選擇的原那么〔1〕首先要從平安生產(chǎn)出發(fā)，保證事故狀態(tài)時(shí)的人身平安和設(shè)備平安?！?〕考慮事故狀態(tài)下減少經(jīng)濟(jì)損失。〔3〕其次考慮介質(zhì)的特性。3.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)LC給水蒸汽燃料例1：鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)給水閥：氣關(guān)閥開、關(guān)形式選擇舉例：3.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)例2：加熱爐流量-溫度控制系統(tǒng)燃料閥：氣開閥FC燃料流量計(jì)流量調(diào)節(jié)器TCTT溫度調(diào)節(jié)器溫度計(jì)4、結(jié)構(gòu)型式選擇 根據(jù)閥的特點(diǎn)和使用場(chǎng)合選擇。3.6執(zhí)行器的選擇-Wv(s)閥結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)及使用場(chǎng)合直通單座閥前后壓降低，適用于要求泄露量小的場(chǎng)合直通雙座閥前后壓降大，適用于要求泄露量較大的場(chǎng)合角閥適用于高壓，高粘度的，含懸浮物或顆粒狀物質(zhì)的場(chǎng)合高壓閥適用于高壓控制的特殊場(chǎng)合蝶閥適用于有懸浮物的液體、大流量氣體、壓差低、允許泄露量大的場(chǎng)合隔膜閥適用于有腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)合三通閥適用于分流或合流的控制場(chǎng)合3.7控制器〔調(diào)節(jié)器〕的選擇

參數(shù)對(duì)控制質(zhì)量影響及控制規(guī)律選擇-Wc(S)當(dāng)構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象、測(cè)量變送環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)閥都確定之后，控制器參數(shù)是決定控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的唯一因素?？刂破鱌ID廣義被控對(duì)象給定值x被控量yeu控制器包括求偏差和PID運(yùn)算PID控制器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：PID控制器在使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)：KC、TD、TI。其中：KC:比例系數(shù)TI:積分時(shí)間TD:微分時(shí)間1、選擇控制器的控制規(guī)律〔1〕控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響對(duì)于定值控制系統(tǒng)：WC(s)WO(s)-X(s)F(s)Y(s)E(s)根據(jù)終值定理：a.當(dāng)時(shí)，e(∞)∝1/KPe(∞)=0c.當(dāng)WC(s)=KC(1+TDs)時(shí)，e(∞)∝1/KPb.當(dāng)時(shí)，當(dāng)存在積分環(huán)節(jié)時(shí)，e(∞)=0,即是無差的。思考：為什么P和PD控制都是有差的？各種控制規(guī)律的比較控制規(guī)律傳遞函數(shù)控制器輸出特點(diǎn)比例控制

有差積分控制

無差，不單獨(dú)使用比例積分控制

無差微分控制

有差，不單獨(dú)使用比例微分控制

有差，控制作用提前比例積分微分控制

無差〔2〕控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響KC的影響增大比例系數(shù)KC可提高系統(tǒng)的開環(huán)增益；減小穩(wěn)態(tài)誤差，系統(tǒng)的超調(diào)增加，調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。過大會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。WC(s)WO(s)-X(s)F(s)Y(s)E(s)

TI的影響隨著積分時(shí)間的減少，積分控制作用增強(qiáng)，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。

TD的影響只有當(dāng)誤差隨時(shí)間變化時(shí)，微分控制才對(duì)系統(tǒng)起作用，對(duì)無變化或緩慢變化的對(duì)象不起作用。隨著微分作用的加強(qiáng)，系統(tǒng)的超調(diào)減小，穩(wěn)定性提高，上升時(shí)間縮短，快速性提高。常用控制規(guī)律仿真實(shí)例WC(s)-X(s)WO(s)Y(s)E(s)例：控制系統(tǒng)如下圖，其中GO(S)為三階對(duì)象。對(duì)系統(tǒng)采用：〔1〕比例控制，KC=0.1;0.2;0.4;0.8;1.6；〔2〕比例積分控制，比例系數(shù)KC=2，積分時(shí)間常數(shù)TI=3,6,14,21,28；〔3〕比例微分控制，比例系數(shù)KC=2，微分時(shí)間常數(shù)TD=0,0.3,0.7,1.5,3；〔4〕比例積分微分控制，KC=2，TI=14，TD=0.7，求階躍響應(yīng)曲線。比例〔P〕控制比例積分〔PI〕控制隨著積分作用的加強(qiáng)，超調(diào)變大，穩(wěn)定性變差。比例微分〔PD〕控制

〔KC=2〕隨著微分作用的加強(qiáng)，有利于減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性，縮短上升時(shí)間，提高快速性。比例積分微分〔PID〕控制I調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)P調(diào)節(jié)PD調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)相同衰減率n下，各調(diào)節(jié)規(guī)律比較PID的調(diào)節(jié)效果最好(從超調(diào)量、過渡過程時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差),PI其次,PD次之(有差),P再次(有差),

I調(diào)節(jié)最差

雖然PID的調(diào)節(jié)效果最好，并不意味著適用于所有的系統(tǒng)，因?yàn)樗腥齻€(gè)參數(shù)要整定，如果整定不適宜，那么可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，適得其反。使用何種調(diào)節(jié)規(guī)律一般可按：先加比例P；再積分I；然后才加微分D進(jìn)行設(shè)定。**控制規(guī)律選擇小結(jié)P：適用于干擾變化幅度小，自衡能力強(qiáng)，對(duì)象滯后(τ∕T)較小。適用控制質(zhì)量要求不高，且系統(tǒng)允許有一定范圍余差的場(chǎng)合。PI：工藝要求無余差，控制對(duì)象容量滯后很小，負(fù)荷變化幅度較大，但變化過程又較緩慢的場(chǎng)合。PD：適用于控制對(duì)象T0較大且允許有余差的場(chǎng)合。對(duì)于滯后很小，信號(hào)有噪聲或周期性干擾的系統(tǒng)不能采用微分作用。PID：適用于負(fù)荷變化和對(duì)象容量滯后都較大、時(shí)滯不太大且控制質(zhì)量要求又較高，被控變量變化緩慢的場(chǎng)合。假設(shè)廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)可近似表示為典型的一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后的自衡過程，那么大致可以根據(jù)τo/To進(jìn)行選擇：，選擇P或PI調(diào)節(jié)，選擇PD或PID調(diào)節(jié)，用復(fù)雜控制*對(duì)象時(shí)間常數(shù)或遲延時(shí)間很長(zhǎng)，受擾動(dòng)影響也很大，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)已不能滿足要求，應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜控制系統(tǒng)。控制器正、反作用定義：當(dāng)測(cè)量值增加時(shí)，如果控制器輸出增加，那么控制器為正作用，其靜態(tài)放大系數(shù)(增益)為負(fù)；否那么為反作用，靜態(tài)放大系數(shù)(增益)為正。正作用：y(t)↑(e↓)→u↑，即增益為負(fù)反作用：y(t)↑(e↓)→u↓，即增益為正控制器（調(diào)節(jié)器）PID廣義被控對(duì)象給定值r被控量yeu2.選擇控制器正、反作用方式控制器正/反作用設(shè)置目的：使控制系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反響系統(tǒng)。負(fù)反響系統(tǒng)要求：閉環(huán)各環(huán)節(jié)增益乘積為正。正反作用確定方法：〔1〕先確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式；〔2〕按被控對(duì)象特性，確定其正、反作用；〔3〕測(cè)量變送器增益一般取正；〔4〕最后根據(jù)負(fù)反響系統(tǒng)要求得到控制器增益即正反作用。調(diào)節(jié)閥：氣開閥放大系數(shù)為正；氣關(guān)閥放大系數(shù)為負(fù)。被控對(duì)象：看輸入輸出關(guān)系，如果輸入〔控制參數(shù)〕增加，輸出〔被控參數(shù)〕也增加，那么為正作用，放大系數(shù)為正；否那么為負(fù)。例1：水槽液位控制系統(tǒng)根椐工藝要求，調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)，其增益為負(fù)。對(duì)象增益：當(dāng)水槽流出量F2↑，液位L↓，所以對(duì)象放大系數(shù)為負(fù)。

測(cè)量變送器的放大系數(shù)一般為正。根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)增益的乘積必須為正，因此控制器的增益應(yīng)該為正，所以控制器必須選反作用。LTLCF2F1sp“反作用〞-Wm(S)Wo(S)Wv(S)Wc(S)+-+例2：壓力控制系統(tǒng)+Wm(S)Wo(S)Wv(S)Wc(S)--+Wm(S)Wo(S)Wv(S)Wc(S)++“正作用”PC氣開出口流量控制壓力容器PC氣開“反作用”進(jìn)口流量控制壓力容器++思考：什么是正反響？與增益有什么關(guān)系？例3：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)

TTTC燃料出料+Wm(S)Wo(S)Wv(S)Wc(S)+++“反作用〞隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)平安性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性提出更高要求，控制器儀表已經(jīng)不能滿足要求。過程計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：速度快；存儲(chǔ)容量大；編程方便；通信能力強(qiáng)；輸入輸出接口完善；價(jià)格廉價(jià)一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括：中央處理單元；通信外設(shè)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和過程接口。§3.6過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

–介紹1、單機(jī)控制系統(tǒng)：由微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，適用小規(guī)模的過程控制2、兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：有監(jiān)控機(jī)、通信系統(tǒng)和假設(shè)干個(gè)下位機(jī)組成3、集散控制系統(tǒng)：采用分散控制和集中管理相結(jié)合的原那么，可對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)過程進(jìn)行高可靠性的控制和有效的管理4、計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng)：是一種以全局最優(yōu)為目標(biāo)，包含了從原材料采購(gòu)到到產(chǎn)品銷售在內(nèi)的整個(gè)決策過程、管理過程和生產(chǎn)過程相結(jié)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按規(guī)模、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，分為四類：3用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程控制，這一控制功能稱為直接數(shù)字控制簡(jiǎn)稱DDC。表示控制對(duì)象是過程，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，對(duì)參數(shù)進(jìn)行控制。3一、過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)控制的一般概念過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：就是采用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的過程工業(yè)控制〔含管理〕系統(tǒng)。32、過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

硬件：計(jì)算機(jī)主機(jī)操作臺(tái)通用外圍設(shè)備I/O接口、I/O通道軟件：系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件33、過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1)模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。2)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是用軟件來實(shí)現(xiàn)，適用性強(qiáng)。3)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可采用分時(shí)控制的方式同時(shí)控制多個(gè)回路。4)可實(shí)現(xiàn)分級(jí)計(jì)算機(jī)控制、分布控制等，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。3二、數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)模擬化設(shè)計(jì)的根本步驟：根據(jù)系統(tǒng)已有的連續(xù)模型，按連續(xù)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)模擬調(diào)節(jié)器，然后按照一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系將模擬調(diào)節(jié)器離散化，得到等價(jià)的數(shù)字控制器，從而確定計(jì)算機(jī)的控制算法。設(shè)計(jì)方法：1、離散化方法1〕差分變換法：差分近似分后向差分和前向差分，離散法采用后向差分法a)一階后向差分b)二階后向差分a)一階后向差分b)二階后向差分32)零階保持器法零階保持器法：離散近似后的數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)序列與模擬調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)的采樣值相等

32、數(shù)字PID控制算法模擬過程控制中，PID控制算式為：31)、位置型PID算式

32)、增量型PID算式3三、數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)1〕積分項(xiàng)的改進(jìn)：積分作用是消除殘差，為了提高控制性能，有如下改進(jìn)措施：積分別離：防止積分對(duì)過渡過程調(diào)節(jié)時(shí)間影響。>別離值用PD控制，<別離值用PID控制。b)抗積分飽和：執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果將繼續(xù)增大或減小，稱為積分飽和；

采用限幅。3c)消除積分不靈敏區(qū)輸出由于數(shù)字精度導(dǎo)致有值但不輸出，為消除積分不靈敏區(qū)，通常采用以下措施：1〕增加D/A轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)d)帶積分不靈敏區(qū)

防止在平衡位置頻繁動(dòng)作。設(shè)置不靈敏寬度，在小于不靈敏寬度時(shí)不動(dòng)作。32、微分項(xiàng)的改進(jìn)1)偏差平均

：偏差數(shù)字濾波2)測(cè)量值微分：微分項(xiàng)中不考慮給定值微分，只對(duì)測(cè)量值進(jìn)行微分〔微分先行〕四、數(shù)字PID控制器的工程實(shí)現(xiàn)五、采樣周期的選取1選用標(biāo)準(zhǔn)功能模塊：特點(diǎn)是系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)充方便、維修簡(jiǎn)單、縮短了硬件設(shè)計(jì)周期，缺點(diǎn)是商品軟件較少，需用戶自行開發(fā)2選用通用的控制計(jì)算機(jī)：特點(diǎn)不僅配有系統(tǒng)軟件、而且配有豐富的應(yīng)用軟件，用戶可以靈活地進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)，解除了用戶編應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)，缺點(diǎn)是價(jià)格較高3設(shè)計(jì)專用計(jì)算機(jī)：特點(diǎn)是系統(tǒng)針對(duì)性強(qiáng)，靈活方便；缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)者需要具備較深的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)3三、過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法定義：所謂控制系統(tǒng)的投運(yùn)就是將系統(tǒng)從手開工作狀態(tài)切換到自開工作狀態(tài)。要求：做到無擾動(dòng)切換。就是說，從手動(dòng)到自動(dòng)的過程中，不應(yīng)造成系統(tǒng)的輸出波動(dòng)，不應(yīng)該破壞系統(tǒng)原有的平衡。3.8過程控制系統(tǒng)投運(yùn)和控制器參數(shù)整定變送器控制器執(zhí)行器被控對(duì)象+-測(cè)量干擾被控變量偏差控制變量控制信號(hào)一、控制系統(tǒng)的投運(yùn)在系統(tǒng)投運(yùn)之前，必須檢查控制器正反作用開關(guān)是否正確。整個(gè)系統(tǒng)必須是一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)，因此自R(S)至X(S)的各個(gè)環(huán)節(jié)增益的乘積必須是正值。系統(tǒng)投運(yùn)前的準(zhǔn)備三熟悉：熟悉工藝要求，熟悉控制方案，熟悉控制元件電、氣線路的檢查檢測(cè)變送器的檢查控制器的檢查調(diào)節(jié)閥的檢查綜合檢查控制系統(tǒng)的投運(yùn)投運(yùn)過程：1.詳細(xì)了解工藝，對(duì)投運(yùn)中可能出現(xiàn)的問題有所估計(jì)。2.吃透控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖。3.在現(xiàn)場(chǎng)，通過簡(jiǎn)單的操作對(duì)有關(guān)儀表〔包括控制閥〕的功能作出是否可靠且性能是否根本良好的判斷。4.設(shè)置好控制器正反作用和Ｐ、Ｉ、Ｄ參數(shù)。5.檢測(cè)系統(tǒng)投運(yùn)，觀測(cè)測(cè)量指標(biāo)是否正確。6.調(diào)節(jié)閥投運(yùn)，使系統(tǒng)被控參數(shù)在給定值附近穩(wěn)定。7.按無擾動(dòng)切換〔指手、自動(dòng)切換時(shí)閥上信號(hào)根本不變〕的要求將控制器切入自動(dòng)。8.假設(shè)控制質(zhì)量還不理想，那么調(diào)整P、I、D參數(shù)。定義：所謂控制器參數(shù)整定，就是對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)并安裝就緒的控制系統(tǒng)，通過控制器特性和參數(shù)〔δ、Ti、Td)的調(diào)整，獲得滿意的系統(tǒng)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的過程。**很多控制器用比例帶δ〔ProportionalBand,又稱比例度〕來描述比例系數(shù)KC，比例帶δ是比例系數(shù)KC的倒數(shù)。即δ=1/KC，其含義為儀表有效控制的輸入范圍。3.8過程控制系統(tǒng)投運(yùn)和控制器參數(shù)整定二、控制器的參數(shù)整定比例帶δ物理意義：<100％，控制器輸出與輸入的變化只在某一范圍內(nèi)成比例關(guān)系。例如，δ＝50％時(shí)，在偏差為-25％~+25％,成比例關(guān)系，δ就是輸出與輸入滿足比例關(guān)系的輸入范圍。如果u(t)直接代表調(diào)節(jié)閥開度，那么可以說：一個(gè)比例調(diào)節(jié)器的比例帶就代表了使調(diào)節(jié)閥開度從全關(guān)到全開時(shí)所需偏差的變化范圍?？刂破鬏斎胼敵霰壤P(guān)系不同的控制系統(tǒng)，整定的目的、要求是不一樣的：*定值控制系統(tǒng)：整定4：1衰減振蕩；隨動(dòng)控制系統(tǒng)：整定成振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)；均勻控制系統(tǒng)：在一定范圍內(nèi)緩慢變化的衰減振蕩；

對(duì)象特性、控制方案、干擾的形式和大小以及控制器參數(shù)共同決定控制系統(tǒng)的質(zhì)量。控制器參數(shù)整定方法理論計(jì)算方法應(yīng)用控制原理的方法〔微分方程、頻率法、根軌跡法、極點(diǎn)配置法等〕，在質(zhì)量指標(biāo)和對(duì)象特性，通過理論計(jì)算方法，計(jì)算控制器的最正確參數(shù)。工程整定方法直接在閉合的實(shí)際控制回路中對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。工程整定方法五種常見的工程整定方法：動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法〔響應(yīng)曲線法〕臨界比例度法衰減曲線法經(jīng)驗(yàn)法極限環(huán)自整定法一、動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法

在廣義對(duì)象開環(huán)的情況下通過手動(dòng)方式產(chǎn)生一階躍控制信號(hào)，記錄下隨時(shí)間變化的曲線，用參數(shù)識(shí)別方法，得出τ、ΤoWC(s)WO(s)-X(s)F(s)Y(s)E(s)ΔXyttXTτA無自衡過程響應(yīng)曲線自衡過程響應(yīng)曲線ΔXyttXττoA

控制器類型控制器參數(shù)（τ/Τo<0.2時(shí)）δ,%TiTdP

(ε×

τ)×100%————PI

(1.1ε×

τ)×100%3.3τ——PID

(0.85ε

×

τ)×100%2τ0.5τ無自衡過程響應(yīng)曲線法自衡過程響應(yīng)曲線法控制器類型控制器參數(shù)（τ/Τo

≤0.2時(shí)）δ,%TiTdP

(1/ρ

×

τ/Τ)100%————PI

(1.11/ρ

×

τ/Τ)100%3.3τ——PID

(0.851/ρ

×

τ/Τ)100%2τ0.5τ二、臨界比例度法測(cè)試：在系統(tǒng)閉環(huán)情況下：控制器Ti放到最大,Td放到最小，δ從大〔100%〕往小變化，用改變?cè)O(shè)定值的方法，每改變一次δ施加一階躍干擾,直至出現(xiàn)等幅振蕩為止，δk稱為臨界比例度，Tk稱為臨界周期。如圖:根據(jù)δk和Tk，按表中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算各參數(shù)值。WC(s)WO(s)-X(s)F(s)Y(s)E(s)Tky(t)t控制器類型控制器參數(shù)δ,%Ti,minTd,minP2δk————PD1.8δk——0.1TkPI2.2δk0.85Tk——PID1.7δk0.5Tk0.13TkTk調(diào)整+驗(yàn)證：將δ放在比計(jì)算值大20%的數(shù)值上，再依次將Ti,Td置于計(jì)算值，觀察過渡過程曲線。逐步將δ降至計(jì)算數(shù)值上，加干擾，觀