自动化专业英语教程第2版王宏文主编翻译PART4.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,自动化专业英语教程,教学课件,July 28,1/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,A 过程控制系统,1.课文内容介绍：以热变换器为例，形象地介绍过程 控制系统中经典三个基本操作：测量（M）、设定（D）和执行（A）。,2.温习过程控制系统中绪论内容。,生词与短语,ensuing,adj.,相继,variable,adj.,改变，可变；,n.,变量,2/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,latent heat 潜伏热,deviation,n.,偏差,throttle,v.,调整（阀门）,thermocouple,n.,热电偶,transmitter,n.,热敏电阻,conveyor,n.,传送带，传送机,3/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,4.难句翻译,1 provided there are no heat losses to surroundings,provided：只要，是表示条件关系连词。,2 That is,we want to have instruments that control the variables without requiring intervention from the operator.,这就是说，我们需要一些不用操作人员介入就可控制这些变量设备。,4/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,5.参考译文,A 过程控制系统,此部分主要目标是满足读者对自动过程控制需要和激励读者来学习。自动过程控制与连续过程变量、温度、压力、流量、成份和期望操作值一类量相关。正如我们在后续章节中所看到，过程本身是动态。改变不停发生，而且假如激励未加入，主要过程变量与安全相关变量、产品质量和生产率将不能取得期望值。,为了强化概念，让我们来考虑一个过程流经过浓缩流加热热变换器，其过程框图如图4-1A-1,5/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,图 4-1A-1 热交换器,6/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,此单元目标是把一过程流从某一入口温度,T,i,(,t,)加热到某一期望出口温度,T,(,t,)。如前所述，热介质是浓缩流。,只要对周围环境没有热损失，过程流所取得能量等同于浓缩流释放热量。也就是说，热变换器和管子均绝缘。在这种情况下，释放热量就是浓缩流浓缩潜热。,在此过程中，有许多变量可改变，从而造成出口温度偏离期望值。假如发生此情况，激励必须加入以更正此偏差。也就是说，激励将控制出口温度以维持其期望值。,完成此目标一个方法是首先测量温度,T,(,t,)，然后与期望值比较，基于此比较值，确定以什么来更正偏差。浓缩流流量可用于更正偏差。也就是说，假如温度高于期望值，那么到热变换器浓缩流流量（能量）可调整降低。假如温度低于期望值，那么到热变换器浓缩流流量（能量）可调整增加。全部这些均可由操作者人工完成，而且假如过程简单明了，这将不成问题。然而，在大多数过程控制工厂中，都有数百个变量必须,7/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,保持期望值，那么更正过程将需要大量操作人员。所以，我们希望自动完成此控制。这就是说，我们需要一些不用操作人员介入就可控制这些变量设备。这就是我们所说自动过程控制。,为完成此目标，必须设计和实现控制系统。一个可能控制系统和其基本元件如图4-1A-2所表示。,图4-1A-2 热交换器控制回路,8/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,首先是测量过程流出口温度，完成此任务是传感器（热电偶、阻抗温度仪、*系统温度计、电热调整器等）。传感器会与热敏电偶相连，热敏电偶从传感器采一输出点，并把其转换为足够强信号传递给一控制器。控制器接收与温度相关信号，并与期望值相比较。依赖于此比较值，控制器可确定怎样保持温度在期望值。基于此决定，控制器给终端控制元件传送另一信号，其反过来操作流量。,前面段落介绍了控制系统四个基本元件。它们是：,传感器，通常称为主要元件。,热敏电偶，通常称为次要元件。,控制器，控制系统“脑”。,终端控制系统，经常为控制阀但不总是。普通其它终端控制元件为可变速度泵、传送机和电动机。,这些元件主要性在于它们执行是在每一个控制系统中所必须三个基本操作。这些操作是：,9/77,P4UIA A Process Control System 第四部分第一单元课文A 过程控制系统,测量（,M,）：传感器和热偶电阻组合元件经常测量被控变量。,设定（,D,）：基于测量值，控制器决定怎样维持变量在期望值。,执行（,A,）：作为控制器决定后结果，系统必须采取一定办法，通常有终端控制元件完成。,如上所述，在每一个控制系统中这三个基本操作：M、D和A都会存在。在一些系统中，决定-执行操作相当简单，而在另一些系统中操作很复杂。工程人员设计控制系统时必须确保采取办法要影响控制变量，也就是说，采取办法要影响测量值。不然，系统是不可控且有可能弊大于利。,10/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,B 过程控制基本要素,1.课文内容介绍：介绍过程控制系统中自动过程控制主要术语、调整和伺服系统、传输信号和过程控制所需背景等主要概念。,2.温习过程控制系统中关于过程控制任务和要求方面内容。,3.生词与短语,manipulated variable 操纵量,disturbance,n.,扰动,upset,n.,干扰,fouling,n.,阻塞,regulatory control 调整控制,servo control 伺服控制,11/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,pneumatic,adj.,气动,representation,n.,表示符号,transducer,n.,传感器,thermodynamics,n.,热力学,modeling,n.,建模,simulation,n.,仿真,12/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,4.难句翻译,1 Thus,the many principles in automatic process control apply to both cases.,因而，自动过程控制中很多原理对二者都适用。,2 psig:pounds per square inch gauge 表压（计算压强，剩下压强）磅每平方英寸,psia:pounds per square inch absolute 绝对压强 磅每平方英寸,pounds per square inch of area 磅每平方英寸面积,psi:pounds per square inch 磅每平方英寸（1psi=0.070kg/cm2）,psid:pounds per square inch differential 压差 磅每平方英寸,13/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,3 The input signal may be 4 to 20 mA and the output 3 to 15 psig.,输入信号在4到20mA之间，输出信号在3到15 psig之间。,5.参考译文,B 过程控制基本要素,自动过程控制主要术语,当前，定义一些用于自动过程控制领域术语是必要。第一个术语是被控量，此变量必须维持或控制在某一期望值。在前面例子中，过程出口温度,T,(,t,)是被控量。第二个术语是参考点，即被控量期望值。操纵量是用于维持被控量处于期望值变量，在上例中，流量是操纵量。最终，造成被控量偏离参考点任何变量被定义为扰动或干扰。在大多数过程中存在许多不一样,14/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,扰动。在图4-1A-2所表示热变换器例子中，入口过程温度,T,i,(,t,)、过程流量,q,(,t,)、流能量质量、周围环境、过程流体成份、阻塞等均可能是扰动。在这里主要是了解在过程控制工业中，大多数情况下，正是因为扰动存在才需要自动过程控制。假如没有扰动，设计-操作情况将盛行，而且将没有必要不停监测过程。,下面附加术语也很主要。开环指是控制器与过程开断情况。也就是说，控制器并不决定怎样维持控制量在参考点。在开环控制中另一个例子是控制器采取办法（A）不能影响测量（M）。确实，这是控制系统设计一个重大缺点。闭环控制指是控制器与过程连接，参考点与被控量比较并决定更正办法情况。,基于这些术语定义，自动过程控制系统对象可陈说以下：自动过程控制系统对象是尽管有扰动存在，也可利用操作量来维持被控量在其设置值。,15/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,调整和伺服系统,在一些过程中，因为扰动，被控量偏离恒定参考点。调整控制指是设计系统赔偿扰动。在另一些情况中，最主要扰动是参考点本身，也就是说，参考点可能是时间函数（经典是成批处理），所以被控量必须随参考点改变。伺服控制指是控制设计系统到达此目标。,在过程控制工业中，调整控制远远比伺服控制更为普遍。然而，设计这两种控制基本方法基本是一样。所以自动过程控制中很多原理对二者都适用。,传输信号,现在解释几个用于控制系统仪表间通讯信号。当前，用于过程工业信号主要有三类，气动信号或气压通常在3到15表压，6到30表压或3到27表压信号也较惯用到。在管系和仪表图（P&ID）中气压信号普通表示符号为 。电力或电子符号,16/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,通常在4到20毫安，10到50毫安符号也惯用到，此符号在P&ID中普通表示符号为-。越来越普遍第三类符号是数字或抽象符号（零一）。基于大型计算机、小型计算机和微处理器过程控制系统应用是强迫增强这类信号应用。经常需要把一类信号变换为另一类信号，这由传感器完成。比如，可能需要把一个电信号，单位为毫安变换成一个气动信号，单位为表压，这由电流（I）-气动（P）传感器（I/P）。框图如图4-1B-1所表示。,图4-1B-1 I/P 传感器,17/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,输入信号在4到20毫安之间，输出信号在3到15表压之间。其它传感器还有：气动-电流传感器（P/I），电压-气动传感器（E/P），气动-电压传感器（P/E）等等。,过程控制所需背景,为使自动过程控制在实际中成功应用，工程师首先必须了解过程工程原理，所以本单元假设读者熟悉热力学、流体流、热传送、分断过程、响应过程等过程工程基本原理。,为了学习过程自动控制，了解怎样处理动态性能也是非常主要，所以需要建立一套描述不一样过程方程，这就叫做建模。为了做到这一点，需要前面段落提到基本原理知识和不一样方程式数学知识。在过程控制中，拉普拉斯变换应用非常广泛。这在很大程度上简化了微分方程求解、过程动态分析和其控制系统。,学习和实践过程控制另一个主要“工具”是计算机仿真。,18/77,P4UIB Fundamentals of Process Control 第四部分第一单元课文B 过程控制基本要素,建立描述过程很多方程式本身是非线形，所以，求解最准确方法是利用数字方法，即计算机求解。过程模型计算机求解被称为仿真。,19/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,A 传感器和变送器,1.课文内容介绍：主要介绍检测技术与自动化仪表中压力、流量、温度和水平面一次传感器测量值与二次仪表显示之间变换关系。并给出了0-200表压电子压力传感器/变送器、100-300F气动温度传感器/变送器等变换公式。,2.温习检测技术中关于一次传感器方面相关内容。,3.生词与短语,sensor,n.,传感器,span,n.,测量范围,20/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,calibrate,v.,校准,gain,n.,增益,orifice,n.,孔，口,square root extractor 开方器,dynamics,n.,动态特征,21/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,4.难句翻译,1 The value does not have to be zero in order to be called the zero of the instrument.,仪表零点并不一定就是零。,2 gpm=gallons per minute,每分钟加仑数。,3 This expression shows that the gain is not constant but rather a function of flow.,此表示式说明增益不是常量，而是一个时间函数。,notbut rather 不是而是,22/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,5.参考译文,A 传感器和变送器,在第一单元中，我们了解了控制系统四个基本元件是传感器、变送器、控制器和终端控制元件。我们也知道了这些元件执行每一个控制系统三个基本操作：测量（M）、设定（D）和执行（A）。本部分伴随控制器较详细研究，简单介绍一下传感器和变送器。,传感器和变送器执行是控制系统测量（M）操作。传感器产生一个机械或与测量过程变量相关类似现象。反过来，变送器把这一现象转换为能够传递信号。所以，信号与过程变量相关。,存在与传感器/变送器组合元件相关三个主要术语。经过测量过程变量高低数值来设定仪表范围。也就是说，能够考虑使用标有刻度压力传感器/变送器来测量20表压到50表压,23/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,间过程压力。我们能够说，传感器/变送器组合元件范围是2050表压，仪表测量范围与高低压数值间范围是不一样。上述压力仪表测量范围是30表压。总之，我们必须明确高低数值来限定仪表范围，也就是说，两个数值必须给出，仪表测量范围与两个数值间范围是不一样。最终确定，低压数值作为仪表零点。仪表零点并不一定就是零，上述例子中，仪表零点是20表压。,其它工业传感器有：压力、流量、温度和水平面。有时候，取得描述传感器/热敏电阻动态性能参数对于系统分析是很主要。一旦得知测量间隔，增益即可轻易取得。考虑一个范围为0-200表压得电子压力传感器/变送器，增益被定义为输入改变量除以输出改变量或激励函数改变量除以响应改变量。在这种情况下，输出是电子信号（420毫安），输入是过程压力（0200表压），所以,24/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,考虑另一个例子是范围在100300F气动温度传感器/热敏电阻。增益为,也就是说，传感器/变送器增益是输出测量范围与输入测量范围比率。,上述两个例子表明传感器/变送器增益是超出其完全操作范围常量，大多数传感器/变送器都是这种情况；然而，也有一些象用于测量流微分压力,h,传感器不是这种情况例子。微分压力传感器冷处理孔处微分压力。微分压力与测定体积流速率,F,平方相关，即 。,25/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,描述当测量范围为0Fmaxgpm测定体积流时，输出信号形式为微分压力热敏电阻公式为,式中输出信号，毫安,测定体积流,从等式中可知，变送器增益取得以下：,标称增益为：,26/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,此表示式说明增益不是常量，而是一个时间函数。流量越大，增益越大。明确说，,27/77,P4U2A Sensors and Transmitters 第四部分第二单元课文A 传感器和变送器,所以，实际上增益在零到两倍标称增益间改变。,在流体控制系统中这就造成了非线性。当前，大多数生产厂家均提供产生潜入变送器嵌入式开方器微分压力热敏电阻。,大多数传感器/变送器动态响应比过程快，所以，时间常数和空载时间经常被忽略，从而传递函数有纯增益给出。然而，当考虑动态特征时，一次或二次系统仪表传递函数通常表示为,或,28/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,B 终端控制元件和控制器,1.课文内容介绍：形象地介绍过程控制系统中控制阀、反馈控制器功效和作用，经过换热器和液位控制例子，生动地解释了“无信号则关”、“无信号则开”、正反馈、负反馈等非常主要控制概念。,2.温习过程控制系统中相关调整阀内容。,3.生词与短语,throttle,v.,调整(阀门)，用(阀门)调整,fail-closed(FC),adj.,无信号则关,29/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,fail-open(FO),adj.,无信号则开,air-to-open(AO),adj.,气开,air-to-close(AC),adj.,气关,polymer,n.,聚合物,hot exchanger 热交换器,30/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,4.难句翻译,1 Throttling flow is what control valves are all about.,控制阀作用就是调整流量。,2 This may not necessarily be the safest overall operation;that is,the engineer needs to look at the complete plant rather than only one piece of equipment.,这并不一定是最安全全局操作，也就是说，工程师应从整个工厂着眼，而不是仅注意某一台设备。,31/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,5.参考译文,B 终端控制元件和控制器,控制阀,控制阀是最普遍终端控制元件。在过程工厂中，控制阀被用于操纵流量，从而使控制量维持在设定值。在本节中，应用于过程控制控制阀许多主要方面被介绍。,在管道过程系统中，控制阀作为可变阻尼，经过改变口大小来改变流量阻尼和流量本身大小。控制阀作用就是调整流量。本部分介绍控制阀作用（故障条件）、控制阀尺寸和它们特点。,选择控制阀时工程师必须回答问题是：当能量传递到控制阀时，怎样做能使其失效。此问题包括到阀门失效点。回答此问题主要考虑或应该考虑是可靠性。假如认为出于安全考虑，阀门应该关闭，那么必须指定“无信号则关”（FC）阀门，另一个可能是“无信号则开”（FO）阀门，当能量提供失败时，,32/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,这类阀门将打开，不再节流。大多数控制阀是气动操作，所以，提供能量是空气压力。无信号则关阀门需要能量来打开，所以被指定为“气开”（AO）阀门。需要能量来关闭无信号则开阀门被指定为“气关”（AC）阀门。现在举例说明控制阀作用选择。此例是如图4-2B-1所表示过程。,图 4-2B-1 热交换器控制回路,33/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,在此过程中，经过操作抵达热交换器蒸汽流来控制过程流出口温度。问题是：当空气供给失败时，我们想让蒸汽阀做什么？,如前所述，想让蒸汽阀抵达最安全情况。看上去最安全情况可能是使蒸汽流停顿位置；也就是说，在不安全操作中，不希望有蒸汽流过，这就意味着应该指定出故障时自动关闭阀门。在决定中，我们并没有考虑关闭阀门后不能加热流体后果。在一些情况下，可能不会有什么问题，然而，在另一些情况下，就不得不考虑。另一个例子，考虑一个气体是维持某种聚合物温度例子。假如蒸汽阀门关闭，在交换器中温度将下降，聚合物可能固化。在此例中，可能希望无信号则开阀门提供最安全情况。,注意，这一点很主要，在此例中仅仅考虑了热交换器周围安全情况，这并不一定是最安全全局操作，也就是说，工程师应从整个工厂着眼，而不是仅注意某一台设备。必须看到对蒸汽和过程流流过热交换器和其它设备影响。再说一遍，必须考虑整个工厂安全。,34/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,反馈控制器,此部分介绍最主要工业控制器。强调了其参数物理意义，意在了解其怎样工作。此介绍对于气动电子控制器和大多数基于微处理器控制器均适用。,简单说，控制器是控制回路“脑”。如第一单元所述，控制器是控制系统中起决定作用设备。为了做到这一点，控制器：,比较来自热敏电阻和控制器变量过程信号和参考点,为了维持控制变量在其参考点，给控制阀或其它任何控制元件发送适当信号,考虑如图4-2B-1所表示热交换器控制回路。假如热流出口温度超出其参考点，控制器必须关闭蒸汽阀。因为阀门是气开（AO）阀，控制器必须降低其输出（气压或电流）信号（看图中箭头）。为了做到这一点，控制器必须设定为反作用。一些生产者把此作用指定为衰减，也就是说，控制器输入信号有一增量，那么控制器输出信号会产生一减量。,35/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,考虑如图4-2B-2所表示平面控制回路。假如液面超出参考点，控制器必须打开阀门使液面返回到参考点（看表中箭头）。为做到这一点，控制器必须被设置为正作用，也就是说，在控制器输入信号加一增量，那么控制器输出信号会产生一增量。,图 4-2B-2 液位控制回路,36/77,P4U2B Final Control Elements and Controllers 第四部分第二单元课文B 终端控制元件和控制器,总之，为确定控制器作用，工程师必须了解：,控制过程要求。,控制阀或其它终端控制元件作用。,两个条件必须均考虑。读者会自问，平面控制器正确作用是否是利用气关（AC）阀门或用入口流量代替出口流量来控制平面。在第一个情况下控制阀作用改变，而在第二种情况下，控制阀作用是控制改变过程要求。,控制器作用通常被设置为气动或电子控制器方面开关，或大多数基于微处理器控制器方面配置位。,37/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,A P控制器和PI控制器,1.课文内容介绍：主要介绍过程控制系统中百分比控制器和百分比-积分控制器工作原理、作用、传递函数和各自优、缺点。并以图解方式形象地说明百分比系数和积分常数发生改变时对控制输出影响。,2.温习过程控制系统中相关百分比积分控制内容。,3.生词与短语,38/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,calibration,n.,校准，检验,fraction,n.,分数，小数,offset,n.,静差,ultimate,adj.,临界,weight,n.,权,reset time 复位时间,reset rate 复位速率,39/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,4.难句翻译,1 Proportional only controllers have the advantage of only one tuning parameter,K,c.,纯百分比控制器优点是只需整定一个参数,K,c。,2 Also,from Eq.(5-3A-6)we note that as long as the error term is present,the controller will keep changing its output,thereby integrating the error,to remove the error.,从式(5-3A-6)中，我们注意到只要误差项存在，控制器就会不停改变其输出，从而经过对误差积分来消除误差。,5.参考译文,40/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,A P 控制器和 PI 控制器,为了维持参考点，反馈控制器做出决定方法是经过在被控量与参考点差异基础上，计算输出。在本单元中，我们将经过描述其操作公式着眼于最普通控制器。,百分比控制器(P),除了在这里不考虑开-断控制器，百分比控制器是最简单控制器，描述其操作方程式以下：,(4-3A-1),或 (4-3A-2),41/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,式中,控制器输出，psig或mA,参考点，psig或mA,被控量，psig或mA，这是热敏电阻信号。,误差信号，psig或mA，参考点与被控量差异。,控制器增益，或,偏差值，psig或mA，此值意义在于它是误差为零时输出，在中百分比刻度控制器中，此值通常被设定为9 psig或12 mA。因为输入与输出范围是相同（3,15 psig 或4,20mA），输入信号和输出信号以及参考点有时候也可用分数或百分数来表示。,能够有趣看到等式（4-3A-1）描述是一个反作用控制器。假如控制器变量,c(t),，超出参考点,r(t),，误差变负，而且,42/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,等式表明控制器输出,m(t),，下降。在数学上显示正作用控制器普通方法是使控制器增益,Kc,为负。然而，必须切记，在工业控制器中没有负增益，只有正增益。反/正开关能够做到这一点。当做正作用控制器控制系统数学分析时，负增益,Kc,被使用。,等式（4-3A-1）和等式（4-3A-2）表明控制器输出正比于参考点和被控量间误差。百分比由控制器增益,Kc,给出。此增益或控制器灵敏度决定对于给定误差改变，控制器输出改变程度。如图4-3A-1所表示。,纯百分比控制器优点是只需整定一个参数,Kc,，然而，它有一个很大缺点，就是用偏移量或“稳态误差”来操作被控量。为用图表表明此偏移量，考虑如图4-2B-2所表示液面控制回路，假设设计条件为 和,，,再假设为了使出口阀超出150gpm，作用其上空气压力为9 psig。假如入口流量增加，纯百分比控制器系统响应如图4-3A-2所表示。控制器使被控量回到稳定值，但此值不是期望参考点。被控量参考点和稳定值间差异就是偏差。图4-3A-2显示了对应于两个不一样整定,43/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,图4-3A-1 控制器增益对控制器输出作用,图4-3A-2 液面系统响应,44/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,参数,Kc,两条响应曲线，数据表明,Kc,值越大，偏差越小，但过程响应越振荡。然而，对于大多数过程，,Kc,有最大值，超出此最大值，过程将不稳定。增益最大值计算我们称之为极限增益,Kcu,。,为得到纯百分比控制器传递函数，等式（4-3A-1）写成,定义以下两个偏差量：,(4-3A-3),(4-3A-4),那么,用拉普拉斯变换得到以下传递函数：,45/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,简单说，纯百分比控制器是仅有一个整定参数最简单,Kc,或PB控制器。此控制器缺点是在控制器变量中用偏差操作。在象调压槽似一些过程中，可能不会有严重后果。在过程被控制在参考点上下范围内情况下，纯百分比控制器就足够了。然而，在过程必须控制在参考点情况下，纯百分比控制器就不能提供满意控制。,百分比-积分控制器(PI),大多数过程不能用偏差控制，也就是说，它们必须被控制在参考点，在这些情况下，纯百分比控制器中必须加入额外信息以消除偏差，新信息或新型控制是积分或复位作用，所以，控制器成为百分比-积分控制器（PI）。等式描述以下：,46/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,或,(4-3A-6),式中 积分或复位时间，分钟/次,所以，PI控制器有两个参数,Kc,和，这两个参数必须被调整以取得满意控制。,为了了解复位时间物理意义，考虑如图4-3A-3所表示假设例子。,图4-3A-3百分比-积分(PI)控制器对阶跃误差响应,47/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,是控制器重复百分比作用时间，所以单位是分钟/次。值越小，响应曲线越陡，这就意味着控制器响应越快。解释这一点另一个方法是查看等式（4-3A-6），值越小，积分前项,越大，所以，积分或复位作用权越大。,从式中，我们注意到只要误差项存在，控制器就会不停改变其输出，从而经过对误差积分来消除误差。记住，积分也意味着求和。,为得到PI控制器传递函数，式（4-3A-6）描述以下：,48/77,P4U3A P Controllers and PI Controllers 第四部分第三单元课文A P控制器和PI控制器,利用式（4-3A-3）和（4-3A-4）给出偏差相同定义，采取拉普拉斯变换，重新排列得到：,总之，百分比-积分控制器有两个参数：增益或百分比带，复位时间或复位速率。这类控制器优点是积分或复位作用消除偏差。,49/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,B PID控制器和其它控制器,1.课文内容介绍：主要介绍过程控制系统中百分比-积分-微分控制器工作原理、作用、传递函数和控制特点。并以“预测误差改变”说法形象地揭示了微分控制器作用，尤其说明了百分比-微分控制器有增大百分比系数作用。最终尤其指出百分比系数、积分常数、微分常数之间是相互影响。,2.温习过程控制系统中相关百分比积分微分控制内容。,3.生词与短语,50/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,preact,v.;n.,超前；提前修正量,susceptive,adj.,对敏感；易受影响,lead,n.,超前,lag,n.,滞后,discrete,adj.,离散；分离,get around 回避，躲开,detrimental,adj.,不利,51/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,4.难句翻译,1 PID controllers are recommended for long time constant loops which are free of noise.,PID控制器适合用于不易受噪声干扰含有长时间常数环路系统。,2 A few other comments on controllers are in order before closing this section.,在结束这节之前，有必要再对控制器作一些说明。,be in order 完备，适用，适宜，必要,3 The slope of the ramp is predetermined by the operating personnel.,斜坡函数斜率要由操作人员预先设定。,52/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,5.参考译文,B PID控制器和其它控制器,百分比-积分-微分控制器(PID),有时候另一个控制加在了PI控制器上，这种新控制是微分作用，也称为比率作用或超前。它目标是预料过程率先查看误差改变时间速率，即微分。描述等式以下：,(4-3B-1),式中 微分或比率，时间单位为分钟,所以，PID控制器有三个参数,K,c 或PB,或 和 ，必须整定这三个参数来到达满意控制。注意：只有一个微分,53/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,整定参数 ，对于生产者，它有相同单位：分钟。,如上所述，微分作用是经过误差求导，使控制器含有预料过程改变，也就是说，“预测未来”能力。“预料”程度由整定值,决定。,考虑如图4-2B-1所表示热交换器，并利用它经过“预料过程改变地方”来说明其意思。假设入口过程温度下降了一些，出口温度会如图4-3B-1所表示那样对应下降。在时间,t,a,，误差量是正值且可能很小，所以，由PI 提供控制修正量很小。然而，误差微分、误差曲线斜度是大和正，使得微分提供控制修正量很大。经过查看误差微分，控制器就可知被控量率,图4-3B-1 热交换器控制,54/77,P4U3B PID Controllers and Other Controllers 第四部分第三单元课文B PID控制器和其它控制器,先相当快远离参考点。所以可利用这个事实来帮助控制。在时间,t,b,误差依然是正且必以前更大，由百分比积分提供控制更正量大小也比以前大，且依然加到控制器输出来更大打开蒸汽阀门，然而，在这个时刻是误差微分是负，表明误差正在减小，也就是说，被控量开始下降到参考点。再次利用这个事实可知，自从误差开始下降后，微分作用开始从其它两种形式中下降，经过这一点，过程将花费较长时间返回到参考点，然而，在参考点上下超调和振荡下降。,PID控制器应用于长时间常数系统中，经