过程控制的发展概述-自动化仪表与过程控制-教学.ppt

,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,*,自动化仪表与过程控制,主要内容,检测仪表,DDZ-III型调节器,执行器、节器及防爆栅,数字式控制仪表,调节对象的特性及试验测定,单回路控制系统设计及调节的参数整定方法,复杂调节系统的设计,生产过程中实际的控制系统,推荐的参考书,自动化仪表过程控制,施仁 主编,电子工业出版社,绪论,过程控制的,发展概述,过程控制的,特点任务和要求,过程控制系统的,分类及其性能指标,过程控制的发展阶段,仪表与局部自动化（50-60年代）,综合自动化（60-70年代）,全盘自动化（70年代中期）,现在已进入CIPS（Computer Integrated Process System）过程控制时代。,除过程工艺控制以外，还对市场营销、生产计划调度、原材料选择、产品分配、成本管理、优化和管理工艺过程等。,依赖分布式控制系统、先进过程控制策略、网络技术、数据技术。,特点：,1.采用基地式仪表和部分单元组合式仪表,2.主要为气动仪表,3.单输入单输出系统（SISO）,4.被控参数主要为温度、压力、流量和液位四种,5.定值调节,6.所依赖的理论为频率法和根轨迹法,仪表与局部自动化阶段,综合自动化阶段,特点：,1.大量采用单元组合式仪表和组装式仪表,2.实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）,3.采用复杂控制：串级、前馈反馈复合控制、Smith预估控制、比值、均匀、选择性控制,4.所依赖的理论向现代控制理论过渡,2过程控制的特点 任务和要求,过程控制的特点,1.系统由系列化生产的过程检测仪表组成,2.被控过程复杂多样：多惯性环节、大惯性、大时延、非线性（水流在雷诺数以上阻力增大）、分布参数系统（温度场的控制）、时变系统（飞船的质量在不断减少）,3.控制方案十分丰富,4.控制过程多属慢参量控制,5.定值控制是主要形式,图,11,过程控制的任务和要求,基本要求：安全性、经济性、稳定性。,控制任务的实现:,1.确定控制目标,2.选择被控参数,3.选择操作量（控制介质）,4.确定控制方案,5.选择控制策略即算法,6.选择执行器,7.设计报警、联锁保护系统,8.控制系统的调试、投运和参数整定,1.确定控制目标,（1）热油温度稳定,（2）热油温度稳定，烟气含氧量稳定,（3）热油温度稳定，烟气含氧量稳定，热效率最高,选定一个目标，不同的目标对应不同的方案,2.选择被控参数：如出口油温，烟气含氧量等。,3.选择操作量（控制介质）：如燃油流量，挡板开度,4.确定控制方案,（1）采用SISO单回路调节系统,（2）采用温度、含氧量多输入多输出系统（MIMO）,（3）要进行热效率分析，其方案更复杂,5.选择控制策略即算法,根据方案可选：PID、推理控制、预测控制、解藕控制、自适应控制、模糊控制等。,6.选择执行器,气动执行器,电动执行器,气动执行器,图1-4,图1-5,过程控制系统的性能指标,对每一个控制系统来说，在设定值发生变化或系统受到扰动作用时，被控量应该平稳、迅速和准确的趋近或回复到设定值。通常从稳定性、快速性和准确性三个方面提出单项指标，并把他们组合起来；也可以提出综合指标。,性能指标分为时域和频域；下面主要以时域为例说明性能指标。,图1-6,衰减比：n=y1/y3,常用n=4:1,衰减率：,=(,y1-y3,)/y1,常用,=0,.75=75%,n和表征系统的稳定性,衰减比和衰减率,残余偏差,e()r y(),r 为设定值给定的输出量,当为定值调节时，r0，则e()y(),e()为静态偏差,调节时间和振荡频率,ts ：当y(t)进入y()的5或2时所用的时间。,当n不变时，振荡频率越高，调节时间越短，故振荡频率也可表示调节的快速性。,上面的ts，c表明快速性,误差积分指标,误差积分：IE=e(t)dt 只表示误差,绝对积分:IAE=|e,(t)|dt 全部误差,平方误差积分ISE=e,2,(t)dt 强调动差,时间与绝对误差积分ITAE=t|e(t)|dt 强调静差,作业,P8 1-4,