第7章 簡單控制系統(tǒng)CAI

1、第第7章章 簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng) 7.1 簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 測量元件及變送器測量元件及變送器 自動化裝置自動化裝置 自動控制器（調(diào)節(jié)器）自動控制器（調(diào)節(jié)器） 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) （起控制作用）（起控制作用） 執(zhí)行器（控制閥）執(zhí)行器（控制閥） 被控對象被控對象 受控制的物理裝置（生產(chǎn)設(shè)備）受控制的物理裝置（生產(chǎn)設(shè)備） （對象）（對象） 圖圖7-1 液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng) 圖圖7-2 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng) 7.1 簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 1簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 液位和溫度控制系統(tǒng)的方塊圖：液位和溫度控制系統(tǒng)的

2、方塊圖： 7.1 簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 n簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)是由一個測量變送器、一個控制器、一個執(zhí)是由一個測量變送器、一個控制器、一個執(zhí) 行器和一個對象構(gòu)成的行器和一個對象構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。這是最基本、應(yīng)。這是最基本、應(yīng) 用最廣泛的控制系統(tǒng)，占實用控制系統(tǒng)的用最廣泛的控制系統(tǒng)，占實用控制系統(tǒng)的80%左右。左右。 圖圖7-3 簡單控制系統(tǒng)方塊圖簡單控制系統(tǒng)方塊圖 7.1 簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成簡單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 n簡單控制系統(tǒng)實例簡單控制系統(tǒng)實例 簡單液位控制系統(tǒng)組成示意圖簡單液位控制系統(tǒng)組成示意圖 7.2 被控變量的選擇被控變量的選擇 1.自

3、動控制的自動控制的目的目的： 使生產(chǎn)過程自動按照預(yù)定的目標進行，并使工藝參數(shù)保持使生產(chǎn)過程自動按照預(yù)定的目標進行，并使工藝參數(shù)保持 在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上。在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上。 n生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值(或按一定規(guī)律變或按一定規(guī)律變 化化)的變量稱為的變量稱為被控變量被控變量。 n被控變量是被控變量是 “關(guān)鍵關(guān)鍵”變量。變量。 n控制類型：控制類型： 直接指標控制直接指標控制 被控變量本身就是需要控制的工藝指標，被控變量本身就是需要控制的工藝指標， 如物料平衡控制如物料平衡控制 ； 間接指標控制間接指標控制 選取與直接質(zhì)量指標有單值對應(yīng)關(guān)系而反選取

4、與直接質(zhì)量指標有單值對應(yīng)關(guān)系而反 應(yīng)又快的另一變量，作為間接控制指標，進行間接指標控應(yīng)又快的另一變量，作為間接控制指標，進行間接指標控 制，如產(chǎn)品質(zhì)量指標控制。制，如產(chǎn)品質(zhì)量指標控制。 7.2 被控變量的選擇被控變量的選擇 2.被控變量的選擇被控變量的選擇 實例：實例： 精餾過程精餾過程 塔頂（或塔底）餾出物塔頂（或塔底）餾出物 的組分的組分xD（或（或xW）應(yīng)作為）應(yīng)作為 被控變量，進行直接指標被控變量，進行直接指標 控制。但有困難！控制。但有困難！ 圖圖7-4 精餾過程示意圖精餾過程示意圖 7.2 被控變量的選擇被控變量的選擇 間接指標控制間接指標控制 被控變量的選取被控變量的選取 圖圖7

5、-5 苯苯-甲苯溶液的甲苯溶液的T-x圖圖 圖圖7-6 苯苯-甲苯溶液的甲苯溶液的p-x圖圖 (p=Const. ) (T=Const.) 7.2 被控變量的選擇被控變量的選擇 3被控變量選擇的一般原則被控變量選擇的一般原則 被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標或反映工藝操作狀被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標或反映工藝操作狀 態(tài)的態(tài)的重要變量重要變量； 被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化、需要頻繁加以被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化、需要頻繁加以控控 制制的量；的量； 被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標直接控制指標，若，若 無法獲得直接控制指標信

6、號，或其測量、傳送滯后很大時，無法獲得直接控制指標信號，或其測量、傳送滯后很大時， 可選擇與直接控制指標有單值對應(yīng)關(guān)系的可選擇與直接控制指標有單值對應(yīng)關(guān)系的間接控制指標間接控制指標； 被控變量應(yīng)是被控變量應(yīng)是可測可測的，并具有較大靈敏度的變量；的，并具有較大靈敏度的變量； 被控變量應(yīng)是獨立被控變量應(yīng)是獨立可控可控的；的； 應(yīng)考慮工藝的應(yīng)考慮工藝的合理合理性與性與經(jīng)濟經(jīng)濟性。性。 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 1.1.操縱操縱變量與干擾變量變量與干擾變量 克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為操操 縱變量縱變量。 引起被控變量波動

7、的外界因素稱為引起被控變量波動的外界因素稱為干擾變量干擾變量（或干擾作（或干擾作 用）用） 圖圖7-9 干擾通道與控制通道之間的關(guān)系干擾通道與控制通道之間的關(guān)系 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 2.操縱變量的選擇操縱變量的選擇 實例：實例：精餾設(shè)備精餾設(shè)備 被控變量選擇：被控變量選擇： 提餾段某塔板的溫提餾段某塔板的溫 度度T靈 靈。 圖圖7-7 精餾塔流程圖精餾塔流程圖 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 影響提餾段溫度影響提餾段溫度T靈 靈的各種因素： 的各種因素： 可控因素：可控因素：Q蒸 蒸、 、Q回 回 Q蒸 蒸（操縱變量）； （操縱變量）； 不可控因素：不可控因素：Q入 入

8、、 、 x入 入、 、T入 入、 、T回 回、 、p塔 塔、 、 T冷 冷、 、。 圖圖7-8 影響提餾段溫度的各種因素示意圖影響提餾段溫度的各種因素示意圖 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 3對象特性對操縱變量選擇的影響對象特性對操縱變量選擇的影響 對象靜態(tài)特性的影響對象靜態(tài)特性的影響 控制通道放大系數(shù)控制通道放大系數(shù)KC的影響的影響選擇選擇KC大大的可控變量作為的可控變量作為 操縱變量；操縱變量； 干擾通道放大系數(shù)干擾通道放大系數(shù)Kf要小。要小。 對象動態(tài)特性的影響對象動態(tài)特性的影響 控制通道時間常數(shù)的影響控制通道時間常數(shù)的影響選擇選擇T小小的可控變量作為操的可控變量作為操 縱變量；縱

9、變量； 控制通道純滯后控制通道純滯后 0的影響的影響選擇選擇 0小小的可控變量作為操的可控變量作為操 縱變量；縱變量； 干擾通道時間常數(shù)干擾通道時間常數(shù)Tf的影響的影響使使Tf大些為好；大些為好； 干擾通道純滯后干擾通道純滯后 f基本無影響?；緹o影響。 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 圖圖7-11干擾通道純滯后干擾通道純滯后 f的影響的影響 圖圖7-10 純滯后純滯后 o對控制質(zhì)量的影響對控制質(zhì)量的影響 干擾響應(yīng)曲線干擾響應(yīng)曲線 操縱變量響應(yīng)曲線操縱變量響應(yīng)曲線 7.3 操縱變量的選擇操縱變量的選擇 4操縱變量的選擇原則操縱變量的選擇原則 工藝上允許加以控制的工藝上允許加以控制的可控變

10、量可控變量； 對被控變量影響較對被控變量影響較靈敏、及時靈敏、及時的變量（放大系數(shù)的變量（放大系數(shù)Kc大、大、 時間常數(shù)時間常數(shù)Tc小、純滯后時間小、純滯后時間 0?。?；?。?； 應(yīng)考慮工藝的應(yīng)考慮工藝的合理合理性與生產(chǎn)的性與生產(chǎn)的經(jīng)濟經(jīng)濟性。性。 7.4 測量元件特性的影響測量元件特性的影響 測量應(yīng)準確、及時測量應(yīng)準確、及時 1.測量元件的時間常數(shù)測量元件的時間常數(shù)Tm n測量元件，本身具有一定的時間常數(shù)測量元件，本身具有一定的時間常數(shù)Tm，因而造成測量滯，因而造成測量滯 后，從而會引起控制滯后。后，從而會引起控制滯后。 圖圖7-9 測量元件時間常數(shù)的影響測量元件時間常數(shù)的影響 n測量元件的時

11、間常數(shù)測量元件的時間常數(shù)Tm小于對象時間常數(shù)小于對象時間常數(shù)T的的1/10時，對時，對 系統(tǒng)的控制質(zhì)量影響不大。系統(tǒng)的控制質(zhì)量影響不大。 7.4 測量元件特性的影響測量元件特性的影響 2.測控元件的純滯后測控元件的純滯后 n測控元件的純滯后，會嚴重地影響控制質(zhì)量。測控元件的純滯后，會嚴重地影響控制質(zhì)量。 n測控元件的純滯后有時是由于測量元件安裝位置引起的。測控元件的純滯后有時是由于測量元件安裝位置引起的。 如圖如圖7-10所示。所示。 圖圖7-10 pH值控制系統(tǒng)示意圖值控制系統(tǒng)示意圖 2 2 1 1 0 v l v l 7.4 測量元件特性的影響測量元件特性的影響 3.信號的傳送滯后信號的傳

12、送滯后 信號的傳送滯后包括測量信號傳送滯后和控制信號傳送滯信號的傳送滯后包括測量信號傳送滯后和控制信號傳送滯 后兩部分。后兩部分。 n測量信號傳送滯后測量信號傳送滯后是現(xiàn)場測量變送器的信號傳送到控制室是現(xiàn)場測量變送器的信號傳送到控制室 的控制器所引起的滯后。對于電信號，可以忽略不計；但對的控制器所引起的滯后。對于電信號，可以忽略不計；但對 于氣信號，存在一定滯后。于氣信號，存在一定滯后。 n控制信號傳送滯后控制信號傳送滯后是由控制室內(nèi)控制器的輸出控制信號傳是由控制室內(nèi)控制器的輸出控制信號傳 送到現(xiàn)場執(zhí)行器所引起的滯后。對于氣動薄膜控制閥，往往送到現(xiàn)場執(zhí)行器所引起的滯后。對于氣動薄膜控制閥，往往

13、 具有較大的容量滯后，會使得控制不及時，控制效果變差。具有較大的容量滯后，會使得控制不及時，控制效果變差。 n一般氣壓信號管路不能超過一般氣壓信號管路不能超過300m ，直徑不能小于，直徑不能小于6mm。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 1. 控制器控制規(guī)律的確定控制器控制規(guī)律的確定 簡單控制系統(tǒng)簡化框圖簡單控制系統(tǒng)簡化框圖 圖圖7-14 簡單控制系統(tǒng)簡化方塊圖簡單控制系統(tǒng)簡化方塊圖 工業(yè)上常用的控制器主要有工業(yè)上常用的控制器主要有四種控制規(guī)律四種控制規(guī)律： 位式控制；比例控制規(guī)律位式控制；比例控制規(guī)律(P) ；比例積分控制規(guī)律；比例積分控制規(guī)律(PI) ； 比例積分微分控制

14、規(guī)律比例積分微分控制規(guī)律(PID) 。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 位式位式控制器控制器 簡單控制簡單控制方式方式(開關(guān)控制開關(guān)控制)，適用適用于控制要求不高的系統(tǒng)。于控制要求不高的系統(tǒng)。 比例控制器比例控制器(P) 控制規(guī)律：控制規(guī)律：p=Kpe； 可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)：比例放大系數(shù)比例放大系數(shù)KP或比例度或比例度 ，它們之的關(guān)系：，它們之的關(guān)系： =1/ KP（單元組合儀表）；（單元組合儀表）； 比例控制器比例控制器(P)特點：特點：克服干擾能力強、控制及時、過渡克服干擾能力強、控制及時、過渡 時間短，但它是時間短，但它是“有差控制有差控制”； 適用適用于通道滯后較小、

15、負荷變化不大、工藝上沒有提出無于通道滯后較小、負荷變化不大、工藝上沒有提出無 差要求的系統(tǒng)。差要求的系統(tǒng)。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 比例積分（比例積分（PI）控制器）控制器 控制規(guī)律控制規(guī)律: 可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)：比例放大系數(shù)比例放大系數(shù)KP（或比例度（或比例度 ）和積分時間）和積分時間TI。 比例積分控制器（比例積分控制器（PI）特點：特點：是是“無差控制無差控制”，但超調(diào)量，但超調(diào)量 和和 周期相應(yīng)較大，過渡時間也較長。周期相應(yīng)較大，過渡時間也較長。 適用適用于通道滯后較小、負荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有于通道滯后較小、負荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有 余差的系統(tǒng)。

16、余差的系統(tǒng)。 edt T eKp I P 1 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 比例積分微分比例積分微分(PID)控制控制 控制規(guī)律控制規(guī)律: 可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)：比例放大系數(shù)比例放大系數(shù)KP（或比例度（或比例度 ）、積分時間）、積分時間TI和和 微分時間微分時間TD。 比例積分微分控制器比例積分微分控制器(PID)特點：特點：控制效果好。控制效果好。 適用適用于容量滯后較大、負荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的于容量滯后較大、負荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 dt de Tedt T eKp D I P 1 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 2被控對象、

17、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向 作用方向作用方向：輸入變化后，輸出的變化方向。：輸入變化后，輸出的變化方向。 自動控制系統(tǒng)中自動控制系統(tǒng)中某環(huán)節(jié)某環(huán)節(jié)： 輸入增加，輸出也增加，該環(huán)節(jié)為輸入增加，輸出也增加，該環(huán)節(jié)為“正正”作用方向；作用方向； 輸入增加，輸出減小，該環(huán)節(jié)為輸入增加，輸出減小，該環(huán)節(jié)為“反反”作用方向。作用方向。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 測量元件及變送器的測量元件及變送器的作用方向：一般為作用方向：一般為“正正”作用。作用。 被控對象的被控對象的作用方向：當操縱變量作用方向：當操縱變量增加（或減?。┰黾樱ɑ驕p?。r

18、被控時被控 變量也變量也增加（或減?。┰黾樱ɑ驕p小）的對象屬于的對象屬于“正正”作用；反之屬于作用；反之屬于 “反反” 作用。作用。 被控對象的作用方向由被控對象的作用方向由工藝機理工藝機理確定。確定。 執(zhí)行器執(zhí)行器的作用方向：的作用方向：“氣開型氣開型”為為正正方向，方向，“氣關(guān)型氣關(guān)型”為為 反反方方 向。向。 執(zhí)行器的作用方向由執(zhí)行器的作用方向由工藝安全條件工藝安全條件確定。確定。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 控制器控制器的作用方向：的作用方向： 如果將控制器的輸入量（偏差）定義為如果將控制器的輸入量（偏差）定義為“偏差偏差=測量值測量值 給給 定定 值值”，那么，

19、那么 當當偏差增加偏差增加時，其時，其輸出輸出信號也信號也增加增加的控制器稱為的控制器稱為“正正作用作用” 控制器；控制器； 反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減少的控制器稱反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減少的控制器稱 為為“反反”作用控制器。作用控制器。 注意：注意：如果定義如果定義“偏差偏差=給定值給定值 測量值測量值”，則，則 偏差增加，控制器輸出減少，為偏差增加，控制器輸出減少，為“正正”； 偏差增加，控制器輸出增加，為偏差增加，控制器輸出增加，為“反反”。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 或或 對自動控制系統(tǒng)對自動控制系統(tǒng) 給定值不變（定值控制系統(tǒng)）給定值不

20、變（定值控制系統(tǒng)） n被控變量測量值增加，控制器輸出增加，被控變量測量值增加，控制器輸出增加，“正正”； n被控變量測量值增加，控制器輸出減少，被控變量測量值增加，控制器輸出減少，“反反”。 測量值不變（隨動控制系統(tǒng)）測量值不變（隨動控制系統(tǒng)） n 給定值增加，控制器輸出減少，給定值增加，控制器輸出減少，“正正”； n 給定值增加，控制器輸出增加，給定值增加，控制器輸出增加，“反反”。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 3.控制器正、反作用的選擇控制器正、反作用的選擇 自動控制系統(tǒng)是具有被控變量自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)控制負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)?？叵到y(tǒng)?？?制作用對

21、被控變量的影響與干擾作用對被控變量的影響相制作用對被控變量的影響與干擾作用對被控變量的影響相 反，才能使被控變量回復到給定值。反，才能使被控變量回復到給定值。 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)（主要是控制器、執(zhí)行器、對象三個環(huán)節(jié)）控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)（主要是控制器、執(zhí)行器、對象三個環(huán)節(jié)） 的作用方向應(yīng)合理組合，才能使系統(tǒng)處于的作用方向應(yīng)合理組合，才能使系統(tǒng)處于負反饋負反饋作用。作用。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 控制器正、反作用的控制器正、反作用的選擇步驟選擇步驟： n首先首先，按生產(chǎn)過程，按生產(chǎn)過程工藝機理工藝機理，由操縱變量對被控變量的，由操縱變量對被控變量的 影響方向來影響方向來確定確定對

22、象對象的正、反作用方向；的正、反作用方向； n其次其次，由，由工藝安全條件工藝安全條件來來確定確定執(zhí)行器執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式；的氣開、氣關(guān)型式； n最后最后，由對象、執(zhí)行器、控制器三個環(huán)節(jié)作用方向組合，由對象、執(zhí)行器、控制器三個環(huán)節(jié)作用方向組合 為為“反反”來來選擇選擇控制器控制器的正、反作用。的正、反作用。 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 例例7-1 : 圖圖7-11是一個的加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)。工藝安全要是一個的加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)。工藝安全要 求爐膛內(nèi)溫度不能過高。求爐膛內(nèi)溫度不能過高。 圖圖7-11 加熱爐出口溫度控制加熱爐出口溫度控制 7.5 控制器控制規(guī)律的

23、選擇控制器控制規(guī)律的選擇 圖圖7-12所所示的液位控制系統(tǒng)，工藝要求防止氣源突然斷示的液位控制系統(tǒng)，工藝要求防止氣源突然斷 氣時，閥門自動關(guān)閉，物料全部流走氣時，閥門自動關(guān)閉，物料全部流走 。 圖圖7-12 液位控制液位控制 7.5 控制器控制規(guī)律的選擇控制器控制規(guī)律的選擇 控制器的正、反作用可以通過改變控制器上的正、反控制器的正、反作用可以通過改變控制器上的正、反 作用開關(guān)自行選擇，如圖作用開關(guān)自行選擇，如圖7-13所示。所示。 圖圖7-13 控制器的正、反作用開關(guān)示意圖控制器的正、反作用開關(guān)示意圖 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 控制器參數(shù)的控制器參數(shù)的整定整定，就是根據(jù)

24、已定的控制方案，就是根據(jù)已定的控制方案,確確 定調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)值定調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)值（比例度（比例度 、積分時間、積分時間TI、微分時、微分時 間間TD），以便使系統(tǒng)能獲得最好的控制質(zhì)量。），以便使系統(tǒng)能獲得最好的控制質(zhì)量。 控制器參數(shù)的控制器參數(shù)的整定方法整定方法： 理論計算法（少用）；理論計算法（少用）； 工程整定法。工程整定法。 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 1.臨界比例度法臨界比例度法 在在純比例純比例（TI置置“ ”位置，位置，TD置置“0”位置）運行下，位置）運行下， 通過試驗（在階躍干擾下，如圖通過試驗（在階躍干擾下，如圖7-18所示所示，從大到小逐漸從大到

25、小逐漸 改變控制器比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生改變控制器比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生臨界等幅振蕩臨界等幅振蕩，如表，如表7-1 中曲線所示），得到臨界比例度中曲線所示），得到臨界比例度 k和臨界周期和臨界周期Tk，然后根，然后根 據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的關(guān)系據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的關(guān)系(表表7-1)，求出控制器各參數(shù)整定值。，求出控制器各參數(shù)整定值。 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 表表7-1 臨界比例度法參數(shù)計算公式表臨界比例度法參數(shù)計算公式表 圖圖7-18 階躍干擾信號階躍干擾信號 臨界比例度法，方法簡單，適用于比例度較大的一臨界比例度法，方法簡單，適用于比例度較大的一 般控制系統(tǒng)。般控制系統(tǒng)。 控制作

26、用控制作用 比例度比例度 /% 積分時間積分時間 TI/min 微分時間微分時間 TD/min 比例比例 比例比例+積分積分 比例比例+微分微分 比例比例+積分積分+微分微分 2 k 2.2 k 1.8 k 1.7 k 0.85Tk 0.5Tk 0.1Tk 0.125Tk 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 2.衰減曲線法衰減曲線法 （1） 4:1衰減衰減曲線曲線 在在純比例純比例（TI置置“ ”位置，位置，TD置置“0”位置）運行下，位置）運行下， 先將比例度預(yù)置較大的數(shù)值上，在系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，用改先將比例度預(yù)置較大的數(shù)值上，在系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，用改 變給定值的辦法加入階躍干擾，

27、觀測被控變量記錄曲線的變給定值的辦法加入階躍干擾，觀測被控變量記錄曲線的 衰減比，從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)衰減比，從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4 1的衰減比的衰減比為止，為止， 見表見表7-2中曲線。記錄下此時的比例度中曲線。記錄下此時的比例度 s（稱為（稱為4:1衰減度），衰減度）， 并從曲線上得到衰減周期并從曲線上得到衰減周期Ts。然后根據(jù)經(jīng)驗公式表。然后根據(jù)經(jīng)驗公式表7-2，求，求 出控制器的參數(shù)整定值。出控制器的參數(shù)整定值。 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 （2） 10:1衰減衰減曲線曲線 同樣，可得到同樣，可得到10:1衰減衰減曲線，見曲線，見表表7-3 中曲線

28、中曲線，記錄下此，記錄下此 時的比例度時的比例度 s和最大偏差時間（又稱上升時間）和最大偏差時間（又稱上升時間）Tr，然后，然后 根據(jù)經(jīng)驗公式表根據(jù)經(jīng)驗公式表7-3，求出控制器相應(yīng)的參數(shù)整定值。，求出控制器相應(yīng)的參數(shù)整定值。 衰減曲線法比較簡單，適合于一般情況下的各種參數(shù)的衰減曲線法比較簡單，適合于一般情況下的各種參數(shù)的 控制系統(tǒng)。對于干擾頻繁的系統(tǒng)不適用控制系統(tǒng)。對于干擾頻繁的系統(tǒng)不適用 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 表表7-2 4 1衰減曲線法控制器參數(shù)計算表衰減曲線法控制器參數(shù)計算表 表表7-3 10 1衰減曲線法控制器參數(shù)計算表衰減曲線法控制器參數(shù)計算表 控制作用控

29、制作用 /%TI/minTD/min 比例比例 比例比例+積分積分 比例比例+積分積分+微分微分 s 1.2 s 0.8 s 2Tr 1.2Tr0.4Tr 控制作用控制作用 /%TI/minTD/min 比例比例 比例比例+積分積分 比例比例+積分積分+微分微分 s 1.2 s 0.8 s 0.5Ts 0.3Ts0.1Ts 圖圖7-18 階躍干擾作用階躍干擾作用 7.6 控制器參數(shù)的工程整定控制器參數(shù)的工程整定 3.經(jīng)驗湊試法經(jīng)驗湊試法 根據(jù)根據(jù)經(jīng)驗經(jīng)驗(表表7-4)先先設(shè)置設(shè)置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器參數(shù)值參數(shù)值，然后通過不斷，然后通過不斷觀觀 測過程曲線測過程曲線，逐漸，逐漸湊試湊試，直到獲得滿意的調(diào)

30、節(jié)參數(shù)值為止。，直到獲得滿意的調(diào)節(jié)參數(shù)值為止。 經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是“看曲線，調(diào)參數(shù)看曲線，調(diào)參數(shù)”；明確；明確控制器控制器 參數(shù)變化對過渡過程曲線的影響關(guān)系。最終達到參數(shù)變化對過渡過程曲線的影響關(guān)系。最終達到“理想過理想過 渡過程兩個波渡過程兩個波” 的階躍響應(yīng)曲線。的階躍響應(yīng)曲線。 經(jīng)驗湊試法很簡單，應(yīng)用廣泛，特別是外界干擾作用頻經(jīng)驗湊試法很簡單，應(yīng)用廣泛，特別是外界干擾作用頻 繁、記錄曲線不規(guī)則的控制系統(tǒng)，這種方法最適合。但憑繁、記錄曲線不規(guī)則的控制系統(tǒng)，這種方法最適合。但憑 經(jīng)驗，具有一定主觀性，整定費時。經(jīng)驗，具有一定主觀性，整定費時。 不同的參數(shù)匹配有時會得極為相近的過渡過程。如初不同的參數(shù)匹配有時會得極為相近的過渡過程。如初 餾塔塔頂溫度控制系統(tǒng)，以下兩組參數(shù)：餾塔塔頂溫度控制系統(tǒng)，