工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電子第6章-過程控制技術(shù)課件

1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第六章 過程控制中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本概念過程控制系統(tǒng)溫度控制模型鍋爐控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)的組成及分類過程控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)組成框圖過程控制系統(tǒng)的組成及分類過程控制系統(tǒng)（1）按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類 1）反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)被控量與給定值的偏差進(jìn)行工作的，最后達(dá)到消除或減小偏差的目的，偏差值是控制的依據(jù)。圖6-2所示的液位控制系統(tǒng)，就是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。因?yàn)樵撓到y(tǒng)由被控量的反饋構(gòu)成一個(gè)閉合回路，又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。2）前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)是直接根據(jù)擾動(dòng)量的大小進(jìn)行工作的，擾動(dòng)是控制的依據(jù)。由于它沒有被控量的反饋，所以不構(gòu)成閉合回路故也稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。3）前饋一反

2、饋控制系統(tǒng)(復(fù)合控制系統(tǒng))。前饋開環(huán)控制的主要優(yōu)點(diǎn)是能針對(duì)主要擾動(dòng)迅速及時(shí)克服對(duì)被控量的影響，利用反饋控制來(lái)克服其他擾動(dòng)，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)能準(zhǔn)確地使被控量控制在給定值上。這樣充分利用前饋與反饋兩者的優(yōu)點(diǎn)，在反饋控制系統(tǒng)中引入前饋控制，構(gòu)成了前饋一反饋控制系統(tǒng)可以提高控制質(zhì)量。過程控制系統(tǒng)的組成及分類過程控制系統(tǒng)（2）按給定值信號(hào)的特點(diǎn)分類1）定值控制系統(tǒng)。所謂定值就是給定值恒定，不隨時(shí)間而變化。生產(chǎn)過程中往往要求控制系統(tǒng)的被控量保持在某一定值不變，當(dāng)被控量波動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器動(dòng)作，使被控量回復(fù)至設(shè)定值(或接近設(shè)定數(shù)值)。定值控制系統(tǒng)是過程控制中應(yīng)用最多的一種控制系統(tǒng)，因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)過程中大多要求將系統(tǒng)

3、被控量(溫度、壓力、流量、液位、成分等)的給定值保持在某一定值(或在某一很小范圍內(nèi)不變)。在定值控制系統(tǒng)中，有簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，又有復(fù)雜的控制系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)只包含一個(gè)由基本的自動(dòng)控制裝置組成的閉合回路。如果影響被控量波動(dòng)的因素較多，采用一個(gè)回路不能滿足工藝要求時(shí)，就需要采用兩個(gè)以上的回路，這就組成了復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)是被控量的給定值隨時(shí)間任意地變化的控制系統(tǒng)。預(yù)先不知道它的變化規(guī)律，但要求系統(tǒng)的輸出即被控量跟著變化，并且希望被控量隨給定值的變化既快又準(zhǔn)。其主要作用是克服一切擾動(dòng)，使被控量及時(shí)跟蹤給定值變化。例如在加熱爐燃燒過程控制中，要求空氣量跟隨燃料量

4、的變化而成比例變化，而燃料量是隨負(fù)荷而變的，其變化規(guī)律是任意的，控制系統(tǒng)就要使空氣量跟隨燃料量的變化自動(dòng)控制空氣量的大小，從而保證達(dá)到最佳燃燒。3）程序控制系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)是被控量的給定值是按預(yù)定的時(shí)間程序而變化的，被控量在時(shí)間上也按一定程序變化。控制的目的是使被控量按規(guī)定的程序自動(dòng)變化，例如熱處理爐溫度的自動(dòng)控制，需要采用程序控制系統(tǒng)，因?yàn)楣に囈笥幸欢ǖ纳郎?、保溫、降溫時(shí)間。熱處理爐工藝要求的溫度變化規(guī)律，升溫、保溫、降溫，通過系統(tǒng)中的程序設(shè)定裝置，可使設(shè)定值按工藝要求的預(yù)定程序變化，從而使被控量隨設(shè)定的程序變化。過程控制系統(tǒng)的過渡過程及性能指標(biāo)過程控制系統(tǒng)典型輸入信號(hào)階躍信號(hào)下的過渡過

5、程過程控制系統(tǒng)的過渡過程及性能指標(biāo)過程控制系統(tǒng)衰減振蕩曲線過程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 建立被控過程數(shù)學(xué)模型的目的 歸納起來(lái)，建立被控過程數(shù)學(xué)模型的目的主要有下列幾點(diǎn)： 1）設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)和整定調(diào)節(jié)器的參數(shù) 2）指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì) 3）對(duì)被控過程進(jìn)行仿真研究 對(duì)建立被控過程數(shù)學(xué)模型的具體要求，因其用途不同而異，但總的來(lái)說(shuō)一是應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，二是應(yīng)該準(zhǔn)確可靠。 建立過程數(shù)學(xué)模型的方法，通常采用： （1）解析法 解析法又稱為機(jī)理演繹法。它根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，運(yùn)用已知的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物料（能量）平衡關(guān)系，用數(shù)學(xué)推理的方法建立過程的數(shù)學(xué)模型。 （2）實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法 實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法又稱為系統(tǒng)辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)法。該法是根據(jù)過程輸入、輸出的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，通過過程辨識(shí)和參數(shù)估計(jì)建立過程的數(shù)學(xué)模型。 （3）混合法 即用上述兩種方法的結(jié)合建立過程的數(shù)學(xué)模型。首先通過機(jī)理分析確定過程模型的結(jié)構(gòu)形式，然后利用實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)確定模型中各參數(shù)的大小。位式控制規(guī)律過程控制基本規(guī)律比例控制規(guī)律過程控制基本規(guī)律比例控制對(duì)單位階躍的響應(yīng)比例控制規(guī)律過程控制基本規(guī)律比例度對(duì)輸入輸出的影響比例積分（PI）過程控制基本規(guī)律PI控制階躍響應(yīng)曲線比例微分（PD）過程控制基本規(guī)律實(shí)際微分過程PID控制過程數(shù)字式PID過程控制基本規(guī)律模擬和數(shù)字