过程控制系统试题库 Microsoft Word 文档(13)

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2．调节器正反作用的选择

⑴负反馈控制系统的控制作用对被控变量的影响应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定值。为了保证负反馈，必须正确选择调节器的正反作用。

⑵为了说明选择方法，先定义作用方向：

当某个环节的输入增加时，其输出也增加，称该环节为“正作用”；反之，称为“反作用” 。

按此定义：

变送器都是正作用

气开阀是正作用，气关阀是反作用

被控对象有的正作用，有的反作用

控制器作用方向以测量输入与输出的关系定义：

正作用：测量值–给定值——增大、输出增大

反作用：给定值–测量值——增大、输出增大

⑶调节器正反作用的确定原则：保证系统构成负反馈；简单的判定方法：闭合回路中有奇数个反作用环节。

6．4．调节器参数的工程整定方法

6．4-0．

1．在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了，不能任意改变。只能通过控制器参数的工程整定，来调整控制系统的稳定性和控制质量

2．控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的控制器的比例度P或?、积分时间TI和微分时间TD。

3．控制器参数整定的方法很多，主要有两（三？）大类，一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法（和自整定法！）

4．工程整定法是在已经投运的实际控制系统中，通过试验或探索，来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人员在现场经常使用的。

6．4-1．稳定边界法（临界比例度法）

1．属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统所得的临界振荡试验数据：临界比例度

，按经验公式计算从而求出调节器的整定参数。 Pm（?K）和振荡周期Tm（TK）

2．整定过程、步骤：（1） 置调节器

TI? ?，TD=0，比例度P或? ?较大值，将系统投入运行。（2） 逐渐减小

P或? ，加干扰观察，直到出现等幅减振荡为止。记录此时的临界比

例度

。 Pm（?K）和振荡周期Tm（TK）

3．稳定边界法整定参数计算表

4．稳定边界方法在下面两种情况下不宜采用：

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⑴控制通道的时间常数很大、临界比例度过小时，调节阀容易游移于全开或全关位置，即接近处于位式控制状态，对生产工艺不利或不容许。例如，一个用燃料油加热的炉子，如果阀门发生全关状态就要熄

火。

⑵工艺上的约束条件严格时，等幅振荡将影响生产的安全。

6．4-2．衰减曲线法

1．衰减曲线法属于闭环整定方法，需寻找最佳衰减振荡状态。

2．整定过程、步骤：

⑴ 置调节器

TI? ?，TD=0，比例度P或? ?较大值，将系统投入运行。

⑵在稳定状态下，改变阶跃给定值（通常以5%左右为宜），观察调节过程曲线。

⑶适当改变比例度，重复上述实验，到出现满意的衰减曲线为止。

⑷

n?4：1时，记下此时的比例度PS（?S）及周期TS；n?10：1时，记下此时的比例度PS（?S）及上升时间Tr（TP）

n?4：1）或按表（n?10：1）计算、求得各种调节规律时的整定参数。

⑸按表（

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6．4-3．响应曲线法

1．响应曲线法属于开环整定方法。以被控对象控制通道的阶跃响应为依据，通过经验公式求取调节器的最佳参数整定值。

2．方法：不加控制作用，作控制通道特性曲线。

3．根据实验所得响应曲线，把广义对象当作有纯滞后的一阶惯性环节：

G0(s)?Koe??osGKo1/?另有版本写成：0(s)?e??os?e??sT

o?s?1To?s?1To?s?1找出广义对象的特性参数

K0、T0、?0

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Ko?Po??y/(ymax?ymin)?x/(xmax?xmin)1Ko

4．响应曲线法整定参数的公式

6．4-4．经验法

6．4-5．几种整定方法的比较

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综合习题、实用题

1．简单控制系统由哪几部分组成？

简答：

简单过程控制系统的结构与组成：指由一个测量变送器、一个控制器、一个执行器（控制阀）和一个对象（四个基本环节）所构成的单闭环控制系统。

2．为什么希望控制通道放大系数

K0要大、时间常数T0小、纯滞后时间?0越小越好？而干扰通道的放大系数Kf尽可能小、时间常数Tf尽可能大？

简答：

控制通道放大系数

K0大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大、控制作用对扰动的补偿力强、余差也小；但K0太大，会使系统的稳定性下降。

T0小，被控变量变化快；但时间常数T0过大或太小，在控制上都存在一定困难。

在相同的控制作用下，时间常数

滞后时间

?0的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大、控制质量下降。

干扰通道：

放大系数

Kf大，对控制作用不利，因此尽可能小；时间常数Tf大，扰动作用比较平缓，被控变量变化平稳。

3．对某过程控制系统的对象采用衰减曲线法试验时测得

PS?30%，Tr?5s。试用衰减曲线法按衰减比n?10:1确定PID调节器的参数。

解：

查表6-3：计算PID参数

P?0.8PS/?0.8?30%?24%；TI?1.2Tr?1.2?5?6s；TD?0.4Tr?0.4?5?2s4．对某过程控制系统的对象采用衰减曲线法试验时测得

PS?50%，TS?10s。试用衰减曲线法按衰减比n?4:1确定PID调节器的参数。

解：

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