化工儀表及其自動(dòng)化

1、第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念,第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容,第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,第三節(jié) 工藝管道及控制流程圖,第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖,第五節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo),復(fù)習(xí),第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容,1、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),2、自動(dòng)信號(hào)和連鎖保護(hù)系統(tǒng),3、自動(dòng)操縱及開停車系統(tǒng),4、自動(dòng)控制系統(tǒng),第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,一 控制的目的與要求,二 舉例說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

2、,抑制外界擾動(dòng)的影響，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，使生產(chǎn)過(guò)程的工況最優(yōu)化。,第三節(jié) 工藝管道及控制流程圖,在化工控制流程圖中，一般以細(xì)實(shí)線圓圈來(lái)表示儀表；圓圈內(nèi)寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能。,在檢測(cè)、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成回路的每個(gè)儀表都有自己的儀表位號(hào)。儀表位號(hào)由字母代號(hào)和數(shù)字編號(hào)兩部分組成。如,三 系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ) 被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)、設(shè)定值、偏差,第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)方

3、塊圖,定義：描述系統(tǒng)各組成元、部件之間信號(hào)傳遞關(guān)系的圖形。,第五節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,一 開環(huán)控制系統(tǒng) 定義：輸入量對(duì)輸出量只有順向影響， 而輸出對(duì)輸入無(wú)影響。 　1、按設(shè)定值進(jìn)行控制 2、按擾動(dòng)進(jìn)行控制即前饋控制,二 閉環(huán)控制系統(tǒng),1、定義:不僅輸入對(duì)輸出有順向影響，且輸出對(duì)輸入有反向影響。,反饋：把系統(tǒng)的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)回送到輸入端的做法叫反饋。,自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被

4、控變量負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。,它是按偏差進(jìn)行控制的。,2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的類型定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng),3、閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的概念,4、開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較（精度、穩(wěn)定性、抗干擾..),三 復(fù)合控制系統(tǒng),前饋-反饋控制系統(tǒng),第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo),1、靜態(tài),一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài),2、動(dòng)態(tài),前饋控制的優(yōu)點(diǎn)是及時(shí)克服主要擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。反饋控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是檢查控制效果，克服其它擾動(dòng)。兩者組合在一起

5、，可提高控制質(zhì)量。,1、定義：由于干擾或設(shè)定的作用，使系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。,二、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程,2、系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的分析方法：,常選階躍擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行分析。,,,t0,選擇原因：1)因?yàn)殡A躍擾動(dòng)比較突然，比較危險(xiǎn)，對(duì)被控變量的影響最大，如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效地克服這類干擾，那么對(duì)其它比較緩和的干擾也一定能很好的克服。2）在生產(chǎn)過(guò)程中，階躍擾動(dòng)最為多見(jiàn)。3）這種干擾形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)

6、和計(jì)算。,3、階躍擾動(dòng)下系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程　　1)發(fā)散的過(guò)渡過(guò)程,具有這種過(guò)渡過(guò)程的控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)要求，　　2）衰減的過(guò)渡過(guò)程,是我們所需要的,3）等幅振蕩的過(guò)渡過(guò)程　　允許被控變量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)才采用。,三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo),定值系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線,1、余差（靜態(tài)偏差）C反映控制準(zhǔn)確性的一個(gè)指標(biāo),2、衰減比n（或衰減率φ）,B1:B2= n (或 ),衡量過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)指標(biāo)3、最大偏差A(yù)，超調(diào)

7、量,描述被控變量偏離給定值的最大程度的物理量,4、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts和振蕩頻率ω,反映控制快速性的指標(biāo),5、上升時(shí)間tp，周期T,第二章 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,第一節(jié) 化工對(duì)象的特點(diǎn)及其描述方法,第二節(jié) 描述對(duì)象特性的參數(shù),第三節(jié) 對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立,第四節(jié) 對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)取,二、描述對(duì)象特性的方法,第一節(jié) 化工對(duì)象的特點(diǎn)及其描述方法,一、概念：,1、描述對(duì)象輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式,2、描述對(duì)象在一定形式輸入作用下的輸出數(shù)據(jù)或

8、曲線,當(dāng)以階躍信號(hào)作為輸入量時(shí)，其響應(yīng)曲線主要類型有⑴ 有自衡的非振蕩過(guò)程；⑵ 無(wú)自衡的非振蕩過(guò)程；,被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是指對(duì)象在各輸入量（控制量和擾動(dòng)量）的作用下，其相應(yīng)輸出量（被控變量）變化的函數(shù)關(guān)系數(shù)學(xué)表達(dá)式。,,第二節(jié) 描述對(duì)象特性的參數(shù),一、放大系數(shù)K,1.定義,2.對(duì)系統(tǒng)的影響,A 控制通道 K應(yīng)適當(dāng)大一些,以使控制作用顯著。,B 擾動(dòng)通道,對(duì)擾動(dòng)通道Kf×Δf 應(yīng)小些，以使被控變量偏離設(shè)定值小些，以

9、利于控制。,2.對(duì)系統(tǒng)的影響,二、時(shí)間常數(shù)T,A 控制通道,T 太大、太小在控制上都存在一定困難，所以需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。,1.定義,4.對(duì)系統(tǒng)的影響,三、時(shí)滯τ,2.純滯后 3.容量滯后,A 控制通道,B 擾動(dòng)通道,B 擾動(dòng)通道,時(shí)間常數(shù) T大些有一定的好處，這相當(dāng)于將擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波。,滯后的存在不利于控制,擾動(dòng)通道存在純滯后，對(duì)控制系統(tǒng)的品質(zhì)無(wú)影響；擾動(dòng)通道存在容量滯后，對(duì)系統(tǒng)是有利的。,1.定義,第三節(jié) 對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建

10、立,一、有自衡對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,㈠ 一階對(duì)象（單容對(duì)象）,+△q1,+△h,+△q2,根據(jù)平衡關(guān)系有：對(duì)象物料儲(chǔ)存量的變化率 = 單位時(shí)間流入對(duì)象的物料變化量—單位時(shí)間流出對(duì)象的物料變化量,=Δq1-Δq2,①,②,其中T=RA，K=R,（t-τ),㈡ 二階對(duì)象（雙容對(duì)象）,②,③,④,①,二階對(duì)象,一階對(duì)象,二、無(wú)自衡對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,第四節(jié) 對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)取,所謂對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)取，就是在我們所要研究的被控對(duì)象上，人為的施加一個(gè)干擾

11、作用(輸入量)，然后用儀表測(cè)量和記錄對(duì)象的輸出量隨時(shí)間而變化的規(guī)律，可得到表征對(duì)象特性的一些數(shù)據(jù)和曲線，而后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行分析整理，可得描述對(duì)象特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。,當(dāng)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在對(duì)象的輸入端施加一個(gè)幅度已知的階躍擾動(dòng)，測(cè)量和記錄對(duì)象輸出量隨時(shí)間變化的數(shù)值，即可得到輸出量隨時(shí)間而變化的曲線（即所謂反應(yīng)曲線或飛升曲線），這種方法稱為階躍響應(yīng)曲線法。,一、階躍擾動(dòng)法（階躍響應(yīng)曲線法）,用階躍響應(yīng)曲線法來(lái)測(cè)取對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的原因：

12、⑴階躍響應(yīng)曲線能直觀、完全的描述被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。⑵實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn)，只要使閥門開度作一突然改變即可（如流量），不需要特殊的信號(hào)發(fā)生器。⑶輸出參數(shù)的變化過(guò)程可利用原來(lái)的儀表記錄下來(lái)，測(cè)試工作量不大，數(shù)據(jù)處理也比較方便，所以廣泛應(yīng)用。,實(shí)驗(yàn)時(shí)必須注意： ⑴合理選擇階躍擾動(dòng)量。通常取階躍信號(hào)值為正常輸入信號(hào)的5～15%。 ⑵試驗(yàn)應(yīng)在相同的測(cè)試條件下重復(fù)作幾次，需獲得兩次以上比較接近的響應(yīng)曲線，減少干擾的影響。⑶實(shí)驗(yàn)應(yīng)在階躍信號(hào)

13、作正、反方向變化時(shí)分別測(cè)得其響應(yīng)曲線，以檢驗(yàn)被控對(duì)象的非線性程度。 ⑷在實(shí)驗(yàn)前即在輸入階躍信號(hào)前，被控對(duì)象須處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 ⑸測(cè)試和記錄工作應(yīng)該持續(xù)進(jìn)行到輸出量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值為止。,其缺點(diǎn)是：對(duì)象在階躍信號(hào)作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定一般所需時(shí)間較長(zhǎng)，在這段時(shí)間內(nèi)對(duì)象不可避免的要受到許多其它干擾的影響，使測(cè)試精度受到限制；為提高精度就須加大輸入作用幅值，這就意味著對(duì)正常生產(chǎn)的影響增加，工藝上往往是不允許的。 所以對(duì)于有些不允許長(zhǎng)時(shí)

14、間偏離正常操作條件的被控對(duì)象，及階躍信號(hào)幅值受生產(chǎn)條件限制而影響對(duì)象的模型精度時(shí)，可用矩形脈沖信號(hào)作為對(duì)象的輸入信號(hào)，其響應(yīng)曲線為矩形脈沖響應(yīng)曲線,,二、矩形脈沖法（矩形脈沖響應(yīng)曲線法）,y(t),,x1(t),x2(t),,,,,,a,2a,3a,4a,設(shè)被控對(duì)象為線性，則y*(t) = y(t) - y(t-a) 或 y(t) = y*(t) + y(t-a),t=0 ～ a時(shí)，y(a)=y*(a)；t=a～2a時(shí)，y(2

15、a)= y*(2a)+y(a)；,2. 優(yōu)點(diǎn)：用矩形脈沖干擾來(lái)測(cè)取對(duì)象的特性時(shí)，由于加在對(duì)象上的干擾經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后便被除去，使對(duì)象的輸出量不致長(zhǎng)時(shí)間偏離給定值，對(duì)生產(chǎn)影響較??；因此干擾的幅值可取的比較大，以提高實(shí)驗(yàn)精度。,,,B,A,在對(duì)象輸入階躍信號(hào)x0的瞬時(shí)，其響應(yīng)曲線的斜率最大，以后逐漸減小，直到新的穩(wěn)態(tài)值。此時(shí)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)近似，即：,其參數(shù)求法為：,（1）對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)K,1.確定一階慣性環(huán)節(jié)的參數(shù),或,

16、三、由階躍響應(yīng)曲線辨識(shí)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)放大系數(shù)的定義有：,（2）對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T,方法一：根據(jù)T的定義，當(dāng)響應(yīng)曲線達(dá)到63.2%﹝y(∞)-y(0)﹞時(shí)所需時(shí)間。,,在對(duì)象輸入階躍信號(hào)的瞬時(shí)，其響應(yīng)曲線的斜率為0，之后逐漸增大，最后又逐漸減小，達(dá)到穩(wěn)態(tài)值時(shí)曲線呈S形，此時(shí)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可用有時(shí)滯的一階環(huán)節(jié)來(lái)近似，即：,2. 確定有時(shí)滯的一階環(huán)節(jié)的參數(shù),,（1）K可用式①求得（2）T、τ的求法方法一：過(guò)響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)P作曲線的

17、切線，交時(shí)間軸于點(diǎn)B，交y(∞)于點(diǎn)A，A在時(shí)間軸的投影為C，則OB為對(duì)象的τ ,BC為對(duì)象的T 。方法二：當(dāng)拐點(diǎn)不易確定時(shí)，可取階躍響應(yīng)曲線最終穩(wěn)態(tài)值的28%和63%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t1和t2，按下式計(jì)算τ與T：,｛,,,B,C,A,P,或,,,當(dāng)階躍響應(yīng)曲線開始時(shí)變化速度較慢，后來(lái)才等速上升，此時(shí)其數(shù)學(xué)模型可用有時(shí)滯的積分環(huán)節(jié)來(lái)近似，即:,當(dāng)階躍響應(yīng)曲線為一條等速變化的直線時(shí)，對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可用積分環(huán)節(jié)來(lái)描述，即：

18、此時(shí)積分時(shí)間常數(shù),求參數(shù)時(shí)，在階躍響應(yīng)曲線上作其變化速度最大處的切線，交時(shí)間軸于A點(diǎn)，則OA為滯后時(shí)間τ，,,A,α,3.確定積分環(huán)節(jié)的參數(shù),4.確定有時(shí)滯的積分環(huán)節(jié)的參數(shù),或,或,,5.確定有純滯后，一階和積分環(huán)節(jié)的參數(shù),參數(shù)確定方法：作響應(yīng)曲線的漸近線，交時(shí)間軸于B點(diǎn)，OA為純滯后時(shí)間τ0;AB為時(shí)間常數(shù)T;積分時(shí)間Ta= x0/tgα 。,,α,B,,或,第三章 檢測(cè)儀表與傳感器,第一節(jié) 自動(dòng)檢測(cè)儀表的原理性組成,第二節(jié) 儀

19、表的性能指標(biāo),第三節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表,第四節(jié) 流量檢測(cè)及儀表,第五節(jié) 物位檢測(cè)及儀表,第六節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表,第一節(jié) 自動(dòng)檢測(cè)儀表的原理性組成,從其各部分作用入手來(lái)剖析儀表的原理性組成，,一、傳感器,它的作用是感受被測(cè)參數(shù)的變化并發(fā)出與之相適應(yīng)的信號(hào),要求具有高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性、高靈敏性,它的作用是直接將傳感器（一次儀表）發(fā)出的信號(hào)，按規(guī)定的規(guī)范要求傳輸給顯示器（二次儀表）。按其作用的不同，分為三種：（一）單純的傳遞作用（二）按比例

20、傳遞（三）信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換,二、中間部件,三、顯示器,它的功能是將來(lái)自傳感器的信號(hào)，以所需形式向觀察者反映被測(cè)參數(shù)的數(shù)量變化。它的形式有：（一）指示式儀表（二）記錄式儀表（三）積算式儀表 （四）信號(hào)式儀表（五）調(diào)節(jié)式儀表,第二節(jié) 儀表的性能指標(biāo),（一）讀數(shù)誤差 儀表讀數(shù)誤差是讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值之差，即: △ = M-A,﹪,讀數(shù)的相對(duì)誤差,（二）儀表誤差,在測(cè)量標(biāo)尺范圍內(nèi)，各讀數(shù)誤差的最大值，定義為儀表的絕對(duì)誤差。 △m,﹪,儀表

21、的相對(duì)誤差,（三）基本誤差、允許誤差和精度等級(jí)　　1、儀表的基本誤差：指在儀表制造廠保證的條件下，儀表的相對(duì)誤差。,3、儀表精度等級(jí)：是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差的大小劃分成的等級(jí)?！　x表的精度等級(jí)在數(shù)值上為儀表的允許誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)后的數(shù)值。,2、允許誤差：是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，即指在標(biāo)準(zhǔn)條件下使用時(shí)，儀表所應(yīng)滿足的相對(duì)誤差?！　∽⒁猓夯菊`差必須與允許誤差相一致。,（四）儀表的靈敏度與刻度分格標(biāo)準(zhǔn),儀表指針的線

22、位移或角位移△α與引起此位移的被,儀表的變差不應(yīng)超過(guò)儀表的允許誤差。,（六）線性度(非線性誤差),（即用實(shí)際測(cè)得的輸入－輸出特性曲線與理論直線之間的最大偏差和測(cè)量?jī)x表量程之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示）,測(cè)參數(shù)的變化△X之比即為儀表靈敏度，即,（五）指示變差：指在外界條件不變時(shí)，使用同一儀表對(duì)相同的被測(cè)參數(shù)值進(jìn)行正、反行程測(cè)量時(shí)，其所得到的儀表指示值是不相等的，兩者之差稱為儀表在此讀數(shù),點(diǎn)的指示變差。,﹪,,,,,（七）反應(yīng)時(shí)間：它反應(yīng)了儀表動(dòng)

23、態(tài)特性的好壞。,三、工業(yè)儀表的分類,第三節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表,一、壓力單位及測(cè)壓儀表,按照轉(zhuǎn)換原理的不同，大致可分為四大類:1.液柱式壓力計(jì) 2.彈性式壓力計(jì) 3.電氣式壓力計(jì) 4.活塞式壓力計(jì),2、按信息的獲取、傳遞、反映和處理的過(guò)程來(lái)分類。,3、按儀表的組成形式來(lái)分：基地式儀表、單元組合式儀表。,1、按儀表使用的能源來(lái)分：氣動(dòng)儀表、電動(dòng) 儀表、液動(dòng)儀表。,二、彈性式壓力計(jì)　　彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的

24、作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。,1.彈性元件,（1）彈簧管式彈性元件,（2）薄膜式彈性元件,（3）波紋管式彈性元件,2.彈簧管壓力表,三、電氣式壓力計(jì),1.霍爾片式壓力傳感器　　霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。UH=RHBI,3.壓阻式壓力傳感器:是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成的。,4.力矩平衡式壓力變送器：是根據(jù)力矩平

25、衡原理工的。有電動(dòng)和氣動(dòng)兩種。它們都由測(cè)量部分和轉(zhuǎn)換部分組成。,5.電容式壓力變送器：是利用中心感應(yīng)膜片和兩邊弧形固定電極形成的二個(gè)電容器，將壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量的。,2.應(yīng)變片式壓力傳感器：是利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成的。,四、壓力計(jì)的選用 （1）儀表類型的選用；（2）儀表測(cè)量范圍的確定；（3）儀表精度等級(jí)的選取;,第四節(jié) 流量檢測(cè)及儀表,第五節(jié) 物位檢測(cè)及儀表,測(cè)量物位的儀表種類很多,一、 概述　　物

26、位測(cè)量指對(duì)液體液位的測(cè)量，固體或顆粒狀物質(zhì)料位的測(cè)量及對(duì)兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的測(cè)量。,二、差壓式物位計(jì)：基于靜力學(xué)原理，利用液位變化引起壓差變化的原理而工作。,1、液位測(cè)量,2、液體分界面的測(cè)量,三、電容式物位計(jì),電容器的極板間充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有所不同。,,四、核輻射物位計(jì),利用核輻射射線的透射強(qiáng)度隨介質(zhì)層厚度的變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)量，即射線的透射強(qiáng)度隨著介質(zhì)層厚度增加呈指數(shù)規(guī)律衰減，關(guān)系為穿過(guò)介質(zhì)后的射線強(qiáng)度I

27、=入射強(qiáng)度I0 * ，,五、稱重式液罐計(jì)量?jī)x,第六節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表,一、測(cè)溫儀表的分類　　按測(cè)量方式不同,分為接觸式與非接觸式兩類。接觸式測(cè)溫利用熱交換原理,非接觸式測(cè)溫利用熱輻射原理。,三、熱電偶溫度計(jì)　　熱電偶溫度計(jì)是基于熱電效應(yīng)原理來(lái)測(cè)量溫度的。,二、溫度測(cè)量的基本原理　　溫度參數(shù)是不能直接測(cè)量的，一般只能根據(jù)物質(zhì)的某些特性值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)間接測(cè)量。溫度測(cè)量的基本原理與這些特性值的選擇密切相關(guān)

28、。,1、熱電偶 它是由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接而成。焊接的一端插入被測(cè)介質(zhì)中，感受被測(cè)溫度，稱為熱電偶的工作端或熱端，另一端與導(dǎo)線連接，稱為冷端或自由端。,(1)熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理,熱電現(xiàn)象,則此閉合回路的總熱電勢(shì)E（t,t0）為： E（t,t0）= eAB(t)- eAB(t0),熱電偶構(gòu)成條件：兩種不同材料的導(dǎo)體；兩接點(diǎn)溫度不相同，,在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)線對(duì)原產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無(wú)影響，不過(guò)必須保證引入線兩端的

29、溫度相同。,（2）插入第三種導(dǎo)線的問(wèn)題,2、補(bǔ)償導(dǎo)線的選用 為什么要采用補(bǔ)償導(dǎo)線采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶冷端延伸出來(lái)，此導(dǎo)線為“補(bǔ)償導(dǎo)線”。,由于不同熱電偶所用補(bǔ)償導(dǎo)線不同，在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接端所處的溫度不應(yīng)超過(guò)100℃。,（1）冷端溫度保持為0℃的方法,（2）冷端溫度修正的方法,E(t,0)=E(t,t1)+E(t1,0),3、冷端溫度補(bǔ)償,（3）校正儀表機(jī)械零點(diǎn)法

30、,（4）補(bǔ)償電橋法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值。,（5）補(bǔ)償熱電偶法P85,四、熱電阻溫度計(jì),熱電阻溫度計(jì)由熱電阻、顯示儀表以及連接導(dǎo)線組成，其連接導(dǎo)線采用三線制接法。,1、熱電阻 是測(cè)溫（感溫）元件。,（1）測(cè)溫原理 利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量?！　〗饘賹?dǎo)體都具有正的溫度系數(shù)，其阻值與溫度關(guān)系為：Rt=Rt0〔1+α(t-t0)〕（α為電阻溫度系數(shù)）

31、 即△Rt=αRt0 *△t,工業(yè)上常用的鉑熱電阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω 它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100 。,①鉑熱電阻 在0℃～650℃范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為： （Rt0為0℃時(shí)電阻值）,（2）常用熱電阻,（3）熱電阻結(jié)構(gòu),②銅熱電阻 在-50℃～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的，即Rt=Rt0〔1+α(t-t0)〕,工業(yè)上常用的銅熱

32、電阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω兩種，分度號(hào)分別為 Cu50和 Cu100。,DBW—Ⅱ主要由輸入回路（測(cè)量橋路）和電壓—電流轉(zhuǎn)換器兩部分組成。輸入回路將熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)或熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，電壓—電流轉(zhuǎn)換器又將,五、（DBW）電動(dòng)溫度變送器,此電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一一對(duì)應(yīng)的0—10mA的直流電流信號(hào)。,（一）輸入回路 　　DBW的輸入回路實(shí)際上是一個(gè)直流不平衡橋路，按測(cè)溫元件的不同可分為熱電偶、熱電阻、熱電偶溫差、熱電阻溫

33、差橋路和直流毫伏測(cè)量橋路五種（只要改變接線端子的連接方式就能組成各種測(cè)量橋路）。,1、熱電偶溫度測(cè)量 橋路,U=UAL=ET+UBL =ET+RCuI1-Rw2I2,（1）自動(dòng)補(bǔ)償由于冷端溫度變化而引起的測(cè)量誤差,（2）實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整和遷移,（3）對(duì)儀表作定值檢查,UAL=ETH-ETL+I1R-I2Rw2,2、熱電偶溫差測(cè)量橋路,作用是：把熱電阻的阻值變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的毫伏電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)遷移并送出一個(gè)固定數(shù)值的電壓來(lái)

34、對(duì)儀表進(jìn)行定值檢查。,3、熱電阻溫度測(cè)量橋路,U=I1Rt-I2Rw2,為克服導(dǎo)線電阻的影響，熱電阻采用三線制接法，即在W2橋路中也串入一條與Rt橋臂中相同粗細(xì)，相同長(zhǎng)度，相同材料的連接線，且二橋臂電流相等，所以在二橋臂中兩根連接導(dǎo)線上產(chǎn)生的壓降相等，從而相互抵消。,,,,,,U=I1 RtH -I2 RtL -I2RW2只要保證接線長(zhǎng)度相等即可，無(wú)需采用三線制,4、熱電阻溫差測(cè)量橋路,（二）電壓—電流轉(zhuǎn)換器,I0=U/Rf,六、測(cè)溫

35、元件的選用及安裝 p91,第四章 顯示儀表,第二節(jié) 自動(dòng)電子電位差計(jì),第三節(jié) 自動(dòng)電子平衡電橋,第一節(jié) 動(dòng)圈式顯示儀表,一、測(cè)量機(jī)構(gòu)及作用原理,二、XCZ—101型動(dòng)圈式儀表,R外=15Ω,動(dòng)圈式儀表實(shí)質(zhì)上是一種測(cè)量電流的儀表 。,被測(cè)參數(shù),,檢測(cè)元件,E或R,,測(cè)量電路,動(dòng)圈I(微安),指針,,指示,配熱電偶,1、外接調(diào)整電阻,2、動(dòng)圈的溫度補(bǔ)償,串一熱敏電阻Rt，用錳銅絲繞制的R并和Rt并聯(lián)，還串入一恒定R串。,三、XCZ—102

36、型動(dòng)圈式儀表,配熱電阻,1、不平衡電橋,2、三線制,3、外接調(diào)整電阻,4、穩(wěn)壓電源,R1=5Ω。,五、缺點(diǎn)①屬開環(huán)式儀表； ②由于是測(cè)量電流的儀表，因此能引起電流變化的各種干擾因素都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差；③它的可動(dòng)部分易損壞，怕震動(dòng)和阻尼時(shí)間較長(zhǎng)，且不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄。,四、動(dòng)圈式儀表使用中注意的問(wèn)題,第一節(jié) 自動(dòng)電子電位差計(jì),電子電位差計(jì)是用來(lái)測(cè)量電壓信號(hào)的，凡是能轉(zhuǎn)換成電壓的工藝變量都能用它來(lái)測(cè)量。,一、工作原理 電子電位差計(jì)

37、是根據(jù)“電壓補(bǔ)償原理”工作的。,這種用已知電壓來(lái)補(bǔ)償未知電壓，使測(cè)量線路中電流等于0的測(cè)壓方法稱為“電壓補(bǔ)償法”。用這種方法測(cè)量電壓比較精確，因?yàn)闆](méi)有電流通過(guò)測(cè)量線路，也就不存在線路電阻影響問(wèn)題。,放大器的輸入電壓UCE=UCD-Ux=UCF+UFB-UDB-Ux,二、測(cè)量橋路中各電阻的作用,1、起始電阻RG,2、量程電阻RM,3、上支路限流電阻R4,4、下支路限流電阻R3,5、冷端溫度補(bǔ)償電阻R2,第三節(jié) 自動(dòng)電子平衡電橋,自動(dòng)電子電

38、位差計(jì)與自動(dòng)電子平衡電橋的比較,第五章 自動(dòng)控制儀表,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 比例控制,第三節(jié) 比例積分控制,第四節(jié) 微分控制,第五節(jié) 模擬式控制器,第六節(jié) 可編程序控制器,△p(t)=Kpe(t),一、比例控制規(guī)律及特點(diǎn),二、積分控制規(guī)律及特點(diǎn),三、比例積分控制規(guī)律,,比例度δ,四、微分規(guī)律及特點(diǎn),五、PID控制器,,第二節(jié) 比例控制(P),控制器的輸出變化量與輸入偏差成正比，在時(shí)間上沒(méi)有延滯。圖為階躍偏差作用下，比例控制器的開環(huán)輸出

39、特性。,△p(t)=Kpe(t),一、比例控制規(guī)律及特點(diǎn),Kp是衡量比例作用強(qiáng)弱的物理量。,,二、比例度 所謂比例度就是指控制器輸入的相對(duì)變化量與相應(yīng)的輸出的相對(duì)變化量之比的百分?jǐn)?shù)，即：,％,三、比例作用及δ對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響1、在擾動(dòng)及設(shè)定值變化時(shí)有余差存在,,2、比例度δ越大，過(guò)渡過(guò)程的曲線越平穩(wěn)，隨著比例度的減小，余差逐漸減小,但系統(tǒng)的振蕩程度加劇，當(dāng)δ繼續(xù)減小到某一數(shù)值，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩。P117圖5-8,在基本控制

40、規(guī)律中，比例控制規(guī)律是最基本、最主要、最普遍的控制規(guī)律。它能較為迅速地克服擾動(dòng)的影響，使系統(tǒng)很快的穩(wěn)定下來(lái)。比例控制規(guī)律通常適用于擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，過(guò)程滯后較小和控制要求不高,允許有余差的場(chǎng)合。,第三節(jié) 比例積分控制(PI)一、積分控制規(guī)律1.當(dāng)控制器的輸出變化量△p與輸入偏差e的積分成比例時(shí)，就是積分控制規(guī)律。,(KI為積分速度),可見(jiàn)，具有積分控制的控制器，其輸出信號(hào)的大小不僅與偏差的大小有關(guān)，而且還取決于偏差存在的時(shí)

41、間長(zhǎng)短。,2.在幅值為A的階躍偏差作用下，積分控制器的開環(huán)輸出特性，如圖：,3. 積分控制作用總是滯后于偏差的存在，不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，波動(dòng)較大，難以使控制系統(tǒng)較快穩(wěn)定下來(lái)，因而生產(chǎn)上都是將比例作用與積分作用組合成比例積分控制規(guī)律來(lái)使用。,二、比例積分控制規(guī)律1.比例積分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,在PI控制器中經(jīng)常采用積分時(shí)間常數(shù)TI來(lái)表示積分速度KI的大小，在數(shù)值上有TI =1/

42、KI,則（1）式可寫為：,（1）,,（2）,,,TI增大,2.在階躍偏差作用下，比例積分控制器的開環(huán)輸出特性,TI是描述積分作用強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。,3. TI的定義：在階躍偏差作用下，控制器的輸出達(dá)到兩倍比例輸出時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間。,三、積分作用及積分時(shí)間TI對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響 p118圖,引入積分作用后消除了偏差，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,比例積分控制規(guī)律通常適用于擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，過(guò)程滯后較小和控制要求較高,不允許有余差的

43、場(chǎng)合。,四、積分飽和 此現(xiàn)象是具有積分作用的控制器的特殊問(wèn)題（PI和PID控制器）。當(dāng)某一極性的偏差持續(xù)存在時(shí)，控制器輸出將會(huì)達(dá)到上、下限值，以后即使偏差減小，控制器的輸出仍維持在極限值，控制閥仍處在全關(guān)或全開的極限位置，直到偏差改變極性，輸出才發(fā)生變化，從而閥門開度也發(fā)生變化。這種由于積分作用而使輸出長(zhǎng)期處于極限值的現(xiàn)象稱為積分飽和。,,解決積分飽和的常用方法是使控制器實(shí)現(xiàn)PI-P的控制規(guī)律。,一、微分規(guī)律及特點(diǎn),第四節(jié) 微分

44、控制(D),從公式可知，偏差變化的速度越大，則控制器的輸出變化也越大，D作用越強(qiáng)，反之亦然;對(duì)于一個(gè)固定不變的偏差，不管其有多大，微分作用的輸出總為零，即微分作用對(duì)恒定不變的偏差沒(méi)有克服能力，這就是微分作用的特點(diǎn)。微分作用有一種“超前”性質(zhì)。只要被控參數(shù)有變化的趨勢(shì)，通過(guò)微分作用就會(huì)阻止被控參數(shù)發(fā)生變化，使其穩(wěn)定在給定值附近，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小被控參數(shù)的波動(dòng)幅度，并降低余差。,,1.理想的微分控制規(guī)律，輸出的大小與偏差的變化速度呈正

45、比，,2.階躍信號(hào)下微分控制器的輸出,三、比例微分控制器,四、PID控制器,在階躍輸入下，開始時(shí)D作用的輸出變化最大，使總的輸出大幅度變化，產(chǎn)生一“超前”控制作用；然后微分作用逐漸消失，積分輸出逐漸占主要地位，只要有余差，I作用不斷增加，進(jìn)行“細(xì)調(diào)”，直至余差完全消失，I作用停止；而PID的輸出中，P是自始至終與偏差相對(duì)立，一直是最基本的控制作用。,一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)對(duì)象滯后較大，負(fù)荷變化較快，不允許有余差的情況下，可采用PID控制器。,液位

46、：一般要求不高，用P或PI 。流量：時(shí)間常數(shù)小，測(cè)量信息中含有噪音，用PI或加反微分控制。壓力 ：介質(zhì)為液體的時(shí)間常數(shù)小，介質(zhì)為氣體的時(shí)間常數(shù)中等，用P或PI。溫度：容量滯后較大，用PID。,,第五節(jié) 模擬式控制器,一、基本構(gòu)成原理及部件,二、氣動(dòng)控制器,它信號(hào)傳送慢、滯后大，不易與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，故近年來(lái)使用較少。,三、電動(dòng)控制器,電動(dòng)單元組合儀表是以電為能源的儀表。它已經(jīng)歷了：DDZ-Ⅰ型 電子管為基本放大元件

47、，笨重、易燃易爆。DDZ-Ⅱ型 晶體管為基本放大元件，采用220V交流電源，各單元間以0～10mADC統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號(hào)，信號(hào)傳輸是電流傳送—電流接收的串聯(lián)制形式。DDZ-Ⅲ型 線性集成電路為主，采用24VDC電源，以4～20mADC為現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)，以1～5VDC為控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)。,（一）.DDZ-Ⅲ型控制器的特點(diǎn),,,,指示單元,控制單元,,,(1).輸入電路能實(shí)現(xiàn)給定信號(hào)VS與測(cè)量信號(hào)Vi的相減運(yùn)算，得到被放大兩倍的偏差信號(hào)V01。

48、 (2).采用了電平移動(dòng)，將兩個(gè)以零伏為基準(zhǔn)的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成以VB=10V為基準(zhǔn)的輸出信號(hào)V01，滿足了運(yùn)算放大器共模電壓的范圍要求。 (3).輸入電路采用差動(dòng)輸入方法，避免了導(dǎo)線電阻和公共電源地線上出現(xiàn)電壓降帶來(lái)的誤差。,V01=2(VS-Vi),輸入電路實(shí)際上是偏差差動(dòng)電平移動(dòng)電路。,(二).控制器各組成部分的原理1.輸入電路,2.PD電路,對(duì)輸入電路的輸出信號(hào)以VB =10V為基準(zhǔn)的1～5VDC 的V01進(jìn)行PD運(yùn)算，輸出以1

49、0V電平為基準(zhǔn)的1～5V電壓V02作為PI電路的輸入信號(hào)。,3.PI電路,PI電路接受以10V電平為基準(zhǔn)的PD的輸出V02，對(duì)其進(jìn)行PI運(yùn)算后輸出以10V電平為基準(zhǔn)的1～5V電壓V03送至輸出電路。,4.輸出電路 輸出電路將PI電路以VB =10V為基準(zhǔn)的1～5VDC輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為以0V為基準(zhǔn)的4～20mADC的信號(hào),送往執(zhí)行器。,輸出電路是一個(gè)電平移動(dòng)的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路,作用是把OV為基準(zhǔn)的1-5V測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成以VB為基準(zhǔn)

50、的1-5mA的電流信號(hào),用滿偏轉(zhuǎn)為5mA的電流表指示。,5.指示電路,第六章 執(zhí)行器,第一節(jié) 氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器,第二節(jié) 控制閥的流量特性,第三節(jié) 控制閥的選擇與計(jì)算,第四節(jié) 閥門定位器與電—?dú)廪D(zhuǎn)換器,,第六章 執(zhí)行器,執(zhí)行器按使用能源可分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類。,,氣動(dòng)執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出推力大，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，本質(zhì)安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。電動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)是使用能源方便，信號(hào)傳輸速度快，距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)

51、是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推力小，價(jià)格貴，適用于防爆要求不高及缺乏氣源的場(chǎng)所。液動(dòng)執(zhí)行器推力最大，但較笨重。,一、氣動(dòng)執(zhí)行器的組成與分類,二、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器的結(jié)構(gòu),執(zhí)行機(jī)構(gòu),用來(lái)產(chǎn)生推力,用來(lái)控制介質(zhì)的流量,控制機(jī)構(gòu),氣開和氣關(guān)組合方式,三、氣動(dòng)薄膜控制閥的類型,氣開式是輸入氣壓信號(hào)越高，開度越大；而失氣時(shí)則全關(guān)。氣關(guān)式是輸入氣壓信號(hào)越高，開度越??；而失氣時(shí)則全開。,1.直通單座控制閥,,,閥體內(nèi)有一個(gè)閥芯和閥座，流體從左側(cè)進(jìn)入經(jīng)閥芯從右側(cè)流出。它

52、的特點(diǎn)是：（1）.閥關(guān)閉時(shí)泄漏量較小，適用于要求泄漏量較小的場(chǎng)合。,（2）.流體作用在閥芯上的不平衡推力較大，因此單座閥適用于壓差較小的場(chǎng)合。,,（3）.穩(wěn)定性較好，自動(dòng)降壓差，自發(fā)恢復(fù)穩(wěn)定。,2.直通雙座控制 特點(diǎn)與單座閥相反 （1）（2）（3）（4）,3.角形控制閥,4.隔膜控制閥 5.三通控制閥,四、氣動(dòng)薄膜控制閥的材質(zhì) 一般情況下閥體采用鑄鐵，特殊情況下如高溫、高壓、腐蝕性時(shí)可用鑄鋼、不銹鋼。,第二節(jié) 控制

53、閥的流量特性 控制閥的流量特性是指流過(guò)閥門的被控介質(zhì)的相對(duì)流量與閥桿的相對(duì)行程（即閥門的相對(duì)開度）之間的關(guān)系。 即,一、理想流量特性 在閥的前后壓差固定的條件下，流量與閥桿位移之間的關(guān)系。它完全取決于閥芯形狀。,,典型的理想流量特性有直線型、對(duì)數(shù)型、拋物線型及快開型四種。,二、工作流量特性,快開特性主要適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。,指在工作條件下，閥門兩端壓差變化時(shí)，流量與閥桿位移之間的關(guān)系。工作特性不僅取

54、決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)，也與配管情況有關(guān)。,1.串聯(lián)管道中的工作流量特性,,R=（Qmax/Qmin）,,且特性發(fā)生畸變,,2.并聯(lián)管道中的工作流量特性,旁路閥,第三節(jié) 控制閥的選擇與計(jì)算一、控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇需考慮： 被控介質(zhì)的工藝條件和被控介質(zhì)的特性。,,二、控制閥的氣開、氣關(guān)選擇,從生產(chǎn)安全角度考慮,三、控制閥流量特性的選擇,指合理地選擇線性和對(duì)數(shù)流量特性,四、控制閥口徑的確定 控制閥口徑的選擇是由控制

55、閥流通能力（流量系數(shù)） C值決定的。,第四節(jié) 電—?dú)廪D(zhuǎn)換器與電—?dú)忾y門定位器,一、電—?dú)廪D(zhuǎn)換器 二、電—?dú)忾y門定位器三、閥門定位器的作用,1.實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位（改善閥的靜態(tài)特性）,,2.改善閥的動(dòng)態(tài)特性 一階滯后特性成為比例特性。3.改變閥的流量特性 改變反饋凸輪的幾何形狀,4.實(shí)現(xiàn)分程控制5.用于閥門的反向動(dòng)作 采用反作用式定位器(改變 反饋凸輪的安裝位置) 可使氣開閥變?yōu)闅怅P(guān)閥，氣關(guān)閥變?yōu)闅忾_閥。,第七章 簡(jiǎn)單控

56、制系統(tǒng),第一節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)、分析原則,第二節(jié) 被控變量的選擇,第三節(jié) 操縱變量的選擇,第四節(jié) 測(cè)量元件特性的影響,第五節(jié) 控制器的選擇,第六節(jié) 控制器參數(shù)的工程整定,第一節(jié) 組成和設(shè)計(jì)、分析原則,尤其適用于被控過(guò)程的純滯后與慣性不大，負(fù)荷與干擾變化比較平穩(wěn)或者工藝要求不太高的場(chǎng)合。,,控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),,控制器參數(shù)整定,方案設(shè)計(jì),工程設(shè)計(jì),工程安裝,儀表調(diào)校,,選擇被控參數(shù),選擇操縱變量,被控參數(shù)的獲取與變送,控制器正、反作用

57、方式的確定,控制器控制規(guī)律的選取,控制閥的選擇,選擇被控參數(shù)，一般遵循的原則： 1. 把影響生產(chǎn)的關(guān)鍵變量作為被控變量。 2.盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。也可選擇與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。,3.被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來(lái)，并具有足夠大的靈敏度。 4.被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。,5.必須注意控制系統(tǒng)之間的相互影響，即相互關(guān)聯(lián)問(wèn)題。,選擇操縱變量的原則是：把對(duì)被控參數(shù)影響較顯著的可控因素作為操縱變量；,,測(cè)量元

58、件特性的影響：,一、測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù),②快速測(cè)量元件，如快速熱點(diǎn)偶；③在測(cè)量元件之后引入微分作用，補(bǔ)償測(cè)量滯后引起的動(dòng)態(tài)誤差即,解決辦法：,①使 ；,二、測(cè)量元件的純滯后,合理選擇測(cè)量元件及安裝位置。,三、信號(hào)的傳遞滯后 主要指氣信號(hào)的傳遞滯后。,二、測(cè)量元件的純滯后 由純滯后的定義可知，純滯后不能使測(cè)量信號(hào)及時(shí)反映y的實(shí)際值，引起測(cè)量動(dòng)態(tài)誤差，降低控制質(zhì)量，微分作用對(duì)純滯后無(wú)能為力（τ0 段為固

59、定不變的偏差）。,②快速測(cè)量元件，如快速熱點(diǎn)偶；③在測(cè)量元件之后引入微分作用，補(bǔ)償測(cè)量滯后引起的動(dòng)態(tài)誤差即 由（ ）,,解決辦法：,①使 ；,解決辦法只能合理選擇測(cè)量元件及安裝位置，如測(cè)量元件應(yīng)靠近對(duì)象處。P31,控制器的選擇一、控制規(guī)律的選擇,,PI,PID,P,二、控制器正、反作用的確定,在控制系統(tǒng)中，控制器、被控對(duì)象、測(cè)量元件變送器、控制

60、閥都有各自的作用方向，應(yīng)使總的作用方向構(gòu)成負(fù)反饋。整個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)是“反作用”方向。,控制器，當(dāng)變送器送來(lái)的信號(hào)增加或（當(dāng)給定值增加）后，控制器的輸出增加或（減小)，稱為“正作用”方向。,變送器，其作用方向一般都是“正”的?？刂崎y, 氣開閥為“正作用”方向，氣關(guān)閥為“反作用”方向。,對(duì)象，當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控參數(shù)的輸出也增加，稱為“正作用”方向。,控制器參數(shù)的工程整定,是指決定控制器的比例度δ、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD的具體數(shù)值。整

61、定實(shí)質(zhì)是取得最佳控制效果。,1.臨界比例度法,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),2.衰減曲線法,3.經(jīng)驗(yàn)湊試法,（關(guān)鍵是看曲線、調(diào)參數(shù)）,例 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.被控參數(shù)的選擇,2.操縱變量的選擇,3.檢測(cè)控制儀表的選用 4. 測(cè)量元件及變送器的選擇,5.控制閥的選擇 6.控制器的選擇,7.畫如前的溫度控制流程圖及方塊圖8.控制器參數(shù)整定,第八章 復(fù)雜控制系統(tǒng),第一節(jié) 串級(jí)控制系統(tǒng),,一.串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理,串級(jí)控制系統(tǒng)有兩

62、個(gè)閉合回路組成。主、副控制器串聯(lián)，主回路是定值控制系統(tǒng)，副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。,二、串級(jí)控制的特點(diǎn)1. 加快控制過(guò)程，有效克服滯后，提高控制質(zhì)量。,2. 有系統(tǒng)自適應(yīng)能力,三、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(一）. 主、副回路的設(shè)計(jì),1. 副回路應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng),2. 使主、副對(duì)象對(duì)象的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)匹配,3. 考慮工藝上的合理性。,4. 考慮經(jīng)濟(jì)，應(yīng)力求節(jié)約。,5.當(dāng)對(duì)象具有較大純滯后而影響控制質(zhì)量時(shí)，在選副參數(shù)時(shí)應(yīng)使副環(huán)盡量少包括

63、或不包括純滯后，即把純滯后部分放在主對(duì)象中以提高副回路的快速抗干擾能力。,3＜ ＜10,（二）.主、副控制器控制規(guī)律的選擇,主被控參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍很小，一般要求無(wú)余差，因此主控制器應(yīng)選PI或PID控制規(guī)律，副被控參數(shù)的設(shè)置是為保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，其值隨主控制器的輸出而變，允許在一定范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此副控制器選P控制規(guī)律。,（三）.主副控制器正、反作用方式的確定,首先根據(jù)工藝生產(chǎn)