C1过程控制系统概述.ppt

1. 过程控制系统概述 1.1 系统组成及特点 (1) 系统组成 被控对象，检测仪表，控制器（调节器），执行器。 1.4 过程控制系统的仿真分析及计算机虚拟 (1) 仿真分析 单回路水位控制系统SIMULINK仿真分析 * * PID调节器原理图 电动执行器及调节阀原理图 阀芯，上下移动 Wc (s) = P +I /s +D·s e(t) 输出 y(t) 0 – 10 mA R(t) m(t) + _ y(t) = P·e(t) + I·∫e(t) ·dt + D· de(t)/dt 图1 单回路水位控制系统原理图 系统原理图 是系统的构成示意图。 调节器 水箱 水位测量 水位 执行器和调节阀 Ka (s) W0 (s) + – Km (s) 系统方框图及传递函数 给定 + + Wf (s) 扰动 F(s) R(s) E(s) Wf (s) 扰动通道递函数 偏差 输出 Y(s) 系统闭环传递函数 W闭 (s) = Y(s) / R(s) W闭 (s) = Km (s) · Wc (s) · Ka (s) ·W(s) / { 1+ Km (s) · Wc (s) ·Ka (s) ·W0(s) } 系统开环传递函数 W开 (s) W开 (s) = Km (s) · Wc (s) ·Ka (s) · W0(s) Wc (s) 图2 单回路水位控制系统方框图 (1) 系统特点 被控量是一个连续的参数，定值控制或随动控制 执行机构为执行器，连续改变控制量以达到控制效果 被控过程或对象多样性，复杂性，处于一些随机的扰动干扰之中 控制方案要切和具体的过程特点 Δ = r ( ∞ ) - y ( ∞ ) r (t) = u (t) 蓝线：超调量过大，过渡时间长 棕线：合适的响应曲线 系统给定 绿线：有静差 图4 单位阶跃给定信号 u(t)下系统的响应曲线 y(t) ts 最 大 超 调 量 σp 静态误差 1.2 系统的性能指标 系统的性能指标 系统稳态误差分析 给定r(t) = u(t), R(s) = 1/s, 稳态误差Δ= r( ∞ ) - y( ∞ ) Δ = 1 - lim s ·Y(s) = 1 - lim s· R(s) · W闭 (s) = 1 - lim W闭 (s) 系统动态性能分析 根轨迹方法： 根据开环传递函数W开 (s) ，画根轨迹，分析动态性能。 频率特性方法： 根据开环传递函数W开 (s) ，画幅频特性曲线，分析动态性能。 SIMULINK方法： 在SIMULINK环境下画出系统方框图，然后执行仿真，即可 观测系统的动态性能。 1.3 过程控制系统的设计步骤 1 确定被控参数, 及控制量 2 确定控制方案 3 确定被控对象的数学模型 4 使用仿真工具对系统进行性能分析 考察控制方案的可行性 5 根据仿真选定合适的调节器参数 6 选择相应的检测仪表, 执行器, 控制器 7 完成系统安装, 调试,投运 图4单回路水位控制系统SIMULINK仿真 *