第5章简单控制系统
●5.1简单控制系统的组成
●5.2被控量与操纵量的选择
●5.3执行器的选择·5.4基本控制规律
●5.5简单控制系统的控制器参数整定
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5.1简单控制系统的组成
·简单控制系统也常称为单回路控制系统，是指由一个被控对象、一个检测变送装置(检测变送器)、一个控制装置(控制器)和一个执行装置(执行器)所组成的负反馈控制系统，是所有反馈控制系统中最简单、
最基本、应用最广泛的一种控制系统。在实际工程应用中，大部分系统是单回路控制系统，解决了大量工业生产中的过程控制问题。图5一1所示为简单控制系统的原理框图。
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5.2被控量与操纵量的选择
·5.2.1被控量的选择
·控制系统的被控量是对工艺安全生产、产品的质量或产量等方面起决定作用的关键性工艺参数。若选择不当，就不能达到预期的控制效果。
·被控量应是可以测量的，否则不能控制。因此在实际生产中通常有两种。
·1.直接参数控制
·满足生产所要求的工艺控制条件，被控量一般选择可以直接测量的温度、压力、液位、流量、成分等工艺参数进行控制，称为直接参数控制。
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5.2被控量与操纵量的选择
·2.间接参数控制
·有时由于实践中没有可靠、准确、直接测量产品质量信号的装置，或者即使能取得信号，而测量过程的滞后又太大，这时需要寻找与直接参数有单值函数关系，反应又快，还能直接测量的参数，这就是间接参数，来进行控制。例如，工程上常在固定精馏塔压力的条件下，选择塔顶温度作为被控量，来替代对塔顶产品纯度的控制，这就是间接参数控制的一个典型实例
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5.2被控量与操纵量的选择
·此外，对单回路控制系统的被控量还要求有独立、可控性。也就是说，它不会受其他控制回路的控制作用影响；否则，控制系统将无法投运和正常工作。
·总之，选择被控量的一般原则如下：
·(1)被控量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的参数。
·(2)被控量应能直接测量，并最好尽量是生产所要求控制的直接参数。·(3)当无法获得直接参数时，或其测量和变送信号滞后很大时，可选
择与直接参数有单值对应关系的间接参数作为被控量。
·(4)被控量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。
·(5)选择被控量应考虑工艺上的合理性和国内外仪表产品现状。·(6)单回路控制系统的被控量还应是独立、可控的。
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5.2被控量与操纵量的选择
·5.2.2操纵量的选择
·在过程控制系统中，操纵量是指通过自动控制阀的某种介质流量。通过改变操纵量实现控制系统对被控对象的控制作用，来克服各种扰动对被控量偏离给定值的不利影响，使被控量回到给定值。
·为了更好地理解操纵量的选择原则，下面介绍一下被控对象的特性。
·被控对象的特性是指在对象的某一输入量作用下，其输出量随时间变化的特性。
·被控对象的特性由两个通道来描述，即控制通道和扰动通道。可以通过对象的特性参数来反映被控对象的特性。
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5.2被控量与操纵量的选择
·下面分析一下对象的特性参数对控制质量的影响。
·1.放大系数K对系统的影响
·在控制通道中，放大系数越大，操纵量的变化对被控量的影响就越大，控制作用对扰动的补偿能力强，有利于克服扰动的影响，稳态误差就越小；反之，放大系数小，控制作用的影响不显著,被控量变化缓慢。因此放大系数要大一些，但放大系数过大，会使控制作用对被控量的影响过强，使系统稳定性下降。
·在扰动通道中，当扰动频繁出现且幅度较大时，放大系数大，被控量的波动就会很大，使得最大偏差增大。而放大系数小，即使扰动较大，对被控量仍然不会产生多大影响。
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5.2被控量与操纵量的选择
·2.时间常数T对系统的影响
·在控制通道中，在相同的控制作用下，时间常数大，被控量的变化比较缓慢，此时过渡过程比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较长。若时间常数小，则被控量的变化速度快，控制过渡过程比较灵敏，不易控制。时间常数太大或太小，对控制都不利。因此时间常数要适当小一些。
·对于扰动通道，时间常数大，扰动作用比较平缓，被控变量的变化比较平稳，过渡过程较易控制。
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5.2被控量与操纵量的选择
·3.滞后时间T对系统的影响
·在控制通道中由于