宋彤过程控制工程课程总结

PIDPID单回路1）一般影响因素l原料组成、流量、温度等变化l产品质量要求l过程设备的可使用性、特性漂移、关联关系影响2）控制过程影响因素l信号测量及数据处理（实时性、准确性等）l被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性关系l控制方案的合理性、控制系统稳定性l执行器特性 2）控制过程影响因素l信号测量及数据处理（实时性、准确性等）l被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性关系l控制方案的合理性、控制系统稳定性l执行器特性 课程重点：1）基本概念和特点的掌握2）控制方案l控制方案的构成及方框图l控制方案工作特性，应用特性l控制系统分析及设计第一章 单回路控制系统1）主要内容l控制回路的基本构成l基本控制规律l被控变量、控制变量选择原则l执行器、控制器作用方式的选择l控制参数整定方法等基本知识l简单介绍主要控制对象的过程特性2）主要知识点l控制系统组成、评价指标l基本控制规律l被控变量选择、操作变量选择l通道特性及对控制质量影响l调节阀开关形式、控制器作用形式选择第二章 串级控制系统1）主要内容l串级控制系统基本概念和构成l串级控制系统特性l串级控制系统设计l串级控制系统的投运2）主要知识点：l串级控制系统构成特点（系统图、方框图）l内环的作用l控制过程动作分析，区别干扰进入点l主、副控制器作用方式选择l串级控制系统设计第三章 前馈及比值控制系统1）基本内容l前馈控制系统 基本内容：前馈控制的基本控制原理及特点前馈控制的组合应用l比值控制系统 基本内容：基本概念比值控制基本回路特性比值控制系统构成类型比值控制实现（比值器、乘法器、除法器）2）知识要点前馈控制：l方案特点： 前馈控制是依据干扰两实施控制的方案，具有控制及时性特点，理论上具有参数不变性功能。l控制器： 与干扰通道及控制通道特性有关，是一种特殊的控制器。l构成： 简单前馈，前馈反馈，前馈串级控制l应用场合系统滞后或容量滞后较大，反馈控制系统难以满足工艺控制要求场合系统中存在可测而不可控的强烈干扰影响的场合干扰对被控变量存在显著影响，反馈控制难以克服的场合工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合 注意：一般前馈控制不能单独应用l前馈与反馈控制的互补关系l前馈-反馈控制特点具有前馈控制及时和反馈控制能克服多种干扰的双重优点。由于加入了反馈控制，降低了对前馈控制精度的要求。由于前馈控制对主要干扰作了及时控制，大大减轻了反馈控制的负担。由于反馈控制的存在，使得前馈-反馈控制系统具有一定的自适应能力。l前馈-反馈应用特点l分析设计 比值控制基本知识点：l实现使两种或两种以上参数满足按一定比例关系变化的控制系统。 l回路属性：比值控制属于开环控制l比值控制基本实施方案 单闭环、双闭环，串级比值控制系统， 变比值控制l比值控制实现方法及特点 比值器、乘法器、除法器l比值系数：仅与工艺流量比例要求及选用仪表量程有关，基本关系式：l控制要求高，负荷变化较大的场合应考虑应用开方器。0164IKl 信号基本关系式：221122maxmaxmaxmaxQQKkorKkQQ线线性性非非线线性性第四章 均匀控制1）基本内容l利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳定操作的控制策略。l实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。l主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制 串级均匀控制 双冲量均匀控制2）知识点l结构上无特殊性l参数整定比 例 度：100%积分时间：较长微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，一般不采用微分作用）l串级均匀控制中副环引入的目的 克服控制阀两端的压力变化及罐的自衡作用对流量的影响，更好地协调两个参数。l操作特点表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其变化应该是缓慢的。参数的变化应被限制在允许的范围为内。实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现协调多个参数的目的。注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整定实现第五章 选择性控制1）基本内容l概念 依据不同的生产状态，自动选取不同的被控变量（操作变量）或控制方案，进而实现对生产操作的自动控制。l应用目的： a. 处理非正常情况，保证生产安全的需要 b. 实现工艺操作的切换l硬件构成l基本类型2）知识点l概念l构成、类型及控制特点 选择器作用、安装位置 开关型、连续型、混合型l控制器 参数整定（取代控制器）l选择器 类型及确定方法l分析、设计第六章 分程控制1）主要内容l基本概念 以一个控制器的输出信号的不同信号段分别控制不同阀门，且使该阀门在其控制信号段内能够完成从全开到全关动作的控制系统称为分程控制系统。l阀门组合方式l分程控制目的：扩大阀门的可调比（同向调节阀）满足某些工艺操作的特殊要求（异向调节阀）l分程阀组流量特性改善l阀门组可调比2）知识点l概念l阀门组合方式及应用目的l组合阀门关于信号的动作关系l分析设计第七章 阀位控制系统（双重控制）1）基本内容l解决控制系统的动特性（快速性，有效性）与经济性及合理性的协调问题。l特点：系统构成特点；操作特点 ；l应用2）知识点l系统由两个控制器分别控制两个调节阀l主控制器输出作为阀位控制器的测量输入信号l阀位控制回路是以主控制器控制的调节阀的开度为被控变量的单回路控制系统，即：其给定值是设定的阀门开度信号值l稳态时主控制器控制的阀门开度为设定开度l阀位控制器的控制规律中应包含积分控制规律l应用场合控制要求较高，一般的反馈控制不及时，难于满足工艺控制要求；工艺参数不允许做激烈变化（如透平机通过的蒸汽）l基本要求概念控制器控制规律（阀位控制器）分析： 稳态工作，阀B开度保持在设定的最小开度。 干扰出现，主控制器控制阀B迅速改变其开度，快速、有效地调节被控变量（担负主要的干扰克服任务）。阀位控制器控制阀A缓慢改变开度，但，最终将主控制器担负的控制任务转移到阀位控制器。阀位控制器的控制结果，阀门B恢复到设定的正常开度。设计第八章 2）知识点 相对增益阵l相对增益阵的求取l依据相对增益阵的控制回路确定方法 选择相对增益阵中ij趋近1的元素对应的被控变量和操作变量构成控制回路l相对增益阵的特性1112112/nijuijijymmmnyuyu 1TKK 解耦控制l解耦条件：系统的闭环传递函数矩阵（广义对象传递函数矩阵）是对角阵。l减小及消除耦合的基本方法通过减少控制回路解决耦合问题调整控制器参数改变耦合程度通过选择变量配对减少耦合通过串联解耦装置消除耦合l解耦控制方案理想解耦简化解耦 人为地设定一个解耦模型的框架（通过设定解耦阵中若干个元素为1来简化解耦阵），通过使原系统传递关系阵与解耦阵之积为对角阵的方法求取F阵中其余元素从而获得解耦装置模型。解耦合设计及解耦合矩阵求取111211112121222212221212nnnnnnnnnnnnGGGFFFGGGFFFGGGFFF 对角阵1）主要内容l基本概念、应用基础先进控制： 先进控制是以计算机为硬件基础，基于模型或知识的控制方法的总称 。先进控制核心技术：数据采集处理数学模型建立先进控制策略工程实施应用目的： 处理复杂的多变量过程控制问题，满足生产过程复杂被控对象的高精度控制要求。主要技术基础 数学模型、神经网络、逻辑推理技术等主要技术方法： 内膜控制、预测控制、推断控制、监督控制、鲁棒控制、自适应控制、故障诊断与容错控制、专家系统、神经网络控制、模糊控制等先进控制技术应用方法 直接控制、与常规PID控制组合应用2）要点 各种先进控制技术的基本构成模块及控制特点 先进控制核心技术 主要技术方法1）主要内容l流体输送设备控制离心泵容积式泵l离心式压缩机防喘振控制固定极限法可变极限法2）要点：l离心泵控制方案及特点l离心式压缩机喘振发生的基本原因，防止喘振的基本策略。l离心式压缩机防喘振控制固定极限法可变极限法l能够按照操作方程设计控制方案或反之。1）基本内容l传热设备及特点参数特性时间常数、滞后l一般换热设备控制l锅炉控制2）要点：l一般传热设备控制方案换热器蒸发器 要求能理解方案特点l锅炉设备控制主要控制回路，锅炉燃烧系统逻辑提降控制