调节控制基础知识

自控调节系统的组成与应用一、组成二、专业名词 调节对象：需要调节的工艺设备相关部分。 被控变量:需要进行调节的工艺参数。如温度、压力、液位、流量等。 给定值：工艺上要求被控变量所保持的数值。 干扰：引起被控变量偏离给定值的因素。操纵变量：克服干扰对被控变量参数的影响，实现调节作用的参数。 偏差：测量值与给定值质检的偏差。控制器：调节器如 AI808，DCS 等 执行器:气动调节阀、电动调节阀等三、描述调节对象特性的物理量1、放大系数 Kp 输出变化量与输入变化量之比。2、滞后时间：表示输入参数变化后，输出参数跟随变化所需要的时间。3、时间常数：表示对象受到干扰后，被控变量达到新的稳定值所需要的时间，变 化越慢，时间越长。四、基本调节规律1、比例调节 P 特点：控制器的输出与偏差成比例。当负荷变化时，比例控制器克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。 在常用控制规律中，比例作用是最基本的控制规律，不加比例作用的控制规 律是很少采用的。纯比例控制系统在过渡过程终了时存在余差。负荷变化越大，余差就越大。AI808调节器中P值类似PID调节器的比例带，但变化相反。P值越大，比例、微 分作用成正比增强，而P值越小，比例、微分作用相应减弱。2、积分调节 I特点：由于在比例作用的基础上加上积分作用，而积分作用的输出是与偏差的积分 成比例，只要偏差存在，控制器的输出就会不断变化，直至消除偏差为止。积分作用会使稳定性降低，虽然在加积分作用的同时，可以通过加大比例度，使 稳定性基本保持不变，但超调量和振荡周期都相应增大，过渡过程的时间也加长。AI808 调节器中 M5 参数值主要决定调节算法中积分作用，其值越小，系统积分作 用越强。3、微分调节 D特点：根据偏差的变化趋而动作，主要用来克服容易滞后的对象。（预先超调作用）。AI808 调节器中的滞后时间 t 相当于微分调节。其值越小，则积分、比例作用均成 正比增强。，而微分作用相对减少。4、控制器的正反作用当给定值不变，被控变量测量值增加时，控制器的输出也增加，称为“正作用” 方向，或者当测量值不变，给定值减小时，控制器的输出增加的称为“正作用”方 向。反之，如果测量值增加时，控制器的输出减小的称为“反作用”方向。五、被控变量的选择生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控 变量。被控变量的界定：1、它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的作用，而人工操作又难以满足 要求的；2、人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作是既紧张而又频繁的。被控变量选择的原则：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺 过程中较重要的变量。（2）被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定， 需要较频繁的调节。（3）尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变 送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。六、执行器1、作用：接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维 持在所要求的数值上或一定的范围内。分类：按能源形式分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器2、气动执行器的组成：气动薄膜执行机构（阀头）和调节机构（阀门）两部分。阀头有正作用和反作用两种形式。主要由膜片、膜盖、弹簧、支架、推杆等组成。正作用：气室气压为0 时，推杆位于上方，当气压上升时，推杆下降，一般的气从 阀头顶部进入。反作用相反。气动薄膜执行机构（阀头）工作原理：当信号压力输入薄膜气室中，在薄膜上产生 一个推力，使推杆部件移动，当压缩弹簧北压缩产生的反作用力与信号压力在薄膜上 产生的推力在某一位置平衡时，推杆所移动的距离即是气动薄膜执行机构的行程。调节机构（阀门）由阀体、阀盖、阀座、阀芯组成，分气开式和气闭式两种。气开式：在输入最大气信号压力值，阀门处于全开的位置，称气开式。反之为气闭 式。气开气闭的选择主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备 和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系 统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小， 则应选用气开阀。4、主要技术指标：Q额定流量系数Q可调范围Q固有流量特性线性等百分比对数等Q允许压差©允许泄漏量Q弹簧范围