外文翻译--温度控制简介和PID控制器
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附录一:英文专业文摘及翻译 温度控制简介和 制器 过程控制系统 自动过程控制系统是指将被控量为温度、压力、流量、成份等类型的过程变量保持在理想的运行值的系统。过程实际上是动态的。变化总是会出现,此时如果不采取相应的措施,那些与安全、产品质量和生产率有关的重要变量就不能满足设计要求。 为了说明问题,让我们来看一下热交换器。流体在这个过程中被过热蒸汽加热,如图 1所示。 1 一装置的主要目的是将流体由入口温度乃 (f)加热到某一期望的出口温度T(f)。如前所述,加热介质是过热蒸汽。 只要周围没有热损耗,过程流体获得的热量就等于蒸汽释放的热量,即热交换器和管道间的隔热性很好。 很多变量在这个过程中会发生变化,继而导致出口温度偏离期望值。如果出现这种情况,就该采取一些措施来校正偏差,其目的是保持出口温度为期望值。 实现该目的的一种方法是首先测量 r(0,然后与期望值相比较,由比较结果决定如何校正偏差。蒸汽的流量可用于偏差的校正。就是说,如果温度高于期望值,就关小蒸汽阀来减小进入换热器的蒸汽流量;若温度低于期望值,就 开大蒸汽阀,以增加进入换热器的蒸汽流量。所有这些操作都可由操作员手工实现,操作很简单,不会出现什么问题。但是,由于多数过程对象都有很多变量需要保持为某一期望值,就需要许多的操作员来进行校正。因此,我们想自动完成这种控制。就是说,我们想利用无需操作人员介入就可以控制变量的设备。这就是所谓自动化的过程控制。 为达到上述目标,就需要设计并实现一个系统。图 2所示为一个可行的控制系统及其基本构件。 2 先要做的是测量过程流体的出口温度,这一任务由 传感器 (热电偶、热电阻等 )完成。将传感器连接到变送器上,由变送器将传感器的输出信号转换为足够大的信号传送给控制器。控制器接收与温度相关的信号并与期望值比较。根据比较的结果,控制器确定保持温度为期望值的控制作用。基于这一结果,控制器再发一信号给执行机构来控制蒸汽流量。 下面介绍控制系统中的 4种基本元件,分别是: (1)传感器,也称为一次元件。 (2)变送器,也称二次元件。 (3)调节器,控制系统的“大脑”。 (4)执行机构,通常是一个控制阀,但并不全是。其他常用的执行机构有变速泵、传送装置 和电动机。 这些元件的重要性在于它们执行每个控制系统中都必不可少的 3 个基本操作,即: (1)测量:被控量的测量通常由传感器和变送器共同完成。 (2)决策:根据测量结果,为了维持输出为期望值,控制器必须决定如何操作。 (3)操作 : 根据控器的处理 ,系统必须执行某种操作 ,这通常由执行机构来完成 . 如上所述 ,每个控制系统都有 M, 这 3种操作 . 有些系统的决策任务简单 ,而有些很复杂 也就是说 ,该操作要影响测量值 ,系统是不可控的 ,还会带来许多危害 . 制器可以是独立控制器(也可以叫做单回路控制器),可编程控制器( 的控制器,嵌入式控制器或者是用 #编写的计算机程序软件。 具有如下特征: 连续过程控制; 模拟输入(也被称为“测量量”或“过程变量”或“ ; 模拟输出(简称为“输出”); 基准点( 比例、积分以及 /或者微分常数; “连续过程控制”的例子有温度、压力、流量及水位控制。例如:控制一个容器的热量。对于简单的控制 ,你使用两个具有温度限定功能的传感器 (一个限定低温,一个限定高温 )。当低温限定传感器接通时就会打开加热器,当温度升高到高温限定传感器时就会关 加热器。这类似于大多数家庭使用的空调及供暖系统的温度自动调节器。 反过来, 制阀门,这个阀门能够控制 进入加热器的气体流量。 制器自动地找到加热器中气体的合适流量,这样就保持了温度在基准点稳定。温度稳定了,就不会在高低两点间上下跳动了。如果基准点降低, 果基准点升高, 样地,对于高温,晴朗的天气 (当外界温度高于加热器时 )及阴冷,多云的天气, 制器都会自动调节。 模拟输入 (测量量 )也叫做“过程变量”或“ 。你希望 够达到你所控制过程参数的高精确度。例如,如果我们想要保持温度为 +1度或 1度,我们至少要为此努力,使其精度保持在 0 1度。如果是一个 12位的模拟输入,传感器的温度范围是从 0 度到 400 度,我们计算的理论精确度就是 4096 除 400 度=0 097656 度。我们之所以说这是理论上因为我们假定温度传感器, 电线及模拟转换器上没有噪音和误差。还有其他的假定。例如,线性等等。即使是有大量的噪音和其他问题,按理论精确度的 1 10 计算, 1度精确度的数值应该很容易得到的。 模拟输出经常被简称为“输出”。经常在 0到 100之间给出。在这个热量的例子中阀门完全关闭 (0 ),完全打开 (100 )。 基准点 (简单,即你想要什么样的过程量。在这个例子中一你想要过程处于怎样的温度。 样在过程变量 (基准点(就没有偏差 (误差 )。 在图 3中,阀 门用来控制进入加热器的气体,冷却器的制冷,水管的压力,水管的流量,容器的水位或其他的过程控制系统。 或误差 )。它观察绝对偏差和偏差变换率。绝对偏差就是一 间偏差大还是小。偏差变换率就是 如果存在过程扰动,即过程变量或基准点变化时一 制器就要迅速改变输出,这样过程变量就返回到基准点。如果你有一个 个人打开门进入,温度 (过程变量 )将会迅速 升高。因此, 制器不得不提高冷度 (输出 )来补偿这个温度的升高。 一旦过程变量等同于基准点,一个好的 所要的输出就会稳定 (不改变 )。如果阀门 (发动机或其他控制元件 )不断改变,而不是维持恒量,这将造成控制元件更多的磨损。 这样就有了两个矛盾的目标。当有“过程扰动”时能够快速反应 (快速改变输出 )。当 平稳输出 )。 我们注意到输出量经常超过稳定状态输出使过程变量回到基准点。比如,一个制冷器通常打开它的制冷阀门的 34,就可以维持在零 度 (在制冷器关闭和温度降低后 )。如果某人打开制冷器,走进去,四处走,找东西,然后再走出来,再关上制冷器的门 制器会非常活跃,因为温度可能将上升 20度。这样制冷阀门就可能打开 50, 75甚至 100 目的是赶快降低制冷器的温度 然后慢慢关闭制冷阀门到它的 34。 让我们思考一下如何设计一个 我们主要集中在过程变量 (基准点 (间的偏差 (误差 )上。有三种定义误差的方式。 绝对偏差 他说明的是 果 那我们就在输出时作一个小的改变。如果 P 之间偏差大 那我们就在输出时作一个大的改变。绝对偏差就是 累积误差 给我们点儿时间,我们将会明白为什么仅仅简单地观察绝对偏差 (比例环节 )是一个问题。累积误差是很重要的,我们把它称为是 次我们运行 们总会把最近的误差添加到误差总和中。换句话说,累积误差二误差 1+误差 2+误差 3+误差 4+。 滞后时间 滞后时间指的是 起的变化由发现到改变之间的延时。典型的例子就是调整 你的烤炉在合适的温度。当你刚刚加热的时候,烤炉热起来需要一定时间。这就是滞后时间。如果你设置一个初始温度,等待烤炉达到这个初始温度,然后你认为你设定了错误的温度,烤炉达到这个新的温度基准点还需要一段时间。这也就被认为是 制器的微分环节。这就抑制了某些将来的变化因为输出值已经发生了改变,但并不是受过程变量的影响。 绝对偏差比例环节 有关设计自动过程控制器,人们最初想法之一是设计比例环节。意思就是,如果 间的偏差很小 那么我们就在输出处作一个小的修改;如果然这个想法是有意义的。 我们在 对比例控制器进行仿真。图 4 是显示首次仿真结果的表格。 (滞后时间二 0,只含比例环节 ) 比例、积分控制器 们有另外一个 格上仿真的是一个具有比例积分功能的 里 (5)是比例积分控制器最初的仿真表格 (滞后时间 0,比例常数二0 4)。 众所周知,比例积分控制器要比仅有比例功能的比例控制器好得多, 但是等于 0的滞后时间并不常见。 4 分控制 微分控制器考虑的是:如果你改变输出,那么要在输入 (反映这个改变就需要些时间。比如,让我们拿烤炉的加热为例。 果我们增大气体的流量,那么从产生热量,热量分布烤炉的四周,到温度传感器检测升高的温度都将需要时间。 制器中微分环节具有抑制功能,因为有些温度增量会在以后不需要的情况下产生了。正确地设置微分系数有利于你对比例系数和积分系数的确定 。 文 附录二:外文文献原文 to ID is at in if to In to us a in a is by is 1 he of is to Ti(t), up to a T(t). As is by is to by no to In to 21 If be to is to to to is by (t) , it to on to do to of be to if is be to to If is be to to of be by is it no in of be at a of we to we to (is we by To a be A 2 he to do is to of A is to a it to a to be to a is to it on to do to at on to in of 1) (2) (3) of (4) a of is be in (1) M) : to be is by of (2) D): on to do to at (3) A): As a of s an is by As M, D, , be in be or # to P), I), D) of a on on mm to is to In ID as a of to ID of to at of is If is ID of to If is ID of to ID it is is V to be a of to if to a - we at or of a If is a 12 00 is to 00 ,096 (12 = We it no in as of of be is to is 100 In it is 0%) or 100%). is do In do ID s is to at a so is no 3, be to a of a in a a in a or ID is at is V P. P, I, &D 3 t at of of a in V P or a of of V P or as is a or ID to to to If a a ID to to in ID to a ID to be . If or is of a on So in is a V is to to to a 4% to up If to ID is 0 So it 0, 75, or 00 up 4 s to a We on we is V P. If is a V s a in If is a in V s a in is (P) of ID of us a we at is a of is is (I) of ID we ID we to of In um . to a in in V. is at mm on it a is If an to it a to is to as (D) of ID in in ne of an is we if V P is s a to If V P is s a to We a is of 0, he of ID in a We a 5) is a of 0, As I is of as in is 4 if it to be in s of If we up it to be to to ID in to to & I- 配套讲稿:
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- 外文 翻译 温度 控制 简介 PID 控制器
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