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主要内容

主要内容. 过程控制的主要特点 过程控制的品质指标 阶跃响应性能指标：静差、衰减率、超调量、过渡过程时间 偏差积分指标 过程控制的发展状况和趋势 我国过程控制技术的发展. 过程控制的主要特点. 被控过程的多样性 控制方案的多样性 有单回路、串级、前馈 - 反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等。 控制过程属慢过程、多半属参量控制 定值控制是主要控制形式. 过程控制的品质指标. 决定过程控制系统品质的环节： 控制系统结构 被控过程特性 过程检测、控制仪表 性能良好的过程控制系统，在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应 平稳、

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Presentation Transcript

  1. 主要内容 • 过程控制的主要特点 • 过程控制的品质指标 • 阶跃响应性能指标：静差、衰减率、超调量、过渡过程时间 • 偏差积分指标 • 过程控制的发展状况和趋势 • 我国过程控制技术的发展

  2. 过程控制的主要特点 • 被控过程的多样性 • 控制方案的多样性 • 有单回路、串级、前馈-反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等。 • 控制过程属慢过程、多半属参量控制 • 定值控制是主要控制形式

  3. 过程控制的品质指标 • 决定过程控制系统品质的环节： • 控制系统结构 • 被控过程特性 • 过程检测、控制仪表 • 性能良好的过程控制系统，在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应 • 平稳、 • 准确、 • 迅速地回复（或趋近）到给定值上。

  4. 过程控制的品质指标 • 过程控制系统的评价指标可概括为： • 系统必须是稳定的； （平稳） • 系统应能提供尽可能好的稳态调节；（准确） • 系统应能提供尽可能好的过渡过程。（迅速） • 控制性能指标应根据生产工艺过程的实际需要确定，通常采用系统阶跃响应曲线的性能指标和偏差积分性能指标。

  5. 阶跃响应性能指标 • 余差（静态偏差）C • 描述系统稳态特性的唯一指标 • 指系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。 • 一般要求余差不超过预定值或为零。

  6. 阶跃响应性能指标 • 衰减率ψ • 衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。 • 一般取衰减率ψ=0.75～0.9。其中1/4衰减率（ψ=0.75）作为评价过渡过程的一个重要指标。

  7. 阶跃响应性能指标

  8. 阶跃响应性能指标

  9. 阶跃响应性能指标 • 最大偏差A（或超调量σ） • 最大偏差A是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 • 超调量：

  10. 阶跃响应性能指标 • 过渡过程时间ts • 指系统从受扰动作用时起，直到被控参数进入新的稳态值±5%（或±2%）的范围内所经历的时间。 • 一般要求ts愈短愈好。

  11. 性能指标之间的关系 • 有些是相互矛盾的（如超调量与过渡过程时间） • 对于不同的控制系统，这些性能指标各有其重要性。 • 应根据工艺生产的具体要求，分清主次，统筹兼顾，保证优先满足主要的品质指标要求。

  12. 偏差积分性能指标 • 偏差绝对值积分（Integral of Absolute Error:IAE） • 适用于衰减和无静差系统

  13. 偏差积分性能指标 • 偏差绝对值与时间乘积的积分（ITAE） • 用以降低初始大误差对性能指标的影响； • 同时强调了过渡过程后期的误差对指标的影响。

  14. 偏差积分性能指标 • 偏差平方值积分（ Integral of Squared Error: ISE） • 同IAE

  15. 偏差积分性能指标 • 时间乘偏差平方积分（ITSE） • 同ITAE

  16. 过程控制的发展简况 • 手工操作状态（20世纪40年代前后） • 仪表化与局部自动化阶段（50～60年代） • 综合自动化（60-70年代中期）阶段 • 全盘自动化阶段（70年代中期至今）

  17. 仪表化与局部自动化阶段（50～60年代） • 系统结构大多为单输入-单输出的单回路定值控制系统。 • 过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合式仪表。

  18. 基地式仪表 • 一般与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内 • 同时具有检测、控制与显示的功能 • 结构简单、价格低廉、使用方便 • 通用性差，信号不易传递 • 一般应用于简单控制系统中。

  19. 单元组合式仪表 • 将仪表按其功能分成若干单元 • 各个单元之间以统一的标准信号相互联系 • 具有高度的灵活性和通用性，各个单元可以适当组合，也可与计算机等设备配合，组合各种复杂的、新型的控制系统。 • 有气动组合仪表和电动单元组合仪表（QDZ和DDZ仪表）两类。

  20. 气动单元组合仪表（QDZ） • 采用140kPa压缩空气为能源，以20～100kPa标准统一信号输出 • 结构简单、价格便宜、性能稳定、工作可靠、安全防火防爆 • 特别适用于石油、化工等易燃易爆场合

  21. 电动单元组合仪表（DDZ） • 采用0-10mA 或4-20mA标准统一信号 • 体积小、重量轻、安装维护方便、便于计算机接口 • 部分仪表（如DDZ-Ⅲ型）采取了先进的安全防爆措施，能构成本质安全防爆系统，同样能应用于易燃易爆场合。

  22. 综合自动化阶段（60-70年代中期） • 工业生产过程出现了一个车间甚至于一个工厂的综合自动化 • 过程检测控制仪表是单元组合仪表和组装式仪表 • 逐步采用数字计算机以及以微处理器为基础的集散控制系统。

  23. 数字控制仪表 • 积木式结构 • 部分单元采用微电脑技术，可进行数字运算 • 可编程数字调节器（如KMM仪表）是其中最具代表性的单元仪表，特点有： • 内部结构微机化； • 运算数字化； • 编程方法简单； • 自整定、自诊断的功能； • 通讯功能。

  24. 全盘自动化阶段（70年代中期至今） • 实现了全车间、全厂、甚至全企业无人或很少人参与操作管理 • 实现了过程控制最优化与现代化的集中调度管理相结合

  25. 我国过程控制技术的发展 • 50年代末期，主要采用机械式和气动仪表 • 60年代广泛采用Ⅰ型电动单元组合仪表 • 70年代中期，Ⅱ型电动单元组合仪表成为过程检测和控制的主流产品 • 80年代初，开始采用Ⅲ型电动单元组合仪表 ，相继引进了分布式控制系统（DCS）、可编程序控制器（PLC）和工业PC机（IPC）

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