武汉理工大学：《调节仪表与过程控制系统》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 单回路过程控制系统

第五章单回路挖侧系统设計 5-1概述 5-2单回路反馈控制系统的组成 5-3单回路控制系统的分析 5-4单回路控制系统的设计 5-5单回路控制系统的参数整定 上一页下一页 返回

5-1 概述 5-2 单回路反馈控制系统的组成 5-3 单回路控制系统的分析 5-4 单回路控制系统的设计 5－5 单回路控制系统的参数整定

§5-1概述 单回路控制系统又称为简单控制系统。虽然简单,但应 用较广;过程控制的基本概念主要是在本章建立的。因此,本 章内容无疑是重点之 ·单回路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。 它能解决大量工业生产中的过程控制问题 其他各种常规复杂控制系统都是以单回路系统为基础发展 起来的。 很多常规复杂系统的整定都利用了单回路系统的整定方法 近来发展起来的计算机控制系统也要用到单回路的知识 上一页下一页 返回

§5-1 概述 • 单回路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。 • 它能解决大量工业生产中的过程控制问题 • 其他各种常规复杂控制系统都是以单回路系统为基础发展 起来的。 •很多常规复杂系统的整定都利用了单回路系统的整定方法 。 • 近来发展起来的计算机控制系统也要用到单回路的知识

5-2单回路控制系统的组成 1、典型例子:见下图 半及 [}3 液位变送器液位控制器 执行器 单回路控制系统是由一个调节器、一个变送 器、一个执行器和被控对象组成。 上一页下一页 返回

5－2 单回路控制系统的组成 3－2－1 液位变送器 液位控制器 执行器 单回路控制系统是由一个调节器、一个变送 器、一个执行器和被控对象组成

2、系统方框图 广文对象 挖制器 定位 我行哥叫以段府翻 则量位 检捡测元伴、变送器 囝a-2单回路克统方框图 3、工作原理 上一页下一页 返回

2、系统方框图 3、工作原理

蒸汽ⅩD TC 调节器 温度测量并将其转换为 TC可接受信号的仪表 冷流体 凝流 换热器温度控制系统 上一页下一页 返回

TC TT 蒸汽 冷流体 凝流 T 换热器温度控制系统 调节器 温度测量并将其转换为 TC可接受信号的仪表

R E|调节器 执行器 对象 TC (气动调节阀) (换能器) Z 测量元件及变送器 TT) 被控对象:换能器 被控变量:被加热介质出口温度T 调节变量:热载体的流量 输入信号:调节变量 输出信号:被控变量 上一页下一页 返回

被控对象： 被控变量： 调节变量： 输入信号： 输出信号： 换能器 被加热介质出口温度T 热载体的流量 被控变量 调节变量 调节器 TC 执行器 （气动调节阀） 对象 （换能器） 测量元件及变送器 （TT） R Z E P Q T

5-3单回路控制系统的调节过程分析 5-3-1平衡状态分析 5-3-2千扰分析 5-3-3调节过程分析 上一页下一页 返回

5-3 单回路控制系统的调节过程分析 5－3－1 平衡状态分析 5－3－2 干扰分析 5－3－3 调节过程分析

5-3-1平衡状态分析 蒸汽D 当流入系统的蒸汽传递给 TC 冷流体的热量,使被加热 物料出口温度维持在所要 求温度上时,设蒸汽的量 和品质不变,冷流体的量 冷流体 和品质也保持不便,则控 制系统处于平衡状态,并 净保持该动态平衡,直至 凝流 有信的扰动量发生,或人 换热器温度控制系统 们对被加热物料出口温度 T有信的要求。 上一页下一页 返回

5－3－1 平衡状态分析 TC TT 蒸汽 冷流体 凝流 T 换热器温度控制系统 当流入系统的蒸汽传递给 冷流体的热量，使被加热 物料出口温度维持在所要 求温度上时，设蒸汽的量 和品质不变，冷流体的量 和品质也保持不便，则控 制系统处于平衡状态，并 净保持该动态平衡，直至 有信的扰动量发生，或人 们对被加热物料出口温度 T有信的要求

蒸汽 5-3-2千扰分析 该系统主要干扰来自: 冷流体 T冷流体流量的变化 冷流体温度的变化 凝流 换热器温度控制系统 蒸汽源不够稳定 蒸汽温度的变化 换能器环境温度的变化 冷流体流量的变化:流量上升,出口温度T下降 冷流体温度的变化:冷流体温度上升,出口温度T上升 蒸汽源不够稳定:蒸汽压力上升导致流量的上升,出口温度T上升 这些干扰一般是随机性质的,无法预知,但当他们最终影响到 出口温度T时,控制系统都能够加以克服 下一页 返回

TC 5－3－2 干扰分析 TT 蒸汽 冷流体 凝流 T 换热器温度控制系统 该系统主要干扰来自： 冷流体流量的变化 冷流体温度的变化 蒸汽源不够稳定 蒸汽温度的变化 换能器环境温度的变化 冷流体流量的变化：流量上升，出口温度T下降 冷流体温度的变化：冷流体温度上升，出口温度T上升 蒸汽源不够稳定：蒸汽压力上升导致流量的上升，出口温度T上升 这些干扰一般是随机性质的，无法预知，但当他们最终影响到 出口温度T时，控制系统都能够加以克服

5-3-3调节过程分析 R E「调节器p「执行器Q对象 TC (气动调节阀) (换能器) Z 测量元件及变送器 (TT) 无论是由于何种原因,何种干扰,只要它的作用使出口温 度T有了变化,控制系统就能通过调节器来克服,使出口 温度T回到原来的平衡状态。 干扰→T个热电阻阻值个温度变送器电流个 7-P√-E↓ 反馈测量值Z↑ 上一页下一页 返回

5－3－3 调节过程分析 干扰 T  热电阻阻值  温度变送器 电流  P  E  反馈测量值 Z  Q  T  调节器 TC 执行器 （气动调节阀） 对象 （换能器） 测量元件及变送器 （TT） R Z E P Q T 无论是由于何种原因，何种干扰，只要它的作用使出口温 度T有了变化，控制系统就能通过调节器来克服，使出口 温度T回到原来的平衡状态