求助,过程控制,PID调节器的正反作用用

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PID正作用和反作用的明确解释
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&&正作用和反作用,自己总结的,适用于初学者,和看不懂别人的解释的。
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过程控制考试试卷
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过程控制考试试卷
官方公共微信过程控制考试答案
控制系统的组成:调节器,变速器,执行器,调节量(手段),被调量(控制目标),被控对象。
控制系统的分类:按照结构分类:前馈,反馈,前馈&反馈。也可以分为开环,闭环。
前馈控制系统:优点:快速,针对可测扰动设计的,抗外扰能力强,主动调节。缺点:开环控制,&设定值,不能保证&。反馈控制系统:优点:能够保证,属于闭环控制,抗内扰能力好。缺点:被动调节,抗干扰能力差。前馈-反馈控制系统:主被动调节相结合,,既具有抗内扰能力又具有抗外扰能力差
自动控制系统品质指标:
性能指标:稳定性,准确性,快速性。
衰减率:φ=-3/Ym1 ;衰减比:=1/Ym3 ;超调量:σ%=1/新%。
稳定性指标参数:φ,,。准确性指标参数:静态偏差,动态偏差1。快速性指标参数:调节时间。
热工对象的典型动态特征基本环节:比例,积分,微分,惯性,二阶震荡,迟延,高阶惯性。
闭环控制系统在定制阶跃扰动下四种响应曲线:非周期过程,衰减震荡,等幅震荡,扩散震荡。
有自平衡对象典型传递函数,特征参数:
传递函数:=(+)&。特征参数:静态增益,惯性时间,迟延时间τ。
无自平衡对象典型传递函数,特征参数:
传递函数:=ε(+)&。
特征参数:飞升速度ε,迟延时间τ。
定性描述典型调节作用:调节作用:;;。
定性描述:基本作用:常与,结合,也可单独作用。表示:比例增益或比例带δ。特点:有差调节,快速。作用影响:&,静态误差&,稳定性&,对定扰,动差&。适用范围:简单系统,要求不高的系统。
定性描述:基本作用:作用于消除静态误差,不能单独使用。表示:积分时间,积分增益。作用影响:&,&,消除静差能力&,稳定性&,震荡&,调节时间&。过小:消除静态误差的能力弱;过大:稳定性差。
定性描述:基本作用:之作用在动态,在静态没有作用。作用于对象惯性跟迟延比较大的系统,有差调节,不能单独作用。目的:改善调节品质,克服惯性和迟延。过小:无作用;过大:抗干扰能力差,容易震荡。表示:微分时间,微分增益。
单回路控制系统的组成:如图
影响单回路控制系统控制品质的因素:对象的动态特性(非线性,大惯性,大迟延,外扰影响),控制策略和控制参数。
单回路控制系统品质指标:准确性(),稳定性(φ),快速性(),其他(τ)。
单回路控制系统对象特性的影响:无影响;增大,则调节过程缓慢,调节周期增大,动差变大,调节难度增加;τ增大,则动差增大;τ越小越好,表示调节的难易程度。
控制系统的整定:实质:通过调整调节器的参数使其特征与被控对象相匹配,以达到最佳的控制效果。只有在系统控制合理,仪表选择得当和安装正确的条件下,调节器参数整定才有意义。
衰减震荡法:置,比例带δ较大,=&,=。投自动。做定制扰动,反复重复,适当的调节δ直至φ=或。记录此时的δ,由曲线求出工作周期(对φ=)或上升时间(对φ=)。查表计算δ,,。整定参数,做定制扰动。细调参数,直至各指标达到满意。做调节量扰动,做复合扰动,验证参数结果。
飞升曲线法(阶跃响应曲线法):手动,做调节量扰动,记录曲线。由曲线计算特征参数,,τ(有自平衡对象)或ε,τ(无自平衡对象)。查表计算参数。输入参数,做定值扰动。细调参数,至各指标达到满意。做调节量扰动,做复合扰动,验证参数结果。
试凑法(经验法):置,比例带δ较大,=&,=。投自动。做定制扰动,反复重复,适当的调节δ直至φ达到满意值。令等于较大值,α=,δ放大倍。做定值扰动,反复操作直到φ,超调量为满意值。微分作用对于慢对象都能一定程度该神调节品质。细调。
典型调节规律的传递函数和使用范围:
四种作用规律:,,,。
:=。适用于简单系统和要求不高的系统。:=(+)。适用于静态偏差比较高的系统。:=(+)。适用于惯性,迟延比较大的系统。:=(+++)。适用于要求无残差的系统。
水位调节:图:
无工作原理:水位&,输出&,疏水门开度&,水位&。即水位变化通过调节疏水门开度使得平衡,保持一定值。扰切换:自动切换到手动本身即为无扰切换。手动切换到自动,则不工作,跟踪输出。切手动的条件:所有进入调节系统的模拟量坏了都应切手动。
信号极性及正反作用的判断:
信号极性::SP:-
正反作用判断:&,即(-)&,希望&,则门开度&,输出&。正作用。
大迟延系统的定义:τ的系统。
大迟延系统危害:反应迟钝,调节不及时,超调严重,当τ&可能出现停产事故,引起系统不
稳定,被调量超过安全限,危及人身安全,影响调节响应时间,是调节品质变差
克服大迟延的方法:微分先行:将微分作用移到反馈回路,以加强微分作用,克服对象惯性和迟延,达到减小超调量的作用。中间反馈:适当配置零极点以改善控制品质。史密斯预估器:预先估计出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿。克服对象惯性和迟延,提高调节品质,但是抗内扰能力下降了,鲁棒性差串级控制系统的三大优点:对二次扰动有很强的克服能力。引入导前信号,改善对象的动态特性,提高调节品质。对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。
设计原则:、副回路参数中时间常数应小,调节通道短,反应灵敏,副信号必须具有导前性、副回路必包含被控对象所受到的主要扰动、副回路工作频率应是主回路的倍,副回路的惯性应是主回路的,、防止调节器积分饱和
串级气温控制系统基本工作原理:
构成:主信号:出口气温,副信号,导前气温,主调节器,副调节器。
主回路:&&&&调节阀&副对象&主对象&。
副回路:&&调节阀&副对象&。
主、副回路关系:主、副回路分工协作。副回路:粗调,快速,提前调节,随动系统,定值输出。主回路:细调,慢速。主回路的输出为副回路的定值,副回路随动。
原理:调节量:调节门。被调量:出口气温。调节门控制出口气温是个慢过程,调节困难。措施:引入导前信号,发生的比主信号快而且与主信号通向。控制方式:串级控制。
工作过程(验证正反作用的过程):
&&(-)&&(正作用)输出&&门&&&
&&(-)&&(反作用)&&&&&
信号极性与正反作用:
,为正;,为负。
&&(-)&&希望&&门&&&正作用
&&(-)&&希望&&门&&&&&&&反作用
汽包水位:过高会导致蒸汽带水进入过热器并在过热器管内结垢,影响传热效率,严重时将引起过热器爆炸。过低会破坏部分水冷壁的水循环,引起水冷壁局部受热而爆管。汽包水位的影响因素:给水流量,蒸汽流量,燃料量。
串级三冲量给水控制系统:基础:串级控制,前馈-反馈控制,比值调节,随动。
组成:三冲量:主信号,副信号,前馈。
控制系统:主:水位控制。副:流量控制。三回路:副回路:&&门&。主回路:&&&门&&。前馈通道:&&&门&。
工作原理:副回路:是一个快速回路,作用:快速消除内扰,快速跟踪流量定值。主回路:从蒸汽流量到给水流量的调节是个粗调,而水位要求细调,校正。前馈:是初定制。作用:使给水流量尽快满足外界负荷的要求,克服虚假水位的影响。
信号极性与正反作用:为正,为负。
&&-&&希望&&门&&&反作用
&&-&&希望&&门&&&&&&&反作用
工作过程(即为验证正反作用的过程):
&反作用&输出&&门&&&
&反作用&输出&&&&-&&&门&&&
虚假水位:虚假水位是不可避免的。危害:增大的初期会使增大,导致减小产生调节错误,负荷改变的初期,产生调节错误,使-不平衡加剧,导致水位波动较大。解决措施:引入蒸汽流量作为前馈。使得=+增大,导致增大抵消虚假水位产生的错误。
燃烧控制系统的任务:维持主蒸汽压力;维持燃料量稳定;保证风煤配比,保证经济燃烧;维持
炉膛负压稳定;维持一次风压;制粉系统;
回路:汽压主回路串级;燃料主回路单回路;送风主回路比值(粗)调节,串级;引风主回路闭环回路前馈
带2校正的&燃料-风量&控制系统结构示意图:
原理:副回路中,将炉膛主控指令经过风煤配比函数产生初定风量设定值。快速保证风煤最佳配比。测得的总风量与总风量设定值经过调节器控制送风机动叶调节总风量。主回路中,用烟气中的氧量校正总风量的设定值,克服煤量测量不准。副回路粗调,主回路细调,主、副回路协作分工。
原则:加煤,应随着变化;改变,不随着变化。
积分饱和定义:调节器由于某种原因(阀门关闭、泵故障)被调量偏差一时无法消除,而调节器还是要试图校正这一偏差,经过一段时间后,调节器将进入深度饱和状态,这一现象称为积分饱和
危害:超调量增大,调节缓慢,反向调节不及时
措施:去掉积分作用
四种调节规律的调节作用
选择原则1、先比例再积分,然后再把微分加、对象时间常数大或者延迟时间长,引入作用,若系统允许偏差,则可以选择调节,系统要求无差,则选,、对象时间常数小,受扰动影响不大,要求无差,则调节(锅炉水位控制)、对象时间常数小,受扰动影响不大,不要求无差,则选调节(除氧气水位控制)、对象时间常数或者延迟很大,受扰动影响也很大,简单控制系统已经不能满足要求,需要采用复杂控制系统(汽温控制系统)
控制器正反作用判断:所谓正反作用,就是指输入作用后,输出的变化方向,当输入增加时,输出也增加,则称正作用,反之则称反作用,具体可由六边形法判断
气开气关的选择:所谓气开式,是指当气体的压力信号增大时,阀门开大;气关式则相反,压力增大时,阀门关小。气开气关调节阀的选择主要是从生产安全的角度和生产工艺要求考虑的,当信号压力中断时,应避免损坏设备和伤害操作人员,如果阀门处于开的位置时危害小,则选择气关式反之气开式
前馈反馈的区别:(1)控制依据:反馈控制的本质是&基于偏差来消除偏差&,前馈控制是&基于扰动消除扰动对被控量的影响&。&& (2)控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生,是一种&不及时&的控制;扰动发生后,前馈控制器及时动作。&& (3)控制结构方面:反馈为闭环控制,存在稳定性问题,即使闭环环节中每个系统都是稳定的,但闭环后稳定与否,还需要进一步分析;前馈属于开环控制,各环节稳定,系统必然稳定。&& (4)校正范围方面:反馈对各种扰动都有校核作用;前馈,只对被校核的前馈扰动有校正作用,其他则没有。(5)控制规律方面:反馈通常是P PI PD PID等典型规律;前馈控制规律较为复杂,不好掌握。
协调控制系统任务:尽快满足外界负荷的要求;保证主要参数稳定
协调控制系统对象:调节量:煤量(),汽机阀门()被调量:实际负荷(功率),主汽压力()
单元机组运行方式:、双手动、炉跟机:机侧手动调工,炉侧自动调压不可投入使用,慢系统,特点:快,波动大、机跟炉:炉侧手动调功,机侧自动调压特点:响应慢,稳定、机炉协调:机炉自动,共同调功调压,即压力偏差信号和功率偏差信号都送到燃料调节和功率调节
气温控制系统对象特点:惯性延迟大,有自平衡,气温控制系统是串级控制系统,因而具有串级控制系统的三大优点(抗内扰,改善动态性能,自适应)
气温控制系统特性:静态特性、动态特性
切手动:或者坏;阀坏;前馈信号坏;正负大(调不过来);正负大(门卡住)
手动:副:跟踪输出或者阀位;主:主调跟踪副信号
报警:任何信号坏质量(&输入);阀位坏;切手动
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