过程控制3 简单控制系统设计

1、 第第3 3章章 简单控制系统的设计简单控制系统的设计简单控制系统设计复习视频n化工生产自动化 -网易公开课 http:/ 1）了解简单控制系统的设计任务及开发步骤；）了解简单控制系统的设计任务及开发步骤； 2 2）熟悉被控过程特性对控制质量的影响，掌）熟悉被控过程特性对控制质量的影响，掌握被控参数、控制参数的设计原则；握被控参数、控制参数的设计原则； 3 3）掌握调节器作用方式的选择）掌握调节器作用方式的选择 简单控制系统的结构与组成简单控制系统的结构与组成指由一个测量变送器、一个控制器、一个控制指由一个测量变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。阀和一个对象所构成的

2、单闭环控制系统。 TC206后续字母表示仪表功能后续字母表示仪表功能第第1位数字表示工段号位数字表示工段号后续数字表示仪表序号后续数字表示仪表序号第第1位字母表示被控参数位字母表示被控参数 LC LT仪表符号标准仪表符号标准3.1 简单控制系统设计概述简单控制系统设计概述控制系统原理方框图控制系统原理方框图给定值给定值测量变送器测量变送器控制器控制器执行器执行器对象对象操作量操作量被控变量被控变量干扰干扰控制器Gc (s)执行器Gv (s)控制通道Gp (s)测量变送Gm (s)设定值 r偏差 e+_控制变量u操纵变量q受控变量y测量值 z扰动 D干扰通道GD (s)+受控对象1. 1. 过程

3、控制系统方案设计的基本要求过程控制系统方案设计的基本要求 生产过程对过程控制系统的要求生产过程对过程控制系统的要求可简要归纳为可简要归纳为安全性、稳定性和经济性三个方面安全性、稳定性和经济性三个方面。 2. 过程控制系统设计的主要内容过程控制系统设计的主要内容 过程控制系统设计包括控制系统过程控制系统设计包括控制系统方案设计方案设计、工工程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定等等四个主要内容。四个主要内容。 其中其中控制方案设计是控制系统设计的核心控制方案设计是控制系统设计的核心。简单控制系统设计简单控制系统设计3.2 控制方案的确定控制方案的确定

4、控制方案的确定主要包括：控制方案的确定主要包括：系统被控参数的选择、测量信息的获取及变送、系统被控参数的选择、测量信息的获取及变送、控制参数的选择、调节规律的选取、调节阀（执行器）的选控制参数的选择、调节规律的选取、调节阀（执行器）的选择和调节器正、反作用的确定等内容。择和调节器正、反作用的确定等内容。 1. 被控参数的选择被控参数的选择被控变量被控变量生产过程中希望借助自动控制保持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。合理选择被恒定值（或按一定规律变化）的变量。合理选择被控变量，关系到生产工艺能否达到稳定操作、保证控变量，关系到生产工艺能否达到稳定操作、保证质量、保

5、证安全等目的。质量、保证安全等目的。被控变量的选择依据：被控变量的选择依据：1)1)、根据生产工艺的要求，找出影响生产的关、根据生产工艺的要求，找出影响生产的关键变量作为被控变量键变量作为被控变量换热器出口温度控制系统：工艺要求出口温度换热器出口温度控制系统：工艺要求出口温度为定值。那么设计的控制系统就应以出口温度为被控为定值。那么设计的控制系统就应以出口温度为被控变量。变量。2)、当不能用直接工艺参数作为被控变量时，、当不能用直接工艺参数作为被控变量时，应选择与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺应选择与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺参数作为被控变量。参数作为被控变量。精馏工艺是利用被

6、分离精馏工艺是利用被分离物中各组分的挥发温度不同，物中各组分的挥发温度不同，将各组分分离。但是，没有将各组分分离。但是，没有合适的仪表在线检测馏出物合适的仪表在线检测馏出物的纯度，则不能直接作为被的纯度，则不能直接作为被控变量。控变量。塔内压力和塔内温度都塔内压力和塔内温度都对馏出物纯度有影响对馏出物纯度有影响苯苯甲苯甲苯苯苯甲苯甲苯 3)3)、被控变量必须有足够大的灵敏度、被控变量必须有足够大的灵敏度被控变量必须灵敏，容易被测量。被控变量必须灵敏，容易被测量。4)、选择被控变量时，必须考虑工艺合理性选择被控变量时，必须考虑工艺合理性上例中，选择塔内温度作被控变量，就是考上例中，选择塔内温度作

7、被控变量，就是考虑了工艺上，塔内压力是最佳分离效率控制系统的虑了工艺上，塔内压力是最佳分离效率控制系统的被控变量。被控变量。上例中，若塔顶、塔底的产品纯度都分别设上例中，若塔顶、塔底的产品纯度都分别设置温控系统，会相互干扰，存在关联。因此，若采置温控系统，会相互干扰，存在关联。因此，若采用简单控制系统，只能设置一个温控系统，保证塔用简单控制系统，只能设置一个温控系统，保证塔顶或塔底一端的产品质量。顶或塔底一端的产品质量。控制变量控制变量: 把用来克服干扰对被控变量的影响，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为实现控制作用的变量称为控制变量控制变量或或操纵变量操纵变量。最常见的操

8、纵变量是介质的流量，也有以转速、最常见的操纵变量是介质的流量，也有以转速、电压等作为操纵变量的。电压等作为操纵变量的。 LC LTh2 控制变量的选择控制变量的选择控制变量的选择控制变量的选择控制变量的确定控制变量的确定被控变量选定以后，应对工艺进行分析，找出被控变量选定以后，应对工艺进行分析，找出所有影响被控变量的因素。在这些变量中，有些是所有影响被控变量的因素。在这些变量中，有些是可控的，有些是不可控的。可控的，有些是不可控的。q在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控变量影响显著且便于控制的变量，作为控制变量；变量影响显著且便于控制的变量，作为控制

9、变量；q其它未被选中的因素则视为系统的干扰。其它未被选中的因素则视为系统的干扰。被控变量被控变量影响变量影响变量1过程（通道）静态特性对控制品质的影响过程（通道）静态特性对控制品质的影响如图所示为单回路控制系统的等效框图。如图所示为单回路控制系统的等效框图。Gc(s) 控制器的传递函数；控制器的传递函数；Go(s) 广义控制通道（包括执行器和变送器）的传递函数；广义控制通道（包括执行器和变送器）的传递函数；Gf(s) 扰动通道的传递函数。扰动通道的传递函数。 Gc(s) Gf(s) Go(s)X(s)Y(s)F(s) 1. 过程特性对控制质量的影响过程特性对控制质量的影响0( )( )( )1

10、( )( )fcGsy sF sGs Gs0( )( )( )1( )( )fcG sy sF sG s G scfstKKKssytyy001)(lim)(lim)(,1)(SSF若1). 干扰通道特性对控制质量的影响干扰通道特性对控制质量的影响( )(1)( )( )( )1( )( )(1)(1)(1)ffocoofocfG sK Tsy sy sF sG s G sTsT sK K T s 扰动通道的增益对控制品质的影响n当干扰是幅值为F的阶跃信号cfKKFKye01)()(结论：控制通道的放大系数K0越大，系统的余差越小。 控制通道的放大系数K0还可通过Kc加以补偿。 Kc越大，余差

11、越小。 扰动通道的增益F越大，对余差的影响越大。仿真至1.5 黑线(1)、扰动通道Kf对控制品质的影响(2)、时间常数对控制质量的影响f( )(1)Y(s)( )( )1( ) ( )(1)(1)(1)ffocoofocfG sK TsF sF sG sG sTsTsKK Ts 干扰通道的惯性因子（干扰通道的惯性因子（Tf s+1）使干扰作用）使干扰作用的的影响缓慢。影响缓慢。vTf 越大越大( (滤波作用越强滤波作用越强) )，干扰对被控变量的影，干扰对被控变量的影响越缓慢，越有利于控制。响越缓慢，越有利于控制。 v干扰进入系统的位置离被控变量检测点越远，干扰进入系统的位置离被控变量检测点越

12、远，则则Tf 越大，控制时最大偏差越小。越大，控制时最大偏差越小。,5,7,10到黑线时间常数对控制质量的影响,1,2到红线(3)、扰动通道的时滞对控制质量的影响(4)、扰动进入系统位置的影响n当扰动F的幅值和形式相同时，进入系统的位置越远离被控变量（或越靠近操作变量），扰动对控制系统被控变量的影响越小。因为扰动进入位置越远离被控变量，相当于等效时间常数越大或扰动通道的滤波环节越多，扰动对被控变量的影响越小。010203020101f321000G (s)G (s)G (s)G ( )G (s)( )Y ( )( )( )( )1( )( )1( )( )1( )( )cccsGssF sF

13、sF sG s G sG s G sG s G svcckksTsTsTsTsTsGsGsGsGsGsfsy) 1)(1)(1() 1)(1()()()()(1)()()(030201030203020101111)(00sTsGiivcckksG)(vcckksTsTsTsTsGsGsGsGsGsGsfsy) 1)(1)(1() 1()()()()(1)()()()(0302010303020102012vcckksTsTsTsGsGsGsGsGsGsGsfsy) 1)(1)(1(1)()()()(1)()()()()(0302010302010302013，超调量零点(2) (2) 干扰通

14、道干扰通道 的影响的影响fT由式由式2可知，可知， )(sGf为惯性环节，对干扰为惯性环节，对干扰 )(sF具有具有“滤波滤波”作用，作用， fT越大，越大，“滤波滤波” 效果越明显，因此干扰通道的时间常数越大，干扰对被控参数的动态影响就越效果越明显，因此干扰通道的时间常数越大，干扰对被控参数的动态影响就越小，因而越有利于系统控制质量的提高。小，因而越有利于系统控制质量的提高。 f(3) (3) 干扰通道干扰通道 的影响的影响f由式由式3可知，可知， 的存在，仅仅使干扰引起的输出推迟了一段时间的存在，仅仅使干扰引起的输出推迟了一段时间 f因此，因此，f的存在并不影响系统的控制质量。的存在并不影

15、响系统的控制质量。(4) 干扰进入系统位置的影响干扰进入系统位置的影响因此干扰进入系统的位置越远离被控参数，对系统的动态控制质量越有利。因此干扰进入系统的位置越远离被控参数，对系统的动态控制质量越有利。从静态看，这会使干扰引起被控参数偏离给定值的偏差相对增大，从静态看，这会使干扰引起被控参数偏离给定值的偏差相对增大，这对系统的控制品质又是不利的。因此需要权衡它们的利弊。这对系统的控制品质又是不利的。因此需要权衡它们的利弊。 fK(1)干扰通道干扰通道 的影响：的影响：fK越大，由干扰引起的输出也越大，被控参数偏离给定值就越多。越大，由干扰引起的输出也越大，被控参数偏离给定值就越多。在系统设计时

16、应尽可能选择静态增益在系统设计时应尽可能选择静态增益 fK小的干扰通道，以减小干扰对被控参数小的干扰通道，以减小干扰对被控参数的影响。的影响。无法被改变时，应当增强控制作用或采用干扰补偿的方法。无法被改变时，应当增强控制作用或采用干扰补偿的方法。fK干扰通道特性对控制质量的影响总结干扰通道特性对控制质量的影响总结: 2)、调节通道动特性的影响对象的自平衡性：具有自平衡的对象，控制性能佳无自平衡的对象，控制性能差。coocstKKRKKssytyy1)(lim)(lim)(0RKKyRec011)()(1)、调节通道的增益对控制品质的影响n在Kc一定的条件下，Ko越大，控制作用越强，克服扰动的能

17、力就越强，余差越小。n同时，Ko越大，被控参数对控制作用的反应就越灵敏，响应越迅速。n但Kc一定， Ko越大，意味着系统的静态开环增益越大，对系统的闭环稳定性越不利。n闭环总放大倍数的稳定是控制系统稳定的前提，因此，KoKc的乘积应保持恒定。n选择操作变量时，应考虑Ko：大、稳。时间常数大，反映速度慢，需要较长的过渡时间常数大，反映速度慢，需要较长的过渡过程时间，但过程平稳；过程时间，但过程平稳；时间常数小，反映快，过渡过程时间相应减时间常数小，反映快，过渡过程时间相应减小；小；时间常数过小，容易引起振荡和超调。时间常数过小，容易引起振荡和超调。(2)、调节通道的时间常数对控制品质的影响(3)

18、、调节通道时滞对动态性能的影响n纯滞后的存在，超调量将会增加，调节质量将会恶化。n调节通道纯滞后越大，这种现象就越严重，调节质量也就越坏。实际生产过程中，广义被控过程可近似看成由几个一阶惯性环节串联而成。实际生产过程中，广义被控过程可近似看成由几个一阶惯性环节串联而成。以三阶为例以三阶为例 ) 1)(1)(1()(32100sTsTsTKsG相应的临界稳定增益相应的临界稳定增益 KK为为3113122332212TTTTTTTTTTTTKK的大小完全取决于的大小完全取决于 KK1T2T3T三个时间常数的相对比值三个时间常数的相对比值 可以证明：可以证明：时间常数相差越大，临界稳定的增益则越大，

19、这对系统的稳定性是时间常数相差越大，临界稳定的增益则越大，这对系统的稳定性是 有利的。有利的。 也就是说：也就是说：在保持稳定性相同的情况下，时间常数错开得越多，系统开环增益在保持稳定性相同的情况下，时间常数错开得越多，系统开环增益 就允许增大得越多，因而对系统的控制质量就越有利。就允许增大得越多，因而对系统的控制质量就越有利。系统传函为：系统传函为：(4) 控制通道时间常数匹配的影响控制通道时间常数匹配的影响(4)、控制通道的时间常数匹配问题干扰通道干扰通道控制通道控制通道K（放大倍数）（放大倍数）小，越小越好小，越小越好尽可能地大尽可能地大T（时间常数）（时间常数）大，越大越好大，越大越好

20、适当地小适当地小（纯滞后）（纯滞后）无关无关小，越小越好小，越小越好 总结：总结： 控制参数的确定控制参数的确定1) 选择结果应使控制通道的静态增益选择结果应使控制通道的静态增益 0K尽可能大，时间常数尽可能大，时间常数 0T选择适当。选择适当。 2) 控制通道的纯时延时间控制通道的纯时延时间 0应尽可能小应尽可能小, 0T0和和的比值一般应小于的比值一般应小于0.3。 3) 干扰通道的静态增益干扰通道的静态增益 fK应尽可能小；时间常数应尽可能小；时间常数 fT应尽可能大，其个数应尽可能大，其个数尽可能多；扰动进入系统的位置应尽可能远离被控参数而靠近调节阀。尽可能多；扰动进入系统的位置应尽可

21、能远离被控参数而靠近调节阀。这样选择对抑制扰动对被控参数的影响均有利。这样选择对抑制扰动对被控参数的影响均有利。 4) 当广义被控过程由几个一阶惯性环节串联而成时，应尽量设法使几个时间当广义被控过程由几个一阶惯性环节串联而成时，应尽量设法使几个时间常数中的最大与最小的比值尽可能大，以便尽可能提高系统的可控性。常数中的最大与最小的比值尽可能大，以便尽可能提高系统的可控性。5) 在确定控制参数时，还应考虑工艺操作的合理性、可行性与经济性等因素在确定控制参数时，还应考虑工艺操作的合理性、可行性与经济性等因素 选择调节参数应尽量使调节通道的( )A干扰通道时间常数尽可能小 B.控制通道放大系数适当大

22、C. 控制通道时间常数适当小 D.控制通道纯滞后时间尽量小 E. 干扰进入的位置离被调量测量点近一些。 控制参数选择的控制参数选择的一般性原则一般性原则控制（操纵）变量的选择控制（操纵）变量的选择 实际上，被控变量与操纵变量是要求一起综合考虑的。操纵变量选择应该遵循一些原则：（1）操纵变量必须是工艺上允许调节的变量（2）操纵变量应该是系统中所有被控对象的输入变量中对被控变量影响最大的一个，控制通道的放大倍数K要尽量大，时间常数T适当小，滞后时间尽量小。 （3）不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量，以免产量受到波动。 如对于换热器，通常选择蒸汽流量作为操纵变量。如果不控制蒸汽流量，而是控制冷流

23、体的流量，理论上可以使得出口温度稳定，但冷流体流量是生产负荷，一般不宜进行控制。1) 当广义过程控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分调节；当当广义过程控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分调节；当工艺容许有静差时，应选用工艺容许有静差时，应选用PD调节；当工艺要求无静差时，应选用调节；当工艺要求无静差时，应选用PID调节；调节； 2) 当广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许有静差当广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许有静差时，应选用时，应选用P调节；调节； 3) 当广义过程控制通道时间常数较小，负荷变化不大，但工艺要求无静差时，

24、当广义过程控制通道时间常数较小，负荷变化不大，但工艺要求无静差时，应选用应选用PI调节，调节， 4) 当广义过程控制通道时间常数很大、且纯滞后也较大、负荷变化剧烈时，简当广义过程控制通道时间常数很大、且纯滞后也较大、负荷变化剧烈时，简单控制系统则难以满足工艺要求，应采用其他控制方案；单控制系统则难以满足工艺要求，应采用其他控制方案； 5) 若将广义过程的传递函数表示为若将广义过程的传递函数表示为 1)(0000sTeKsGs时，则可根据时，则可根据 00T的比值来的比值来选择调节规律：选择调节规律：当当2 . 000T时，可选用时，可选用P或或PI调节规律；调节规律；当当 0 . 12 . 0

25、00T时，可选用时，可选用PID调节规律；当调节规律；当 0 . 100T时，应采用其他控制方式。时，应采用其他控制方式。 3. 调节规律的选择原则调节规律的选择原则1调节阀工作区间的选择调节阀工作区间的选择 正常工况下，调节阀的开度应在正常工况下，调节阀的开度应在15%85%区区 间。据此原则计算、确定控制阀的口径尺寸。间。据此原则计算、确定控制阀的口径尺寸。2调节阀的流量特性选择调节阀的流量特性选择 按补偿对象特性的原则选取。按补偿对象特性的原则选取。3调节阀的气开、气关作用方式选择调节阀的气开、气关作用方式选择 按控制信号中断时，保证生产设备安全的原则按控制信号中断时，保证生产设备安全的

26、原则确定。确定。4 执行器的选择执行器的选择负反馈控制系统的控制作用对被控变量的影响负反馈控制系统的控制作用对被控变量的影响应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定值。为了保证负反馈，必须正确变量值回复到给定值。为了保证负反馈，必须正确选择调节器的正反作用。选择调节器的正反作用。给定值给定值测量变送器测量变送器控制器控制器执行器执行器对象对象操作量操作量被控变量被控变量干扰干扰5 调节器正调节器正/反作用方式的选择反作用方式的选择调节器正反作用的确定原则调节器正反作用的确定原则: 保证系统构成负反馈保证系统构成负反馈, 即即:n构

27、成系统开环传递函数静态增益的乘积必须为正构成系统开环传递函数静态增益的乘积必须为正 00cvmKKKKnOR: 闭合回路中有奇数个反作用环节闭合回路中有奇数个反作用环节 (调节规律和比较器作为一个环节调节规律和比较器作为一个环节)。闭合回路中有奇数个反作用环节闭合回路中有奇数个反作用环节偏差偏差控制器控制器执行器执行器对象对象变送器变送器给定值给定值被调参数被调参数干扰干扰测量值测量值正作用正作用反作用反作用正作用正作用正作用正作用偏差偏差控制器控制器执行器执行器对象对象变送器变送器给定值给定值被调参数被调参数干扰干扰测量值测量值反作用反作用正作用正作用正作用正作用正作用正作用首先根据生产工艺

28、要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定 vK的正负；的正负； 然后根据被控过程特性确定其属于正、反哪一种类型，以确定然后根据被控过程特性确定其属于正、反哪一种类型，以确定 Ko的正负；的正负； 最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积必须为正这一原则确定最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积必须为正这一原则确定调节器调节器 CK正负，进而确定调节器的正反作用类型。正负，进而确定调节器的正反作用类型。 调节器正反作用类型的确定方法调节器正反作用类型的确定方法例例1：加热炉出口温度控制系统：加热炉出口温度控

29、制系统负反馈验证：负反馈验证：设某时刻燃料压力设某时刻燃料压力燃料流量燃料流量炉温炉温出料温度出料温度TC输入输入 TC输出输出阀关小阀关小炉温炉温出料温度出料温度反反正正正正TTTC燃料燃料出料出料 例例2： 液位控制系统，工艺要求防止气源突然断气时，阀液位控制系统，工艺要求防止气源突然断气时，阀门自动关闭，物料全部流走门自动关闭，物料全部流走 。负反馈验证：负反馈验证：设某时刻进料量设某时刻进料量液位液位LC输入输入LC输出输出阀开大阀开大出料量出料量液位液位正正正正反反在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定测

30、量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了，不能任意改变。只能通过控制器参数的工程了，不能任意改变。只能通过控制器参数的工程整定，来调整控制系统的稳定性和控制质量。整定，来调整控制系统的稳定性和控制质量。控制器参数的整定控制器参数的整定，就是按照已定的控制方，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。具体案，求取使控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的控制器比例度来说，就是确定最合适的控制器比例度P、积分时、积分时间间TI，和微分时间，和微分时间TD。6. 调节器的参数整定调节器的参数整定如图是奶粉生产工艺中的喷雾式干燥设备。此如图是奶粉生产工艺中的喷雾式干燥设

31、备。此工艺要求保证奶粉含水量在工艺要求保证奶粉含水量在2%2.5%。已浓缩的奶液从储已浓缩的奶液从储槽流下，经过滤后从干槽流下，经过滤后从干燥器顶部喷出。干燥空燥器顶部喷出。干燥空气被加热后经风管吹入气被加热后经风管吹入干燥器。滴状奶液在热干燥器。滴状奶液在热风中干燥成奶粉，并被风中干燥成奶粉，并被气流带出干燥器。气流带出干燥器。7. 单回路控制系统设计实例单回路控制系统设计实例控制方案设计控制方案设计1 ) 被控参数选择被控参数选择按工艺要求应首选奶粉含水量为被控变量，但按工艺要求应首选奶粉含水量为被控变量，但此类在线测量仪表精度低、速度慢。此类在线测量仪表精度低、速度慢。试验发现，奶粉含水

32、试验发现，奶粉含水量与干燥器出口温度之间量与干燥器出口温度之间存在单值关系。出口温度存在单值关系。出口温度稳定在稳定在1502，则奶粉，则奶粉含水量符合含水量符合2%2.5% 。因此选干燥器出口流体温因此选干燥器出口流体温度为被控变量。度为被控变量。2) . 控制变量选择控制变量选择影响干燥器出口奶粉流体温度的主要影响干燥器出口奶粉流体温度的主要可控可控因素因素有：有：乳液流量变化乳液流量变化 f1 旁路空气流量变化旁路空气流量变化 f2 加热蒸汽流量变化加热蒸汽流量变化 f3 若分别以这三个变量若分别以这三个变量为控制变量，可以得到三为控制变量，可以得到三个不同的控制方案。个不同的控制方案。

33、 f2 f1 f3 影响量作用的位置不同：影响量作用的位置不同：f3蒸气流量蒸气流量f2旁路冷风流量旁路冷风流量f1乳液流量乳液流量 热交换器热交换器T=100, T=100送风管道送风管道 =3干燥器干燥器 Go f2 f1 f3 乳液流量变化乳液流量变化f1的作的作用通道最短；旁路空气流用通道最短；旁路空气流量变化量变化f2的作用通道增加了的作用通道增加了3秒的滞后；加热蒸汽流量秒的滞后；加热蒸汽流量变化变化f3的作用通道又增加了的作用通道又增加了两个两个100秒的双容滞后。秒的双容滞后。q调节方案：调节方案：方案方案1：取乳液流量取乳液流量为控制变量（调节阀为控制变量（调节阀1） v控制

34、通道最短控制通道最短f3f2f1 热交换器热交换器送风管道送风管道干燥器干燥器调节阀调节阀1调节器调节器变送器变送器ry方案方案2：取旁通冷风流取旁通冷风流量为控制变量（调节阀量为控制变量（调节阀2）v由于有送风管路的传由于有送风管路的传递滞后存在，较方案递滞后存在，较方案1多一多一个纯滞后环节个纯滞后环节=3sf3f2f1 热交换器热交换器风管风管干燥器干燥器调节阀调节阀2调节器调节器变送器变送器ryv热交换器为双容特热交换器为双容特性，因而调节通道又多性，因而调节通道又多了两个容量滞后，时间了两个容量滞后，时间常数都是常数都是T = 100秒。秒。 方案方案3：取蒸汽流量取蒸汽流量为控制变

35、量（调节阀为控制变量（调节阀3）f3f2f1加热器加热器风管风管干燥器干燥器调节阀调节阀3调节器调节器变送器变送器ryq 控制方案的判别：控制方案的判别： 从控制效果考虑，方从控制效果考虑，方案案1的调节通道最短，控制的调节通道最短，控制性能最佳；方案性能最佳；方案2次之，方次之，方案案3最差。但从工艺合理性最差。但从工艺合理性考虑，方案考虑，方案1并不合适。并不合适。因为乳液量应按该装置的最大生产能力控制，且因为乳液量应按该装置的最大生产能力控制，且在浓缩乳液管道上装调节阀，容易使调节阀堵塞而影在浓缩乳液管道上装调节阀，容易使调节阀堵塞而影响控制效果。因此，选择方案响控制效果。因此，选择方案

36、2比较合适。即：将调比较合适。即：将调节阀装在旁通冷风管道上。节阀装在旁通冷风管道上。3). 检测仪表、调节阀及调节器调节规律选择检测仪表、调节阀及调节器调节规律选择选用选用DDZ-型仪表，具体过程如下：型仪表，具体过程如下：1）测温元件及变送器的选择）测温元件及变送器的选择 选用选用热电阻热电阻温度计。采用三线制接法，并配用温度变送器温度计。采用三线制接法，并配用温度变送器2）调节阀的选择）调节阀的选择 选用选用气关式气关式调节阀；根据过程特性与控制要求选用对数流调节阀；根据过程特性与控制要求选用对数流 量特性的调节阀量特性的调节阀3）调节器的选择）调节器的选择 选用选用PI或或PID控制规律。由于调节阀为控制规律。由于调节阀为气关式气关式，故，故 为为负负；当给被控过程输入的空气量增加时，干燥器的温度降低；当给被控过程输入的空气量增加时，干燥器的温度降低，故，故 为为负负；测量变送器的；测量变送器的 通常为通常为正正。为使整个系统。为使整个系统中各环节静态放大系数的乘积为中各环节静态放大系数的乘积为正正，则调节器的，则调节器的 应为应为正正，故选用，故选用反作用调节器反作用调节器。 vK0KmKcK调节阀调节阀热交换器热交换器鼓风机鼓风机产品产品干燥器干燥器