第一章热工自动化基础

1、121-1 1-1 概概 述述3 4 56789101112 13141516171819202122231-1-242526 27 2280( ) ( )sWsWs et-=29( )(1)snKWseT st-=+( )(1)nKWssT s=+30 31 32tD0. 5tD3334( )(1)nKWsT s=+( )1sKWseT st-=+ *( )c35线段在时间轴上的投影CLM= TO Lt= /0. 12242. 93/0. 50. 35CCCTnTTTnttt+淮- +- 2 221()1KW sT sT s=+122TT 36* ()c1* ( )0. 4 * ()ctc=

2、2* ( )0. 8 * ()ctc=1211222122. 16(1. 740. 55)ttTtTTt+ - 1221121. 075(0. 5)2. 16tnttttTn+- + ( )(1)nKWsT s=+371( )(1)naWsT sT s=+1aTtn=211()2( )6aO hnc tp=-1aaUUTtO hO hte= =38391-3 1-3 变送器变送器4041maxxminxmaxyminy变送器kxymaxmin xxmaxmin yyminminminminminmaxminmax)()(yxxkyxxxxyyy4)400(08. 0)(400600420min

3、minTITTI42目的是使变送器输出的上限与测量范围的上限相对应。适用于大范围物理量的测量；正确选择测量范围；xy0 xmaxymaxxy0 x1maxymax43xy0 xmaxymaxxy0 xmaxymaxxmin零点迁移原理图44差压变送器精度为0.5级，量程为 010 Kpa，被测差压范围是610KPa；调整前： 变送器输出最大误差为： 10 x 0.5% = 0.05 Kpa (50 Pa)；调整后（零点迁移，迁移量6KPa，量程为 4 KPa）； 变送器输出最大误差为： 4 x 0.5% = 0.02 Kpa (20 Pa)；451-4 1-4 执行器执行器46474849ma

4、xxminxmaxyminy执行器kxymaxmin xxmaxmin yyminminminminminmaxminmax)()(yxxkyxxxxyyy5055555104 . 0)4(101 . 0104 . 0)4(420104 . 0100 . 2IIP511-5 1-5 常规常规PIDPID调节器调节器5253 ( )( )( )PPU sWsKE s=pK1 )()(teKtup54 5556dtteTutui)(1)0()(1( )IiWsT s=575859 ( )( )( )(0)(0)ddde tdc tu tuTuTdtdt=+=+ ( )DdWsT s= 60( )(

5、 )11DDDdDddKKWsT sWsT sT s=+61 62 63 646566676869707172kkT73iT0dTkkT74kkT75ssTsrt76iT0dT77rtsT789 . 075. 07980 100 minITminDT81ITDT82,OCCBTcCBAB/83OCCBAB/848586871( )( )( )( )pdide tu tKe te t dtTTdt1pK控制量系统的控制偏差比例增益， 与 比例带成倒数关系，即：pK积分时间微分时间880( )( )( )( )(1)kjtkTe t dtTe jde te ke kdtT()e kT( )e k8

6、90( )( )( )( )(1)kdpjiTTu kKe ke je ke kTT0( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jKe ke k90( )u kpiiK TKTpddK TKT91( )( )(1)u ku ku k10(1)(1)( )(1)(2)kdpjiTTu kKe ke je ke kTT0( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jKe ke k92( )( )(1)( )( )2 (1)(2)dpiTTu kKe ke ke ke ke ke kTT( )( )(1)( )( )2 (1)(2)pidu kKe ke kKe

7、 kKe ke ke k( )( )u kv kT93211( )(1)( )( )2 (1)(2)dpiTKe ke ke ke ke ke kTTT( )v k1( )1FFGsT s94( )11( )1pdFiKU sT sE sT sTs2FTT,得到如下的实际PID算式：1212(1)(1)( )( )(1)pKTsT sU sE sTsT s21211( )11( )1T sU sKE sT sTs输出（至调节阀）偏差实际积分时间实际微分时间微分放大系数放大倍数951211pTTKKT12iTTT1 2diTTTT其中96221( )( )1T sD sE sT s22dDdeT

8、DTedtdt22( )(1)( )(1)( )( )D kD ke ke kTD kTe kTT97222() ( )(1)( )(1)( )TT D kT D kT e ke kTe k22222( )(1)( )(1)( )TTTD kD ke ke ke kTTTTTT222222( )(1)( )(1)TTTTD kD ke ke kTTTTTT123( )(1)( )(1)D kD ke ke k222123222,TTTTTTTTTT98211( )( )UsKD sTs2211( )(1)( )u ku kKD kTT2211( )(1)( )Tu ku kKD kT11( )

9、( )u kK D k99121211( )( )( )( )(1)( )Tu ku ku kK D ku kKD kT211( )1( )Tu kKD kT22221222(1)1(1)( )(1)iTTTTTu kKD ke ke kTTTTTTT100图图. PID. PID数字控制器的阶跃响应数字控制器的阶跃响应10110222221222( )(1)1(1)( )(1)iTTTTTu ku kKD ke ke kTTTTTTT ( )( )(1)u ku ku k222(1)(1)(2)u ku ku k(1)(1)(2)D kD kD k( )( )(1)e ke ke k(1)(

10、1)(2)e ke ke k103( )( )u kv kT222212221(1)1(1)( )(1)iTTTTTu kKD ke ke kTTTTTTTT104 在实际使用中，这种基本的 PID控制算法往往还存在着一些缺陷。其中对控制系统影响比较大的一个问题就是积分器的饱和问题。105106 1070( )( )(1)( )( )( )( )( )(1)( )pdkpidjK e kKe ke ke ku kK e kKe jKe ke ke k108109 ( )f e k( )e kf( )e k10( )( ) ( ) ( )kiiju kKe jf e k e kf( )e k1(

11、 )( )( )( )0( )e kBAe kBf e kBe kABAe kAB11010( )( )( )( )( )( )(1)kpidju kK e kKe jf e ke kKe ke k111112( )( )(1)pddK Tuke ke kT ( )( )(1)(1)(2)pddK Tuke ke ke ke kT113dTT图图. .插值法示意图插值法示意图114301( )(1)(2)(3)( )()44je ke ke ke ke ke kj( )( )(1)( )( )(2)( )(3)( )1.50.50.51.54e ke ke ke ke ke ke ke ke

12、kTTTTT1( )3 (1)3 (2)(3)6e ke ke ke kT115图图. 不完全微分不完全微分PID的结构的结构116( )11( )1dpifT sU sKE sTsT s1( )1( )1dpifT sU sKE sTsT s( )( )( )pidUsU sUs低通滤波器的滤波时间常数( )( )1pddfK T sUsE sT s117( )( )( )dfpddu tde tutTK Tdtdt( )(1)( )(1)( )dddfpdukuke ke kukTK TTT( )(1)(1)( )dddukukKe k1,11fpddffTK TTKTTTTT写成微分方程

13、为将其离散化为加以整理得式中118( )( )ddukKe k( )duk(1)duk1dK119图图. .带死区的带死区的PIDPID控制系统控制系统120( )( )( )( )( )0( )( )( )e kr ky ke kBp kr ky ke kB( )e kB( )e kB1211-6 1-6 热工系统的主要热工系统的主要控制方式控制方式122123124125126127128129130131( )( )( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDBDDZTDTDWs WsWs WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws( )( )( )01( )

14、( )BDDZTDWs WsWsWs Ws132( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDDZTDTDWs WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws133( )( )( )( )( )( )( )( )( )1( )( )1( )( )TDBTDDZTDTDWs WsWs Ws WsWsY sX sZ sWs WsWs Ws134( )( )( )( )DZBTDWsWsWs Ws1351( )( )( )1( )( )TDsY sZ sWs Ws11( )( )Y sY s136137138139140141142143144)()()()()()(22sWs

15、WsWsWsWsWfzTdmD)()()()()()(211sWsWsWsWsWsWDfzTmD145146147148 149150 151152 153)(*sWD*DK2*dGdIKRD11212212122*1GrrGGdGdrrIIdGdKGGD1*GKKDD154 1551562)()(rKKsWsKzT开75. 0157222222222)(GrGrdGddGdIKGf158222)(GrKKKsKzT开159 160 1611621631-7 1-7 热工控制系统热工控制系统评价指标评价指标164 165166 133111mmmmmyyyyy 1my3my100101671681690t