过程装备控制技术及应用第二章之2单回路系统

控制器(LC或TC)执行器（控制阀）被控对象（液位储槽或换热器）测量、变送环节（LT或TT）被控变量（液位或温度）干扰偏差设定值＋－广义对象简单控制系统方块图载热体冷流体换热器温度控制系统常见的两种简单控制系统：选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述2.2.2自动控制的目的及被控变量的选择明确控制目的使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预定规律变化）分析生产工艺“关键”变量：对产品的产量、质量以及生产过程的安全具有决定作用的变量确定被控变量两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的变量做为间接控制指标。选择被控变量选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述

要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。

应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制系统的被控变量有关联（耦合)关系。

滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。

灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。

成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内仪表产品现状。被控变量选择的一般原则

选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述控制变量与干扰变量

2.2.3对象特性对控制质量的影响及控制变量的选择Q入T入X入QZFTH被控变量TD影响塔顶温度的各种输入示意图被控对象原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入作为控制变量后，其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。

选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述控制通道干扰通道干扰变量控制变量被控变量干扰作用与控制作用之间的关系

被控对象控制质量系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期对象特性系统的输入输出关系分为对象静态性质和对象动态性质考察对象特性对控制质量的影响，用以选择控制变量对象特性对控制质量的影响选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述放大系数绝对放大系数YXY/(YMAX-YMIN)X/(XMAX-XMIN)

相对放大系数控制通道的稳态特性由控制通道放大系数K0表征从控制有效性考虑，K0应适当的大一些

干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数Kf表征希望Kf小一些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小控制变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可控变量作为控制变量。

对象稳态性质对控制质量的影响选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述对象动态性质对控制质量的影响控制通道时间常数T0控制通道滞后时间τ0

T0小一点好，不能过大，否则会使控制变量的校正作用迟缓，超调量增大，过渡时间增长

在选择控制变量构成控制回路时，应尽量避免控制通道纯滞后τ0的存在，无法避免时应使之尽可能小。A:无纯滞后时的校正作用B:有纯滞后时的校正作用C:不受控下的输出曲线D:无纯滞后时的输出曲线E:有纯滞后时的输出曲线选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述干扰通道时间常数TfTf越大越好，干扰对被控变量的影响越缓慢，越有利于改善控制质量

干扰通道纯滞后τf的影响无纯滞后有纯滞后干扰通道滞后时间τf

干扰通道的纯滞后τf不会影响控制质量

控制变量的选择原则

选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述

控制变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。控制变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。为此，应通过合理选择控制变量，使控制通道的放大倍数适当大、时间常数适当小(但不宜过小，否则易引起振荡)、纯滞后时间尽量小。为使其他干扰对被控变量的影响尽可能小，应使干扰通道的放大系数尽可能小、时间常数尽可能大。在选择控制变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性。一般说来不宜选择生产负荷作为控制变量，因为生产负荷直接关系到产品的产量，是不宜经常波动的。物料平衡除外！应尽量使干扰作用点靠近调节阀处被选择的控制变量应对装置中其它控制系统的影响和关联较小选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述根据稳态性质选择控制变量

薄板冷却器热物料冷物料TTFTLC液氨液氨PT气氨气氨液氨储罐氨直冷式薄板冷却系统示意图被控变量：物料出口温度待选的控制变量：

热物料温度热物料的流量液氨的流量气氨的回气压力热物料流量F对冷物料出口温度T的放大系数为：

气氨回气压力P对冷却器物料出口温度T的放大系数为：

根据动态性质选择控制变量乳化物高位槽过滤器12WWW3蒸汽空气产品GW(S)GQ(S)GP(S)T1T2GF(S)工艺要求在保证产品含水率合格的前提下，保证最大产量。

被控变量产品含水率－>干燥温度T1

影响被控变量的主要输入变量乳化物流量fw

旁路空气流量fQ

加热蒸汽压力流量fp

选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述2.2.4测量滞后对控制质量的影响及测量信号的处理测量滞后对控制质量的影响测量元件时间常数的影响

测量元件纯滞后时间的影响

τ0

＝

ι1

ι2

V1

V2

+一般是由于测量元件安装位置引起的

选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述

选择快速测量元件。

正确选择测量元件的安装位置。在自动控制系统中，以温度测量元件和成分分析的取样装置所引起的测量滞后为最大。通常测量单元件应选择在最具代表性，响应最灵敏、最迅速的位置安装，应避免将其安装在死角或易挂料结焦的地方。分析取样则应在温度比较稳定，离设备较近之处，尽量减小纯滞后。

正确使用微分器。正确使用微分器，合理引入微分特性的超前作用，对克服测量滞后，改善控制质量是一种有效的方法。。

(TdS+1)KmTmS+1Y(S)Z(S)U(S)测量、变送装置与微分器连接示意图克服测量滞后的几种方法选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述测量信号的处理

滤波：克服随机干扰信号

中位值滤波算术平均滤波递推平均滤波加权递推平均滤波一阶惯性滤波

线性化处理1TS+1输入输出一阶惯性低通滤波环节选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述2.2.5

负荷变化对控制质量的影响及调节阀的选择

负荷变化使得被控对象特性发生变化，对控制质量产生影响。可以通过选择不同结构的调节阀，利用调节阀的流量特性来克服负荷变化带来的影响。原理：利用调节阀的放大系数的变化来补偿控制对象放大系数的变化，使广义对象的放大系数基本保持不变或近似不变，从而达到较好的控制效果基本的控制规律调节器执行器对象传感器、变送器+－SPxzeuqyf

在该控制系统中，被控变量由于受扰动f（如生产负荷的改变，上下工段间出现的生产不平衡现象等）的影响，常常偏离给定值，即被控变量产生了偏差：

控制器接受了偏差信号e后，按一定的控制规律使其输出信号u发生变化，通过执行器改变操纵变量q，以抵消干扰对被控变量y的影响，从而使被控变量回到结定值上来。问题：被控变量能否回到给定值上，或者以什么样的途径、经过多长时间回到给定值上来？这不仅与被控对象特性有关，而且还与控制器的特性有关。只有熟悉了控制器的特性，才能达到自动控制的目的。2.2.6

控制规律的选择调节规律调节器产生控制信号的作用叫作调节作用。调节作用所遵循的数学规律称为调节规律（又叫作调节器特性）。调节器特性：输出信号与输入信号之间随时间变化的关系。U——输出。调节器送往调节阀的信号e——偏差，数值上等于测量值减给定值调节规律：非连续——位式连续——PROPORTION/INTEGRAL/DERIVATION控制规律f（·）＋－z(t)x(t)e(t)u(t)控制规律：控制器的输出信号随输入信号(偏差)变化的规律也称为调节规律强调：如果

，则控制器称正作用控制器；反之，，则称反作用控制器基本控制规律：位式控制（双位控制较常用）比例作用(Proportional)

积分作用(Intergral)

微分作用(Derivative)工业上（最）常用的控制规律：双位控制纯比例控制P

比例积分控制PI

比例微分控制PD

比例积分微分控制PID。

一个控制系统主要包括二类基本环节：调节器和广义对象。广义对象在控制系统中属于固定因素，当系统设计好以后，广义对象特性也就被确定下来；在整个控制系统中的控制作用主要是通过调节器来实现的，而调节器真正实现控制的本质在于选择合适的调节规律。不同的控制规律适应不同的生产要求，必须根据生产要求来选用适当的控制规律。如选用不当，不但不能起到好的作用，反而会使控制过程恶化，甚至造成事故。基本的控制规律双位控制是自动控制系统中最简单也很实用的一种控制规律，调节器输出只有2个固定的数值，即只有2个极限位置，其基本的控制规律可描述为：－x(t)z(t)e(t)p(t)+pmaxpmin

这是一种理想的双位控制，请问这种理想的双位控制策略能否直接由于实际工业现场的控制？双位控制双位控制控制器罐压力变送器排放电磁阀例如：某压力控制系统，控制设定值为100KPa，当罐内压力刚好达到100KPa时，调节器输出为0，电磁阀关；罐内压力稍稍大于100KPa时，调节器输出为1，电磁阀开，排除气体降低系统压力，此时罐内压力马上又小于设定值100KPa，电磁阀关，内部压力马上又会重新升高，大于100KPa，调节器输出为1，电磁阀开······，这样调节器输出在0与1之间不断变化，电磁阀也在“开”和“关”二个状态上不停的动作。

这种现象在实际工业系统中是绝对不允许的，因为任何一种设备都有一定的使用寿命，电磁阀的使用寿命一般在10万～50万次。

任何正常工作的仪表都是根据输入变化之后输出才会有动作的。而所有的仪表都会有它的不灵敏区（程度不同而已）。在仪表的不灵敏区内，输入信号已经给出，但仪表的输出并不会立即变化。这种现象即我们在前面提到的滞后现象。 如果把仪表的不灵敏区人为扩大，即称为仪表的中间区。 日本控制工程专家绪方胜彦是这样定义中间区的：开、关动作之前，误差信号的变化范围。双位控制双位控制（有中间区）如果把双位特性调整为：带中间区的双位调节

－x(t)z(t)e(t)u(t)+umaxumin△u

显然，中间区的存在使得执行机构的动作周期加大，被控变量的变化范围更大，但设备动作的周期也更大。如果工艺允许，这样既延缓了设备的寿命，同样也可以满足工艺要求。这就是工业上经常采用具有双位调节规律控制被控对象的原因。双位控制——总结由于位式控制的执行器是从一个固定位置到另一个固定位置所以整个系统不可能保持在一个平衡状态被控变量总在设定值的附近波动，其过渡过程是持续的等幅振荡滞回区间的大小影响振荡频率。振荡频率低，控制质量差；振荡频率高，影响执行器的使用寿命。

位式控制的特点：简单、过渡过程是振荡的位式控制的适用范围：时间常数大纯滞后小负荷变化不大也不激烈控制要求不高。u纯比例控制PO

由此可见，在该控制系统中，阀门开度的改变量与被控变量(液位)的偏差值成比例，这就是比例控制规律，其输出信号的变化量与输入信号(指偏差，当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量)的变化量之间成比例关系，这种控制规律称为“纯比例控制”

纯比例控制也是一种最基本的控制规律，从上面这个例子可以看出来，纯比例控制至少能克服位式控制振荡、不稳定的缺点。O比例调节规律表达式：比例调节规律或u0是偏差e=0时的调节器的稳定输出值KP是调节器的比例增益或放大倍数（与对象增益的区别）KPu(t)e(t)z(t)+_x(t)e(t)u(t)比例作用的特点：1、控制及时。一旦偏差不为0，调节器的输出即刻发生改变。2、KP

表征比例作用的强弱。KP

增大，比例作用增强。3、克服干扰作用以后有余差。比例增益KP是比例调节器输出变化量u与偏差e之比：比例增益KP和比例度

KP越大，比例作用越强，KP越小比例作用越弱。但是，在工业现场，一般都习惯于用比例度来表示比例作用的强弱比例度的定义：输入信号的相对变化量占输出信号的相对变化量的百分数。

其中：C——仪表常数，当输入输出是统一信号时，仪表常数C＝1，在没有特定指明的情况下，C＝1，因为在一个系统中所选用仪表的信号制一般都是统一的。KP越大

越小比例作用越强。当时，即调节器的输出变化量为满量程。这就是比例度的物理意义。注意：对于非线性刻度的仪表，例如流量用孔板测量而未用开方器时，偏差的变化量Δe不能直接用流量的数值，而应该用实际输入给调节器的信号。也一样。对于单元组合仪表而言：δ与输入、输出的关系：δ减小，使输出变化全范围时需要的输入变化区间就越小。50%100%200%Pe比例作用对过渡过程的影响某控制系统的方块图如右图所示，求设定值、干扰分别发生阶跃变化时的稳态变化量。先求Y(s)=??×X(s)+??×F(s)令设定值发生单位阶跃变化：则：存在余差令干扰发生单位阶跃变化：对被控变量有影响，产生余差。Kp增大，余差减小。比例作用对过渡过程的影响结论：·纯比例控制系统，过渡过程结束以后必定存在余差。

·KP越大或越小余差越小KP越大或越小控制作用越强

余差越小、最大偏差越小KP太大或太小控制作用太强

稳定性降低、甚至造成系统不稳定纯比例控制适用场合：

干扰幅度较小纯滞后较小负荷变化不大控制要求不太高

一般来说，若对象滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大些以保证稳定。

比例积分控制PI比例控制最大的优点是反应快，控制作用及时

最大的缺点是控制结果存在余差当工艺对控制质量有更高要求，不允许控制结果存在余差时，就需要在比例控制的基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。比例积分控制就是由比例作用和积分作用二种控制作用组合而成

积分作用是指调节器的输出与输入（偏差）对时间的积分成比例的特性。表达式为：积分作用积分u(t)e(t)z(t)+_x(t)uI(t)e(t)AuI(t)e(t)ATi：积分时间，因为Ti在分母底下，所以Ti越大积分作用越小。只要有偏差存在，调节器输出会不断变化，直到偏差为0――消除余差调节器的输出是偏差随时间的积分，当t较小时，调节器输出u(t)很小，控制作用很弱，不能及时克服干扰作用，

所以一般不单独采用积分作用，而与比例作用配合使用。

比例积分控制作用比例积分(PI)控制由比例和积分二种控制作用组合而成

比例作用项积分作用项如果加入幅值为A的阶跃信号：e(t)u(t)AuI=KPAt/TiuP=KPA积分时间的定义：在阶跃输入下，积分作用的输出变化到比例作用的输出所经历的时间。

特点：1、慢慢来，调节速度慢。所以不能单独使用。2、稳定后能消除余差。3、积分时间减小，积分速度增加，积分作用增强。积分时间表征积分作用的强弱。积分作用比例积分控制作用PI调节器输入一个方波信号，幅值为＋10％调节器的初始输出为0，画出调节器输出的波形。（KP＝1，Ti＝1min）－5％20％15％10％15％u(t)mine(t)10％2431min注意：PI调节器可以稳定在任何一个值上调节器的输入输出单位改为实际的mA时，输出波形应该注意坐标单位％实际单位mA（之间的对应关系）实际PI调节器的传递函数为：在阶跃偏差信号作用下，利用拉普拉斯反变换可求得实际PI调节器的输出随时间变化的表达式为：实际PI调节器的阶跃响应特性中下图所示：ΔyKPεε00ttKPKIε由图可知，积分输出并非直线增长，而是按指数（时间常数为KITI）规律变化的。最终趋向于饱和。其稳态值（即最大值）为KPKIε。此值取决于调节器的积分增益KI或开环增益（稳态时的放大倍数）K。积分增益KI的意义是，在阶跃信号作用下，PI调节器输出变化的最终值（假定偏差很小，输出值未达到调节器的输出限制值）与初始值（即比例输出值）之比：开环增益K和积分增益KI的关系为：当积分增益KI无穷大时，可证明：这时就相当于理想PI调节器的输出了。实际上，PI调节器的KI一般都比较大（数量级为102——105），因此可以认为实际PI调节器的特性是接近于理想PI调节器特性的。控制点偏差和调节精度实际PI调节器的KI值比较大但仍是一个限值。因此当调节器的输出稳定在某一值时，测量值和给定值之间依然存在偏差（也就是说实际PI调节器不可能完全消除余差），这种偏差通常称为控制点偏差。当调节器的输出变化为满度时，控制点的偏差达最大，其值为：控制点最大偏差的相对变化值即为调节器的调节精度（Δ），考虑到调节器输入信号和输出信号的变化范围是相等的，故有：调节精度是调节器的重要指标，它表征调节器消除余差的能力。KI越大，调节精度越高，消除余差的能力越强。积分作用对过渡过程的影响某控制系统的方块图如图所示，求设定值、干扰分别发生阶跃变化时的稳态变化量先求Y(s)=??×X(s)+??×F(s)令设定值发生单位阶跃变化：则：无余差令干扰发生单位阶跃变化：则：无余差积分作用能消除余差！！！积分作用对过渡过程的影响

采用比例积分控制作用时，积分时间对过渡过程的影响具有两重性。在同样的比例度下，缩短积分时间Ti，将使积分调节作用加强，容易消除余差，这是有利的一面。但缩短积分时间，加强积分调节作用后，会使系统振荡加剧，有不易稳定的倾向。积分时间越短，振荡倾向越强烈，甚至会成为不稳定的发散振荡，这是不利的一面。由图可以看出，积分时间过大或过小均不合适。Ti过大，积分作用不明显，余差消除很慢，见曲线3，Ti过小，过渡过程振荡太剧烈，稳定程度降低，见曲线1。

积分作用的特点：消除余差，会降低系统稳定性；注意事项：★引入积分作用以后，能消除余差，但系统的稳定性必然会降低，所以在使用过程中应适当降低比例作用（增大比例度或降低比例增益）★当对象滞后很大时，可能控制时间较长、最大偏差也较大；负荷变化过于剧烈时，由于积分动作缓慢，使控制作用不及时，此时可增加微分作用比例微分控制PD积分控制最大的优点是消除余差

最大的缺点是动作缓慢、产生相位滞后、稳定性降低

比例控制规律和积分控制规律，都是根据已经形成的被控变量与给定值的偏差而进行动作。但对于惯性较大的对象，为了使控制作用及时，常常希望能根据被控变量变化的快慢来控制。在人工控制时，虽然偏差可能还小，但看到参数变化很快，估计到很快就会有更大偏差，此时会先改变阀门开度以克服干扰影响，它是根据偏差的速度而引入的超前控制作用，只要偏差的变化一露头，就立即动作，这样控制的效果将会更好。微分作用就是模拟这一实践活动而采用的控制规律。微分控制主要用来克服被控对象的容量滞后(时间常数T)，但不能克服纯滞后。比例微分控制就是由比例作用和微分作用二种控制作用组合而成

微分作用是指调节器的输出与输入变化率成比例关系，成比例的特性。表达式为：微分作用微分u(t)e(t)z(t)+_x(t)Td：微分时间，Td越大微分作用越强。微分作用的目的：克服对象滞后大的影响，改善过渡过程品质。微分作用的原理：根据偏差信号变化速度来确定调节器的输出，改变操作变量（超前控制）。

e(t)u(t)TT+e(t)u(t)00+AtTdA比例微分控制作用比例微分(PD)控制由比例和微分二种控制作用组合而成

比例作用项微分作用项e(t)Ae(t)0At

从(b)图中可以看出，当输入为斜坡曲线时存在：u(t)＝e(t＋Td)，所以微分控制起到了超前的作用，即：调节器输出比输入超前TD时间从(a)图上可得出，当加入阶跃输入时，微分作用产生了一个函数，当t>0时，u(t)＝e(t)，很显然这种控制作用在实际应用中没有什么态大的意义根据这2个特点不难理解：微分作用不能作为一种单独的调节规律来使用，理想的PD作用不能直接使用；微分作用一般多用于对象时间常数较大的系统之中。u(t)T+KpA(a)u(t)0+e(t)=Atu(t)=(Td+t)A(b)实际的比例微分控制作用

从前面的波形图中可以看到，如果调节器的输入为阶跃信号，理想PD调节器的输出为脉冲信号，而脉冲信号不可能被其它环节（执行器）所接收到。在工业应用现场时不采用理想的PD作用，而采用实际的PD作用。实际的PD作用表达式为：式中，Kd为微分增益，它反映了实际微分特性与理想微分特性接近的程度

Kd越大微分作用越接近理想程度，Kd一般为5～10。另外还有一类Kd<1的单元，称为反微分器，它具有迟缓信号变换的作用。实际比例微分控制作用的阶跃响应e(t)au(t)0.632KP(Kd-1)aKPaKdKPa(Kd-)KPaτd当t=0+时u＝KdKPa当t时u＝Kpa当t=τd时u＝KPa＋0.368（Kd－1）KPaKp的测定：u()/aKd的测定：u(0)/u()Td的测定：测出τd后乘以Kd实际比例微分控制器在幅度为A的阶跃偏差作用下的开环输出特性，见左图。阶跃偏差作用下实际比例微分开环输出特性由：得：

微分增益KD是固定不变的，只与控制器的类型有关。电动控制器的KD一般为5～10。如果KD

=1，则此时等同于纯比例控制。KD

>1，称为正微分。KD<1的，称为反微分器，它的控制作用反而减弱。这种反微分作用运用于噪音较大的系统中，会起到较好的滤波作用。阶跃偏差作用下实际比例微分开环输出特性微分作用对过渡过程的影响从图看出，微分时间太大及太小均不合适，应取适当的数值。由于增加微分作用，可以减小比例度，因而微分时间越大，余差也就越小。一般温度调节系统常需加微分作用，其他系统需要较少。有些系统由于反应太快，可加“反微分”，以降低系统的灵敏度。

微分作用的特点：对于有过渡滞后的对象，采用PD控制能明显改善过渡过程的品质；

PD控制有超前作用

Td，微分作用加强，系统稳定性提高，表现为：

衰减比增大；过渡过程最大偏差减少emax；过渡时间tp；

Td太大，微分作用太强，导致反应速度过快，引起系统振荡引入微分作用以后，不能消除余差，但余差会有所减少微分作用对纯滞后的对象不起作用。微分作用对过渡过程的影响微分作用适用于过渡滞后强的对象，如：温度对象(其他系统较少用

)微分作用对高频噪声非常敏感，在流量控制系统总流量测量信号通常包含脉冲干扰，象这类对象一般不加微分作用。有些系统由于反应太快，可加“反微分”，以降低系统的灵敏度。现场控制系统中用比例微分作用的不多，较常见的是比例积分微分三作用控制规律（通常称为PID控制）。

比例积分微分控制PID在工业生产中，常将比例、积分、微分三种作用规律结合起来，可以得到较为满意的控制质量，包括这三种控制规律的控制器称为比例积分微分三作用控制器，习惯上称为PID控制规律，其理想的输出与输入的关系为：理想PID算法实际PID算法Ki——积分增益，一般较大，

III型模拟调节器约104～105Kd——微分增益，一般为5～10PID控制的阶跃响应uPuDuPIDe(t)e(t)uPuDuPIDuIuI三种规律的概括：比例作用的输出与偏差成正比，依“偏差的大小”来动作。积分作用的输出的变化速度与偏差成正比，依“偏差是否存在”来动作。微分作用的输出与偏差的变化速度成正比，依“偏差变化速度”来动作。工人师傅的顺口溜比例：积分： 微分：比例调节器 重定调节器 说起微分器象个放大器 累积有本事 一点不神秘一个偏差来 只要偏差在 阶跃输入来放大送出去 累积不停止 输出跳上去放大是多少 累积快与慢 下降快与慢旋钮看仔细 旋钮看仔细 旋钮看仔细比例度旋大 积分时间长 微分时间长放大倍数低 累积速度低 下降就慢些选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述常用的几种控制规律

位式控制适用于对控制质量要求不高，被控对象是单容量的、且容量较大、滞后较小、负荷变化不大也不太激烈，工艺允许被控变量波动范围较宽的场合。

比例控制

优点：比例控制克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。缺点：在过渡过程终了时存在余差适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺允许被控变量存在余差的场合。选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述

比例微分控制优点：利用微分超前的作用，在被控对象具有较大滞后的场合下，将会有效地改善担制质量。缺点：有可能会使系统产生振荡，严重时使系统失控而发生事故。

比例积分微分控制比例积分微分控制综合了比例、积分、微分控制规律的优点。适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制要求高的场合。

比例积分控制优点：系统在过渡过程结束时无余差缺点：系统的超调量、振荡周期都会相应增大，过渡时间也会相应增加。适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺不允许被控变量存在余差的场合。

控制器正、反作用的选择选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述

保证整个控制系统形成负反馈。在控制系统中，控制器、被控对象、测量元件及执行器都有各自的作用方向，一般被控对象、测量元件及执行器的作用方向是固定的，因此为了使系统构成负反馈，应对控制器的正反作用进行调整。

所谓作用方向，就是指输入变化后，输出的变化方向。当输入增加时，输出也增加，则称该环节为“正作用”方向；反之，当环节的输人增加时，输出减小，则称该环节为“反作用”方向。何谓“正”、“反”作用？控制器正反作用选择的基本原则选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述控制器正反作用选择的步骤1、判断被控对象的正反作用方向，由工艺机理确定；2、判断执行器的正反作用方向，由工艺安全条件选定，其选择原则是：控制信号中断时，应保证设备和操作人员的安全；3、确定广义对象的正反作用方向，一般测量变送环节为正作用方向，根据被控对象和执行器的作用方向，确定广义对象的正反作用方向；4、确定控制器的正反作用方向，广义对象正作用方向，则控制器应选择为反作用，反之亦然。被控变量控制器执行器被控对象测量变送环节干扰偏差设定值＋－广义对象燃料气TC加热炉出口温度控制控制器正反作用选择的实例选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述液位控制选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述2.2.7

控制系统的投运与参数整定控制系统的投运（1）熟悉被控对象和整个控制系统，检查所有仪表及连接管线、气管线、电源、气源等，以保证接线的正确性，及故障时能及时确定故障原因；（2）根据经验或估算比例度δ、积分时间TI和微分时间TD的数值，或将控制器放在纯比例作用，比例度放在较大位置；（3）确认控制阀的气开、气关作用；确认控制器的正、反作用；（4）手动操作执行器，待工况稳定后，将控制器由手动状态切换到自动状态，控制系统由开环控制变为闭环控制。初步投运过程基本结束。但控制系统的过渡过程不一定满足要求，需