1、工业控制网络技术第六章第六章 过程控制中的过程控制中的网络应用网络应用基本概念基本概念过程控制系统过程控制系统温度控制模型温度控制模型锅炉控制系统锅炉控制系统过程控制系统的组成及分类过程控制系统的组成及分类过程控制系统过程控制系统过程控制系统组成框图过程控制系统组成框图过程控制系统的组成及分类过程控制系统的组成及分类过程控制系统过程控制系统（1）按系统的结构特点分类 1）反馈控制系统。反馈控制系统是根据系统被控量与给定值的偏差进行工作的，最后达到消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。图6-2所示的液位控制系统，就是一个反馈控制系统。因为该系统由被控量的反馈构成一个闭合回路，又称为闭环控制系
2、统。2）前馈控制系统。前馈控制系统是直接根据扰动量的大小进行工作的，扰动是控制的依据。由于它没有被控量的反馈，所以不构成闭合回路故也称为开环控制系统。3）前馈一反馈控制系统(复合控制系统)。前馈开环控制的主要优点是能针对主要扰动迅速及时克服对被控量的影响，利用反馈控制来克服其他扰动，使系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。这样充分利用前馈与反馈两者的优点，在反馈控制系统中引入前馈控制，构成了前馈一反馈控制系统可以提高控制质量。过程控制系统的组成及分类过程控制系统的组成及分类过程控制系统过程控制系统（2）按给定值信号的特点分类1）定值控制系统。所谓定值就是给定值恒定，不随时间而变化。生产过
3、程中往往要求控制系统的被控量保持在某一定值不变，当被控量波动时，调节器动作，使被控量回复至设定值(或接近设定数值)。定值控制系统是过程控制中应用最多的一种控制系统，因为在工业生产过程中大多要求将系统被控量(温度、压力、流量、液位、成分等)的给定值保持在某一定值(或在某一很小范围内不变)。在定值控制系统中，有简单的控制系统，又有复杂的控制系统。一般来说，简单控制系统只包含一个由基本的自动控制装置组成的闭合回路。如果影响被控量波动的因素较多，采用一个回路不能满足工艺要求时，就需要采用两个以上的回路，这就组成了复杂的控制系统。2）随动控制系统。随动控制系统是被控量的给定值随时间任意地变化的控制系统。
4、预先不知道它的变化规律，但要求系统的输出即被控量跟着变化，并且希望被控量随给定值的变化既快又准。其主要作用是克服一切扰动，使被控量及时跟踪给定值变化。例如在加热炉燃烧过程控制中，要求空气量跟随燃料量的变化而成比例变化，而燃料量是随负荷而变的，其变化规律是任意的，控制系统就要使空气量跟随燃料量的变化自动控制空气量的大小，从而保证达到最佳燃烧。3）程序控制系统。程序控制系统是被控量的给定值是按预定的时间程序而变化的，被控量在时间上也按一定程序变化。控制的目的是使被控量按规定的程序自动变化，例如热处理炉温度的自动控制，需要采用程序控制系统，因为工艺要求有一定的升温、保温、降温时间。热处理炉工艺要求的
5、温度变化规律，升温、保温、降温，通过系统中的程序设定装置，可使设定值按工艺要求的预定程序变化，从而使被控量随设定的程序变化。过程控制系统的过渡过程及性能指标过程控制系统的过渡过程及性能指标过程控制系统过程控制系统典型输入信号典型输入信号阶跃信号下的过渡过程阶跃信号下的过渡过程过程控制系统的过渡过程及性能指标过程控制系统的过渡过程及性能指标过程控制系统过程控制系统衰减振荡曲线衰减振荡曲线过程控制系统的数学模型过程控制系统的数学模型数学模型数学模型 建立被控过程数学模型的目的 归纳起来，建立被控过程数学模型的目的主要有下列几点：1）设计过程控制系统和整定调节器的参数 2）指导生产工艺及其设备的设计
6、 3）对被控过程进行仿真研究 对建立被控过程数学模型的具体要求，因其用途不同而异，但总的来说一是应该尽量简单，二是应该准确可靠。建立过程数学模型的方法，通常采用：（1）解析法 解析法又称为机理演绎法。它根据过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料（能量）平衡关系，用数学推理的方法建立过程的数学模型。（2）实验辨识法 实验辨识法又称为系统辨识与参数估计法。该法是根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计建立过程的数学模型。（3）混合法 即用上述两种方法的结合建立过程的数学模型。首先通过机理分析确定过程模型的结构形式，然后利用实验测试数据来确定模型中各参数的大小。位式控制规律位式控制
7、规律过程控制基本规律过程控制基本规律比例控制规律比例控制规律过程控制基本规律过程控制基本规律比例控制对单位阶跃的响应比例控制对单位阶跃的响应比例控制规律比例控制规律过程控制基本规律过程控制基本规律比例度对输入输出的影响比例度对输入输出的影响比例积分（比例积分（PIPI）过程控制基本规律过程控制基本规律PIPI控制阶跃响应曲线控制阶跃响应曲线比例微分（比例微分（PDPD）过程控制基本规律过程控制基本规律实际微分过程实际微分过程PIDPID控制过程控制过程数字式数字式PIDPID过程控制基本规律过程控制基本规律模拟和数字控制的比较模拟和数字控制的比较控制器参数对过渡过程的影响控制器参数对过渡过程的影响过程控制基本规律过程控制基本规律PIDPID参数对过渡过程得影响参数对过渡过程得影响控制器参数对过渡过程的影响控制器参数对过渡过程的影响过程控制基本规律过程控制基本规律各种控制规律的过渡过程比较各种控制规律的过渡过程比较1 1PDPD控制控制2 2PIDPID控制控制3 3P P控制控制4 4PIPI控制控制5 5I I控制控制
