过程控制技术教案

过程控制技术教案内容摘要：

线可通过改变设定值（如设定值由 50%变为 60%）来获得。 （三）、比例积分微分调节（ PID）控制 1）、在 PI 调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把 D 打开。 然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线，并与实验步骤（二）所得的曲线相比较，由此可看到微分 D 对系统性能的影响。 2）、选择合适的δ、 Ti 和 Td，使系统的输出响应为一条较满 意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从 50%突变至 60%来实现）。 3）、用计算机记录实验时所有的过渡过程实时曲线，并进行分析。 五、实验报告要求 1）、绘制单容水箱液位控制系统的方块图。 2）、用接好线路的单回路系统进行投运练习，并叙述无扰动切换的方法。 3）、 P 调节时，作出不同δ值下的阶跃响应曲线。 4）、 PI 调节时，分别作出 Ti 不变、不同δ值时的阶跃响应曲线和δ不变、不同 Ti值时的阶跃响应曲线。 5）、画出 PID 控制时的阶跃响应曲线，并分析微分 D 的作用。 6）、比较 P、 PI 和 PID 三种调节器对系统余差 和动态性能的影响。 六、注意事项 1）、实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后方可接通电源。 2）、必须在老师的指导下，启动计算机系统和单片机控制屏。 3）、若参数设置不当，可能导致系统失控，不能达到设定值。 湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案 教研室主任（签名） 备课日期 2020 年 10 月 30 日 授 课 班 级 电气 S03 4 班 电气 S03 2 班 授课日期 星期 周 1 10 1 10 课题 简单控制系统的设计 教学准备 看书 写教案 教学目的 与要 求 掌握简单控制系统参数的设置 授课方式 讲授 教学过程 （检查复习，教授听课，巩固复习，课堂小结，安排作业） 教授听课 课堂小结 第四节 简单控制系统的设计 简单控制系统由被控对象、检测变送元件、调节器和执行器等环节组成，是对被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。 其结构简单、投资少、易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求。 简单控制系 统分析、设计方法是其他各类控制系统分析和设计的基础。 在选择控制方案时，只有当简单控制系统不能满足控制要求时，才考虑采用其它教复杂的控制方案。 一、过程控制系统设计概述 首先要确定控制过程，然后才进行系统设计。 控制过程是由工艺决定的，必须结合过程特性的分析，明确被控变量、操纵变量及主要扰动。 控制系统设计时，从设计任务的提出到系统投入运行，一般都要经过从理论设计到实践，再根据实践修正设计方案的多次反复。 1． 过程控制系统设计的主要内容 A．控制方案的设计 包括带控制点的工艺流程图、设计说明书。 带控制点的工艺流程图 是描述生产过程控制系统的图纸文件。 在工艺流程图上反映出被控变量、测量点的位置和控制手段的实现方法，以及各个控制系统相互之间的关系。 设计说明书包括设计指导思想、工艺流程和环境特征、自动化水平和控制方案的确定、安全技术措施等内容。 B．工程设计 包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电系统设计、信号及连锁保护系统设计。 工程设计时要结合实际经济情况、从简单、实用出发。 C．工程安装和仪表调校 过程控制系统中，仪表和电气设备的安装、信号线路的连接必须正确。 D．调节器参数整定 必须将调节器参数整定 合适，保证系统运行在最佳状态。 2． 过程控制系统设计步骤 A．建立系统的数学模型 被控过程的数学模型是过程控制系统设计的基础。 B．选择控制方案 C．建立系统框图 D．进行系统静态、动态特性分析计算 E．实验和仿真 二、控制方案设计 1． 被控变量的选择 2． 操纵变量的选择 控制通道特性对控制质量的影响： A．放大系数 K0 的影响 B．时间常数 T0 的影响 C．纯滞后的影响 操纵变量选择的原则： A．操纵变量应是控制通道的放大系数 K0 教大者。 B．应使扰动通道的时间常数越大越好，而控制通道的时间常数适当小一些。 C．控制通道 纯滞后的时间越小越好。 D．须考虑工艺上的合理和方便。 3． 检测变送环节对控制系统的影响 检测元件及变送器在控制系统中是测量结果获取和传送的重要环节。 4． 控制器调节作用的选择 A．控制规律的选择 主要根据过程特性和要求来选择：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。 B．调节器作用方向 三、调节器参数的工艺整定 简单控制系统可以看作由广义过程和控制器所构成。 调节器参数整定主要有理论整定法和工程整定法。 1． 经验法 首先把比例作带确定，待过渡过程基本稳定，再加入积分作用消除静差，最后加 入微分作用提高控制质量。 大致步骤为： A．在 TI=无穷大、 TD=0 时，比例适当时投入运行。 B．曲线震荡频繁，则减少比例度；否则增大比例度。 C．加入积分作用。 D．加入微分作用。 2． 衰减曲线法 3． 邻界比例度法 湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案 教研室主任（签名） 备课日期 2020 年 11 月 05 日 授 课 班 级 电气 S03 4 班 电气 S03 2 班 授课日期 星期 周 1 11 1 11 课题 计算机在过程控制中的应用 教学准备 看书 写教案 教学目的 与要 求 了解计算机在过程控制中的技术 授课方式 讲授 教学过程 （检查复习，教授听课，巩固复习，课堂小结，安排作业） 教授听课 课堂小结 第五章 计算机在过程控制中的应用 计算机在过程控制中承担控制系统中控制器（调节器）的任务，实现全天候地对生产中的各种参数，如温度、压力、流量、液位等进行采样，迅速进行复杂的数据处理、打印和显示生产工艺过程的统计数据和参数，输出各种控制命令。 一、过程控制系统设计概述 首先要确定控制过程，然后才进行系统设计。 控制过程是由工艺决定的，必须结合过程特性的分析，明确被控变量、操纵变量及主要扰动。 控制系统设计时，从设计任务的提出到系统投入运行，一般都要经过从理论设计到实践，再根据实践修正设计方案的多次反复。 3． 过程控制系统设计的主要内容 A．控制方案的设计 包括带控制点的工艺流程图、设计说明书。 带控制点的工艺流程图是描述生产过程控制系统的图纸文件。 在工艺流程图上反映出被控变量、测量点的位置和控制手段的实现方法，以及各个控制系统相互之间的关系。 设计说明书包括设计指导思想、工艺流程和环境特征、自动化水平和控制方案的确定、安全技术措施等内容。 B．工程设计 包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电系统设计、信号及连锁保护系统设计。 工程设计时要结合实际经济情况、从简单、实用出发。 C．工程安装和仪表调校 过程控制系统中，仪表和电气设备的安装、信号线路的连接必须正确。 D．调节器参数整定 必须将调节器参数整定合适，保证系统运行在最佳状态。 4． 过程控制系统设计步骤 A．建立系统的数学模型 被控过程的数学模型是过程控制系统设计的基础。 B．选择控制方案 C．建立系统框图 D．进行系统静态、动态特性分析计算 E．实验和仿真 二、控制方案设计 5． 被控变量的选择 6． 操纵变量的选择 控制通道特性对控制质量的影响： A．放大系数 K0 的影响 B．时间常数 T0 的影响 C．纯滞后的影响 操纵变量选择的原则： A．操纵变量应是控制通道的放大系数 K0 教大者。 B．应使扰动通道的时间常数越大越好，而控制通道的时间常数适当小一些。 C。