1、過程控制工程3.控制系統性能指標與PID控制律.控制器的“正反作用”選擇問題控制器Gc (s)執行器Gv (s)控制通道Gp (s)測量變送Gm (s)設定值ysp偏差 e+_控制變量u操縱變量q被控變量y測量值ym擾動 D干擾通道GD (s)+被控對象問題：如何構成一個負反饋控制系統？控制器的控制器的“正反作用正反作用”選擇選擇n 定義：定義：當被控變量的測量值測量值增大時，控制器的輸出也增大，則該控制器為“正作用”；否則，當測量值測量值增大時，控制器輸出反而減少，則該控制器為“反作用”。n 選擇要點：選擇要點：使控制回路成為“負反饋”系統。選擇方法為：（1）假設檢驗法假設檢驗法，先假設控制

2、器的作用方向，再檢查控制回路能否成為“負反饋”系統；（2）回路判別法回路判別法，先畫出控制系統的方塊圖，并確定回路除控制器外的各環節作用方向，再確定控制器的正反作用。控制器的作用方向選擇：控制器的作用方向選擇：假設檢驗法假設檢驗法根據控制閥的“氣開氣關”的選擇原則，該閥應選“氣開閥”，即： u Rf. (Why ?)假設溫度控制器為正作用，即：Tm u；則TC進料出料燃料TTmTspRfuTmuRfTTm結論結論：該控制器的作用方向不能為正作用，而應為反作用.控制器的作用方向選擇：控制器的作用方向選擇：回路判別法回路判別法溫度控制器( ? )Tspe(t)+_Tm(t)+溫度測量變送( + )

3、燃料控制閥( + )T(t)u(t)Rf (t)加熱爐控制通道( + )D(t)回路判別法的要點：（1）反饋回路中負增益環節（包括比較器）數為奇數；（2）對控制器而言，“正作用”是指Tm u。控制系統的性能評價討論：如何評價或比較不同控制系統的性能？控制系統常用的性能指標ySPy()BBy0t0t1t2t3n 穩態余差：0)()(yyyyespspn 衰減比：BBnn 振蕩周期T，n 調節時間 ts.n 上升時間 tr, 峰值時間 tp.純比例控制器n控制器增益 Kc或比例度對系統性能的影響：增益 Kc 的增大（或比例度下降），使系統的調節作用增強，但穩定性下降（當系統穩定時，調節頻率提高、最

4、大偏差下降）；0)()(uteKtuc%100*1cK比例增益對控制性能的影響比例積分控制器n積分時間Ti 對系統性能的影響引入積分作用的根本目的是為了消除穩態余差，但使控制系統的穩定性下降。當積分作用過強時（即Ti 過小），可能使控制系統不穩定。00)1(uedtTeKutic)11 ()(sTKsGicc積分作用對控制性能的影響理想的比例積分微分控制器n微分時間Td 對系統性能的影響微分作用的增強（即Td 增大），從理論上講使系統的超前作用增強，穩定性得到加強，但高頻噪聲起放大作用。對于測量噪聲較大的對象，需要引入測量信號的平滑濾波；而微分作用主要適合于特性一階滯后較大的廣義對象，如溫度、成份等。001)(udtdeTedteKudtTci)11 ()(sTsTKsGdicc微分作用對控制性能的影響問題：控制作用的變化過大，對噪聲敏感，如何克服？實際的比例積分微分控制器1111)(sATsTsTKsGdddicc其中Ad 為微分增益結論n介紹了單回路控制器“正反作用”的選擇原則；n描述了單回路系統的常用性能指標；n討論了PID控制律的意義及與控制性能的關系。控制器的控制器的“正反作用正反作用”選擇選擇TC進料出料燃料TTmTspRfu問題:如何選擇控制閥的 “氣開氣關”？(1) 如何選擇溫度控制器的正反作用，以使閉環系統為負