DCS2000控制系統實驗教案

　　第一課自動控制系統的組成 　　一 液位控制系統的組成 　　1 系統的組成 　　（1）對象 　　（2）液位測量元件 　　（3）控制器 　　（4）調節閥 　　2 液位是被調節的量 　　出口流量是調節的量 　　二、控制系統的框圖 Dcs集散控制系統,控制系統,自動控制系統 　　三、自動控制系統的過渡過程和品質指標 　　1 在自動化領域中,把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態稱為系統的靜態，而把被控變量隨時間變化的不平衡狀態稱為系統的動態。 　　2 靜態的特點：系統輸入x、f不變，系統輸出y不變，其他量如z、e、p、q均不變，但生產照常進行。靜態是相對而暫時的。 　　動態的特點：輸入變化引起輸出變化，其他量也跟著變化，以求系統建立新平衡。動態是經常和絕對的。 循環烘箱,沸騰干燥機, 　　自動控制系統的過渡過程：自動控制系統在動態過程中，被控變量是不斷變化的，它隨時間而變化的過程稱為自動控制系統的過渡過程，也就是說，系統從一個平衡狀態（靜態）經過動態過渡到另一個新的平衡狀態的過程。 　　3 干攏的形式 　　系統在過渡過程中，被控變量隨時間的變化規律首先取決于作用于系統的干擾形式。在生產中，出現的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機性質。在分析和設計控制系統時，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。 帶式干燥機,二維混合機 　　階躍干擾（階躍輸入）的特點：比較突然、比較危險、對被控變量的影響最大，如果一個系統，能有效地克服這類干擾，對其他干擾就能很好地克服，同時數學處理和分析簡單。 　　4 過渡過程的基本形式 　　以上過渡過程的四種形式可以歸納為三類。 　　(1)過渡過程(d)是發散的，稱為不穩定過渡過程，應竭力避免。 蘇州大理石平臺 　　(2)過渡過程(a)和(b)都是衰減的，穩為穩定過程。被控變量經過一段時間后，逐漸趨向原來的或新的平衡狀態，這是所希望的。 　　對于非周期的衰減過程，由于過渡過程變化較慢，被控變量在控制過程中長時間地偏離給定值，而不能很快恢復平衡狀態，所以一般不采用，只是在生產上不允許被控變量有波動的情況下才采用。 　　對于衰減振蕩過程．由于能夠較快地使系統達到穩定狀態，所以在多數情況下，都希望自動控制系統在階躍輸入作用下，能夠得到如曲線(b)所示的過渡過程。 　　(3)過渡過程形式(c)介于不穩定與穩定之間，一般也認為是不穩定過程，生產上不能采用。只是對于某些控制質量要求不高的場合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內振蕩〔主要指在位式控制時〕，那么這種過渡過程的形式是可以采用的。 　　5 控制系統的品質指標 　　自動控制系統在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如圖所示。這是屬于衰減振蕩的過渡過程。 　　1．最大偏差或超調量 　　最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值，在圖中以A表示。有時也可以用超調量來表征被控變量偏離給定值的程度。在圖中超調量以B表示。從圖中可以看出，超調量B是第一個峰值A與新穩定值C之差，即B＝A一C。 　　2．衰減比   絕緣靴手套耐壓試驗裝置,高低壓開關柜通電試驗臺，　　衰減比是表示衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比。在圖中衰減比是B：B’。習慣上表示為n：1。一般取4：1~8：1之間時，過渡過程開始階段的變化速度比較快，能比較快地達到一個峰值，然后馬上下降又較快地達到一個低峰值，而且第二個峰值遠遠低于第一個峰值。 　　3. 余差 　　當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態值與給定值之間的偏差叫做余差,或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差，在圖中以C表示。偏差的數值可正可負。 sigma離心機，滅菌鍋，凍干機 　　4．過渡時間 　　從干擾作用發生的時刻起，直到系統重新建立新的平衡時止．過渡過程所經歷的時間叫過渡時間。一般是在穩態值的上下規定一個小的范圍，當被控變量進入這一范圍并不再越出時，就認為被控變量已經達到新的穩態值，或者說過渡過程已經結束。這個范圍一般定為穩態值的士5%(也有的規定為士2%)。按照這個規定，過渡時間就是從干擾開始作用之時起，直至被控變量進入新穩態值的±5％(或土2％)的范圍內且不再越出時為止所經歷的時間。 　　5．振蕩周期或頻率 變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，氧化鋅避雷器測試儀， 　　過渡過程同向兩波峰(或波谷)之間的間隔時間叫振蕩周期或工作周期，其倒數稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過渡時間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。 　　例：某換熱器的溫度調節系統在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖l―15所示。試分別求出最大偏差、余差、袁減比、振蕩周期和過渡時間(給定值為2000 C)。 　　解: 最大偏差：A＝230一200＝300C 　　余差C＝205―200＝50C 　　由圖上可以看出，第一個波峰值B＝230一205＝250C， 　　第二個波峰值B’＝210―205＝50C DCS,DCS系統,DCS控制系統,集散型控制系統,　　衰減比應為B：B’＝25：5＝5：1。 　　振蕩周期為同向兩波峰之間的時間間隔， 　　故周期T＝20一5＝15(min) 　　過渡時間與規定的被控變量限制范圍大小有關，假定被控變量進入額定值的土2％，就可以認為過渡過程已經結束，那么限制范圍為200×(±2％)＝土40C，這時，可在新穩態值(2050C)兩側以寬度為土40C畫一區域，固1―15中以畫有陰影線的區域表示，只要被控變量進入這一區域且不再超出，過渡過程就可以認為已經結束。 實驗室烘箱，實驗室培養箱，　　因此，從圖上可以看出，過渡時間為22min。 　　習題：某化學反應器工藝規定操作溫度為(900±10 oC)。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80 oC。現設計的溫度定值控制系統，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1―18所示。試求該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、越調量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統能否滿足題中所給的工藝要求？ 鉗形接地電阻測試儀,直流電阻快速測試儀，  

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