DCS2000控制系統(tǒng)實驗教案

　　第一課自動控制系統(tǒng)的組成 　　一 液位控制系統(tǒng)的組成 　　1 系統(tǒng)的組成 　�。�1）對象 　　（2）液位測量元件 　�。�3）控制器 　�。�4）調(diào)節(jié)閥 　　2 液位是被調(diào)節(jié)的量 　　出口流量是調(diào)節(jié)的量 　　二、控制系統(tǒng)的框圖 Dcs集散控制系統(tǒng),控制系統(tǒng),自動控制系統(tǒng) 　　三、自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標 　　1 在自動化領(lǐng)域中,把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，而把被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。 　　2 靜態(tài)的特點：系統(tǒng)輸入x、f不變，系統(tǒng)輸出y不變，其他量如z、e、p、q均不變，但生產(chǎn)照常進行。靜態(tài)是相對而暫時的。 　　動態(tài)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(tǒng)建立新平衡。動態(tài)是經(jīng)常和絕對的。 循環(huán)烘箱,沸騰干燥機, 　　自動控制系統(tǒng)的過渡過程：自動控制系統(tǒng)在動態(tài)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(tǒng)的過渡過程，也就是說，系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)（靜態(tài)）經(jīng)過動態(tài)過渡到另一個新的平衡狀態(tài)的過程。 　　3 干攏的形式 　　系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量隨時間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形式。在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機性質(zhì)。在分析和設(shè)計控制系統(tǒng)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(tǒng)，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(shù)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(fā)散的，稱為不穩(wěn)定過渡過程，應(yīng)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(wěn)為穩(wěn)定過程。被控變量經(jīng)過一段時間后，逐漸趨向原來的或新的平衡狀態(tài)，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(tài)，所以一般不采用，只是在生產(chǎn)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(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，所以在多數(shù)情況下，都希望自動控制系統(tǒng)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(wěn)定與穩(wěn)定之間，一般也認為是不穩(wěn)定過程，生產(chǎn)上不能采用。只是對于某些控制質(zhì)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(nèi)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(tǒng)的品質(zhì)指標 　　自動控制系統(tǒng)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(diào)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(shù)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(diào)量來表征被控變量偏離給定值的程度。在圖中超調(diào)量以B表示。從圖中可以看出，超調(diào)量B是第一個峰值A(chǔ)與新穩(wěn)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(guān)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(wěn)態(tài)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(shù)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(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止．過渡過程所經(jīng)歷的時間叫過渡時間。一般是在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)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(jīng)達到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)結(jié)束。這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的士5%(也有的規(guī)定為士2%)。按照這個規(guī)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(wěn)態(tài)值的±5％(或土2％)的范圍內(nèi)且不再越出時為止所經(jīng)歷的時間。 　　5．振蕩周期或頻率 變頻串聯(lián)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(shù)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(diào)節(jié)系統(tǒng)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(tǒng),DCS控制系統(tǒng),集散型控制系統(tǒng),　　衰減比應(yīng)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(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，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(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200×(±2％)＝土40C，這時，可在新穩(wěn)態(tài)值(2050C)兩側(cè)以寬度為土40C畫一區(qū)域，固1―15中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進入這一區(qū)域且不再超出，過渡過程就可以認為已經(jīng)結(jié)束。 實驗室烘箱，實驗室培養(yǎng)箱，　　因此，從圖上可以看出，過渡時間為22min。 　　習題：某化學反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10 oC)�？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80 oC�，F(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)，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(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差、越調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)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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