化工自动控制基础知识
金自强
化工自动控制 反馈控制的基本原理
单回路反馈控制由四个基本环节组成，即被控对象（过程）、测量变送装置、控制器和控制阀（执行器）。
单回路反馈控制变量间的关系：
? e=x-z
? p=f(控制规律，e)
? q=f(调节规律,p)
? y=f(被控对象特性，f,q) ? z=f(变送规律，y)
简单控制系统有两个通道：控制通道（q-y）和扰动通道（f-y），由控制通道来克服扰动通道对y的影响。
简单控制系统分为两类：定值控制系统（x不变）和随动控制系统或伺服控制系统（x变化）。
自动控制系统的品质指标
余差C
最大偏差A 衰减比B:B’,(4:1) 过渡时间Ts,(5%)
被控对象特性参数
1
放大系数K=Δ输入/Δ输出，（应该使控制K大，干扰K小） 滞后时间τ=纯滞后τo+容量滞后τn 时间常数Tc,63.2%
基本控制规律
双位控制
PID控制
控制规律 比例控制 积分控制 微分控制 动作起因 偏差的大小 偏差是否存在 偏差变化速度 特点 控制及时、有力，但有余差 能消除余差，但控制作用缓慢 阻止被控变量的一切变化，有超前作用 过大时的危害 引起系统振荡 引起系统振荡 引起系统振荡 2
复杂控制
以下以液位控制系统为例加以说明。
串级控制
如果系统中不止采用一个控制器，而且控制器间相互串联，主控制器的输出作为串级控制器的给定值，这样的系统称为串级控制系统。
串级控制系统的特点：
1、 主回路为定值系统，副回路为随动系统
2、 副回路包含了主要的干扰，具有超前作用，有效地克服了时间滞后，改善了主控制器的被控对象特征。
3、 有利于克服副回路内执行机构等的非线性 在本单元中罐V101的液位是由液位调节器LIC101和流量调节器FIC102串级控制。主控制器LIC101的输出作为串级控制器FIC102的给定值。即正常工况下LIC101投自动，FIC102投串级。
具体来讲，LIC101的百分比输出OP（例如50%）对应一个流量（例如20000Kg/H），该流量随LIC101的输出而变且作为FIC102的给定值SP，FIC102投串级时，可见该SP值不断变化，FIC102的PV值因泵的流量波动而出现较大波动，但LIC101的PV值却波动较小，可见改善了主控制器的被控对象特征。
虽然也可以将FIC102投自动并设SP=20000 Kg/H,以此来间接控制LIC101的液位，但由于SP=20000 Kg/H为定值，LIC101的液位受泵的流量波动而波动较大。
串级控制系统又例：
3
分程控制
通常是一台控制器的输出只控制一只控制阀。然而分程控制系统却不然，在这种控制回路中，一台控制器的输出可以同时控制两只甚至两只以上的控制阀，控制器的输出信号被分割成若干个信号的范围段，而由每一段信号去控制一只控制阀。
分程控制系统的主要特点：
由于在分程点附近有多个调节器响应，故控制及时、范围广、效果好。
本单元的分程控制回路有：PIC101分程控制充压阀PV101A和泄压阀PV101B。PIC101的OP值对应 PV101A和压阀PV101B不同的开度，如下图。
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