理论教育 深入理解过程控制系统分类

深入理解过程控制系统分类

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:反馈控制是根据系统被控变量与设定值的偏差进行工作的,偏差是控制的依据,最后目的是减小或消除偏差。定值控制系统的特点在于恒定,要求克服扰动,使系统的被控变量能稳、准、快地保持接近或等于设定值。

深入理解过程控制系统分类

1.按系统结构特点划分

1)反馈控制系统

如图1-1所示,反馈是过程控制的核心内容,只有通过反馈才能实现对被控变量闭环控制,所以这类系统是过程控制中使用最为普遍的。

反馈控制是根据系统被控变量与设定值的偏差进行工作的,偏差是控制的依据,最后目的是减小或消除偏差。反馈信号也可能有多个,从而可以构成串级等多回路控制系统。

2)前馈控制系统

前馈控制系统是根据扰动量的大小进行工作的,扰动是控制的依据,属于开环控制。前馈控制系统方框图如图1-2所示。前馈控制的种种局限性,使其在实际生产中不能单独采用。

图1-2 前馈控制系统方框图

3)前馈-反馈复合控制系统

为了充分发挥前馈和反馈的各自优势,可将两者结合起来,构成前馈-反馈复合控制系统,如图1-3所示。这样可以提高控制系统的动态和稳态特性。

2.按设定值划分

1)定值控制系统

定值控制系统是工业生产过程中应用最多的过程控制系统。在运行时,系统被控变量的设定值是不变的。有时根据生产工艺要求,可使被控变量的设定值在规定的小范围内波动。定值控制系统的特点在于恒定,要求克服扰动,使系统的被控变量能稳、准、快地保持接近或等于设定值。

2)随动(伺服)控制系统

随动(伺服)控制系统是一种被控变量的设定值随时间变化的控制系统,其主要特点是能够克服一切扰动,使被控变量稳、准、快地跟踪设定值。(www.daowen.com)

图1-3 前馈-反馈复合控制系统方框图

3)程序控制系统

程序控制系统的设定值按预定的时间程序来变化,如机械工业中退火炉的温度控制系统,其设定值是按升温、保温、逐次降温等程序变化的。家用电器中应用程序控制系统的也很多,如电脑控制的洗衣机、电饭煲等。

3.按被控变量类型划分

工业生产过程的被控变量种类不一样,有温度、压力流量、物位、成分等参数,根据对参数的控制要求,过程控制系统可以划分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、物位控制系统、成分控制系统等。

4.按被控变量数目划分

有的生产过程只需要控制某一参数,有的则需要同时控制彼此联系的多个参数,相应的过程控制系统则划分为单变量控制系统和多变量控制系统。若将被控变量数对应于控制回路数,则可理解为单回路控制系统和多回路控制系统。

5.按参数性质划分

就生产过程中某一参数的变化来说,其分布性质不尽相同。通过这个特点可以把过程控制系统划分为集中参数控制系统、分布参数控制系统。

6.按控制算法划分

就控制器的算法实现来说,需要根据被控对象的特点来设计。当被控对象的特点并不复杂,工作机理比较简单时,常常采用常规控制算法,如PID控制器就可以满足要求;当被控对象过于复杂,控制要求比较高时,就需要采用预测控制、人工智能等先进控制算法来实现控制目标。根据控制算法的不同,可以将过程控制系统划分为简单控制系统、复杂控制系统、先进控制系统。

7.按控制器形式划分

根据控制器形式的不同,可以把过程控制系统划分为计算机过程控制系统、常规仪表过程控制系统等。计算机过程控制系统包含的范围比较广,除了上述提到的基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统外,还有直接数字控制系统、计算机监督控制系统、分布式控制系统和现场总线控制系统等。

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