调节阀的流通能力优化技巧

流过调节阀的流量不仅与阀的开度有关，而且还与阀门前后的压差有关。调节阀就是通过改变阀芯行程来改变阻力系数，从而达到调节流量的目的。将式（3-7）代入式（3-6），于是式（3-6）可改写为式（3-8）可直接用于液体的流量计算，同时可用来在已知压差Δp、液体密度ρ及需要的最大流量Q max的情况下，确定调节阀的流通能力C，从而可进一步选择阀门的口径及结构形式。

理论教育 2023-06-16

单回路控制系统的组成要素

下面就以锅炉汽包为被控对象，介绍单回路控制系统的组成。图5-2锅炉汽包液位控制系统方框图根据上述的锅炉汽包液位控制系统方框图，可得简单控制系统的标准方框图，如图5-3所示。根据图5-3可得简单控制系统的输出与输入的关系为当生产过程平稳运行时，可忽略扰动作用对输出的影响，即D＝0。图5-4由控制器和广义被控对象组成的简单控制系统方框图

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二步整定法：精确稳定控制系统

当串级控制系统中主、副对象的时间常数相差较大，主、副回路的动态联系不紧密时，可采用二步整定法。二步整定法的步骤如下。此时主、副回路仍然闭合，副控制器置于δ2s值上，用同样方法整定主控制器，得到主控制器在ψ＝0.75时的比例带δ1s和主变量的振荡周期T1s。依据上面二次整定得到的δ1s、δ2s和T1s与T2s，按所选控制器的类型，利用简单控制系统的衰减曲线法的计算公式，分别求出主、副控制器的整定参数值。

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深入理解过程控制系统分类

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。

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使用时域法测定动态特性

图2-13测试被控对象响应曲线的原理图1.输入信号选择及试验注意事项被控对象的阶跃响应曲线比较直观地反映了被控对象的动态特性，由于直接来自原始的记录曲线而无须转换，试验也比较简单，且从响应曲线中也易于直接求出其对应的传递函数，因此阶跃输入信号是时域法首选的输入信号。大多数工业过程的动态特性是不振荡的，具有自平衡能力。因此，可假定被控对象的动态特性近似为一阶或二阶惯性加纯迟延的形式。

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压力测量仪表的作用和使用方法

活塞式压力计表根据水压计液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量，测量精度很高，引用误差可达0.05%～0.02%；但其结构较复杂，价格较贵，一般作为标准压力测量仪表，来检验其他类型的压力表。

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计算PID控制器参数整定方法

广义被控对象G p的传递函数为已知时间单位为s，试利用Z-N公式整定方法，计算系统采用P、PI、PID调节规律的PID控制器参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。

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前馈控制系统设计方法论

采用前馈控制，可以对扰动量进行同步补偿控制，从而获得较好的控制品质。2）前馈控制系统结构的选择前馈控制结构的选择要遵循以下原则。利用前馈控制对主要扰动进行控制，通过反馈控制抑制由于辨识不精确及其他扰动引起的误差。

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主副控制器的选型技巧

主、副控制器的选型包括主、副控制器调节规律的选择，控制器正、反作用方式的选择及防止控制器积分饱和的措施。主控制器的任务是准确保持被控变量符合生产要求。如果主、副回路的频率相差很大，也可以考虑采用PI控制器。副控制器的任务是要快动作以迅速抵消落在副回路内的二次扰动。但是如果主、副控制器均具有积分作用，就存在两个控制器输出分别达到极限值的可能。

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稳定边界法的概念与应用介绍

稳定边界法是一种闭环的整定方法，它基于纯比例控制系统临界振荡试验所得数据，即临界比例带δcr和临界振荡周期T cr，利用一些经验公式，求取PID控制器最佳参数值。表5-4稳定边界法参数整定计算公式注意：在采用这种方法时，控制系统应工作在线性区，否则得到的持续振荡曲线可能是极限环，不能依据此数据来计算整定参数。稳定边界法适用于许多过程控制系统。

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前馈控制系统的优化整定方案

前馈控制系统的参数取决于被控对象的特性，并在建模时已经确定了。因此，必须对前馈控制系统进行在线整定。此时，动态前馈控制相当于静态前馈控制，系数的整定方法同前。整定反馈或串级控制系统时，不引入前馈控制系统，整定方法与单独采用简单控制系统和串级控制系统的整定方法相同。前馈控制系统和反馈或串级控制系统分别整定好后，将它们组合在一起即可。图8-18前馈-反馈控制系统整定的方框图整定反馈或串级控制系统。

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应用前馈补偿解耦法实现系统优化

前馈补偿解耦法是多变量解耦控制中最早使用的一种解耦方法。图10-10是一个带前馈补偿解耦器的双变量P规范对象的全解耦系统的方框图。图10-10带前馈补偿解耦器的双变量P规范对象的全解耦系统的方框图如果要实现对Uc2与Y1、Uc1与Y2之间的解耦，根据前馈补偿原理可得因此，前馈补偿解耦器的传递函数为利用前馈补偿解耦还可以实现对扰动信号的解耦。

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被控对象数学模型的优化建立方法

通常建立一个被控对象的数学模型有3种基本方法：机理法，称为“白箱”模型；实验法，称为“黑箱”模型；机理法和实验法的结合，称为“灰箱”模型。丰富的验前知识无疑会有助于成功地用实验法建立数学模型。那些内部机理尚未被人们充分了解的被控对象是难以用实验法建立其准确动态数学模型的。随着被控对象越来越复杂，对模型准确性要求越来越高，“灰箱”建模方法必将受到越来越多的重视和推广应用。

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比例微分控制的特点详解

式表明，微分控制总是力图抑制被控变量的振荡，提高控制系统稳定性的作用。微分控制动作也有一些不利之处。其中，控制器G c和广义被控对象G p的传递函数分别为试利用MATLAB绘制比例增益K c＝2，微分时间T d＝0，1，2，3，5，7时，系统在单位阶跃输入信号作用下的输出响应。解：利用如下的MATLAB程序，可得如图4-17所示的阶跃响应曲线。图4-17比例微分控制单位阶跃输入响应曲线由图4-17可知，在采用PD控制时，系统的稳态误差不为0。

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如何优化控制系统的投运？

控制器的手动操作平稳后，被控变量接近或等于设定值。与控制系统的投运相反，当工艺流程受到较大扰动、被控变量控制不稳定时，需要将控制系统退出自动运行，改为手动遥控，即自动切向手动，这一过程也需要达到无扰动切换。在工艺流程开车后，应进一步检查控制系统的运行情况，发现问题及时分析原因并予以解决。

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控制器参数的调节方法

串级控制系统在结构上为主、副两个控制器相互关联，两个控制器的参数都需要进行整定。所以，在整定串级控制系统的控制器参数时，首先必须明确主、副回路的作用，以及对主、副变量的控制要求，然后通过控制器参数整定，使系统运行在最佳状态。串级控制系统的整定方法比较多，如逐步逼近法、二步整定法和一步整定法等。

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