过程装备控制技术及应用教案 第二章过程装备控制基础 9页共15页 (2)临界比例度法 临界比例度法又称为 Ziegler- Nichols方法。早在1942年就已提出,它首先求取在纯比例作 用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例度和振荡周期。然后,根据经验公式计算相应的调 节器参数。通常将等幅振荡下的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期。临界比例度 法便于使用,而且大多数控制中能得到较好的控制品质。 临界比例度法整定的具体步骤:首先将调节器的积分作用和微分作用全部除去,在纯比例的 情况下,按比例度从大到小的变化规律,对应于某一比例度值作小幅度的设定值阶跃干扰, 直到获得等幅振荡过程曲线 使用临界比例度法整定调节器参数有两个条件:一是工艺允许被控变量做等幅振荡:二是在 获取等幅振荡曲线时,应特别注意,不能使控制阀出现全关、全开的极限状态。否则由此获 得的等幅振荡实际上是“极限循环”,从线性系统概念上说系统早已发散了 (3)衰减曲线法 衰减曲线法与临界比例度法的唯一差异仅在于前者是在纯比例下获得4:1衰减振荡曲线为 参数整定的依据。衰减曲线法整定参数的具体操作步骤与临界比例度法相同,但只需获得4: 1衰减振荡过程曲线即可,记下此时的比例度,并在4:1曲线上求得振荡周期,然后根据 下表给出的经验公式,求出相应的比例度、积分时间和微分时间 该经验公式适用于多数系统。当调节器参数调整到计算滞后,如果过渡过程仍不够理想,则 可根据曲线振荡的情况,对调节器参数再做适当调整 优缺点:该方法简单、可靠而且整定的质量较高,目前得到了广泛的应用。但这种方法要适 用于干扰较小的系统。另外,设定值信号的干扰幅度不应超出工艺允许的范围。 2.3复杂控制系统 复杂控制系统根据其开发目的的差民,可将其分为两类 为提高响应曲线的性能指标而开发的控系统开发这类系统的目的主要是企业图茶得比单 回路PID控制更优越的过渡质量如串级控制系统前馈控制系统等 按某些特殊目的而开发的控制系编印。这是为满足不同的化工生工艺。操作方式,及至特 殊的控制性能指标而开发的控制系统,如比值控制系统,分程控制系统等。 2.3.1串级控制系统 以加热炉为例说明串级控制系统 (1)串级控制的基本原理 管式加热炉是炼汕化工生产中重要装置之一,它的任务是把原油或重油加热到一定温度,以 保证下一道工序(分解或裂解)的顺利时行 工艺流程:燃料径蒸汽雾化后在炉膛中燃烧,被加热油料流过炉膛四周的排管后,就被加热到 出口温度T燃料油管道上装设了一个调节阀用它束控制燃油量,达到控制被加热油料出口温 度的目的。 管式加热炉出口温度控系统被加热油料的流量和温度扰动D: 燃料油压力的波动,热值的变化D2,喷油用的过热蒸汽压力的波动:配风,炉膛漏风 和大气温度方面的扰动D4等 简单控制特性:控制通道容量滞后大、时间常数大、最大偏听偏信差大、过渡时间长、抗 干扰能力差,控制精度低 串级控制系统(油糕点和温度控制)的控制方法:根据炉膛温度的变化,先调节燃油量(迅 速实现“粗调”作用),然后再根据被加热油料岀口温度与给定值之间的偏差,进一步调节燃过程装备控制技术及应用教案 第二章 过程装备控制基础 第 9 页 共 15 页 （2）临界比例度法 临界比例度法又称为 Ziegler-Nichols 方法。早在 1942 年就已提出，它首先求取在纯比例作 用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例度和振荡周期。然后，根据经验公式计算相应的调 节器参数。通常将等幅振荡下的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期。临界比例度 法便于使用，而且大多数控制中能得到较好的控制品质。 临界比例度法整定的具体步骤：首先将调节器的积分作用和微分作用全部除去，在纯比例的 情况下，按比例度从大到小的变化规律，对应于某一比例度值作小幅度的设定值阶跃干扰， 直到获得等幅振荡过程曲线。 使用临界比例度法整定调节器参数有两个条件：一是工艺允许被控变量做等幅振荡；二是在 获取等幅振荡曲线时，应特别注意，不能使控制阀出现全关、全开的极限状态。否则由此获 得的等幅振荡实际上是“极限循环”，从线性系统概念上说系统早已发散了。 （3）衰减曲线法 衰减曲线法与临界比例度法的唯一差异仅在于前者是在纯比例下获得 4：1 衰减振荡曲线为 参数整定的依据。衰减曲线法整定参数的具体操作步骤与临界比例度法相同，但只需获得 4： 1 衰减振荡过程曲线即可，记下此时的比例度，并在 4：1 曲线上求得振荡周期，然后根据 下表给出的经验公式，求出相应的比例度、积分时间和微分时间。 该经验公式适用于多数系统。当调节器参数调整到计算滞后，如果过渡过程仍不够理想，则 可根据曲线振荡的情况，对调节器参数再做适当调整。 优缺点：该方法简单、可靠而且整定的质量较高，目前得到了广泛的应用。但这种方法要适 用于干扰较小的系统。另外，设定值信号的干扰幅度不应超出工艺允许的范围。 2.3 复杂控制系统 复杂控制系统根据其开发目的的差民,可将其分为两类: 为提高响应曲线的性能指标而开发的控系统. 开发这类系统的目的主要是企业图荼得比单 回路 PID 控制更优越的过渡质量,如串级控制系统,前馈控制系统等。 按某些特殊目的而开发的控制系编印。这是为满足不同的化工生工艺。操作方式，及至特 殊的控制性能指标而开发的控制系统，如比值控制系统，分程控制系统等。 2.3.1 串级控制系统 以加热炉为例说明串级控制系统 (1)串级控制的基本原理 管式加热炉是炼汕化工生产中重要装置之一,它的任务是把原油或重油加热到一定温度, 以 保证下一道工序(分解或裂解)的顺利时行. 工艺流程:燃料径蒸汽雾化后在炉膛中燃烧,被加热油料流过炉膛四周的排管后,就被加热到 出口温度 T.燃料油管道上装设了一个调节阀,用它束控制燃油量,达到控制被加热油料出口温 度的目的。 管式加热炉出口温度控系统 被加热油料的流量和温度扰动 D； 燃料油压力的波动，热值的变化 D2，喷油用的过热蒸汽压力的波动 ；配风，炉膛漏风 和大气温度方面的扰动 D4 等。 简单控制特性：控制通道容量滞后大、时间常数大、最大偏听偏信差大、过渡时间长、抗 干扰能力差，控制精度低。 串级控制系统（油糕点和温度控制）的控制方法：根据炉膛温度的变化，先调节燃油量（迅 速实现“粗调”作用），然后再根据被加热油料出口温度与给定值之间的偏差，进一步调节燃