过程控制基础VIP免费

过程控制基础 3 .1 控制的基本概念和定义 控制任何设备或系统的中心是“反馈”的概念，它正式的定义是：使用系统输入输出的差别来维持输入输出之间一个预设关系的过程。反馈显然是一种日程的现象。反馈在工程方面用来控制机械系统一般认为起源于詹姆斯瓦特所发明的用来控制他新发明的蒸汽机的球调节器。 控制系统能够根据反馈的用法来分类。图 3 .1 -1 显示了一张普遍接受的示意图，该系统是人工控制的闭环或者开环系统。使用人工控制时，人会把想要的和过程中输出的进行比较以控制调节器来保持指定输出。操作员根据从系统监控器上看到的信息并利用自己知道的电站动力学方面的知识进行反馈以决定给控制器发出适当的信号。 除了电站的输出是直接用来决定控制信号外，闭环控制和人工操作差不多，如图中部显示的一样。“参考输出”反映了电站的操作是否按照预定方式进行，再把它和探测器中获得的测量输出信号进行比较，两个数值的差别就是“执行出错信号”。发给调节器的控制信号就是这个差值的函数。差值信息和控制信号使用模拟或数字计算机来计算的，或者象蒸汽机用的球调节器一样用机械的方式决定。在闭环控制下，发给调节器的信号是随着过程的变化产生的。这样对任意可能影响电站动力学的扰动的处理都是自动运行的。最后闭环控制值得提出的一点是：控制信号是测量值的函数而与电站实际输出无关，这样如果探测器失效，控制系统也会失效。人工操作时这却不会有问题，因为人有时能够认识到探测器失效问题并做出补偿动作。然而在闭环控制的情况下，探头的错误输出会被直接使用。解决这种问题的途径是这个报告的1 0 .2 .1 和 1 0 .4 .1 部分讲到的探头确认方法。 图的下部分显示的是开环控制，这种方法的主要特点是没有应用反馈。不过使用了一种预设参考流程的方法。比如预先建立一个处理过程的精确模型并进行模拟，直到需要时再产生控制信号以决定输出。开环控制可能得到也可能得不到预想的电站行为。显然如果用来决定执行策略的模型是错的，控制动作也会错。而且即使应用非常好的模型，结果也会很差。这是因为电站不允许出现任何不可预见的变化。尽管有缺点，下面还是会研究并讨论开环控制，一些成熟的控制流程上会用到它。 3 .2 控制方法论 这里列举了现在应用的主要几个控制方法。可以用来做一般参考书的包括由Schultz 和Melsa 写的《state Functions and Linear Control System》（McGraw-Hill ，1967）；Friedla...