宋彤《过程控制工程》0绪论课件.ppt

1、过程控制工程主讲教师主讲教师 宋彤宋彤大连理工大学电信与电气学部大连理工大学电信与电气学部先进控制研究所先进控制研究所0.绪论绪论0.1 过程工业控制过程工业控制1)1)过程工业：过程工业：化工、核电、制药、造纸、酿造等工业化工、核电、制药、造纸、酿造等工业 过程工业生产特性：过程工业生产特性：多输入多输出，多变量，非线性，时变，关联性多输入多输出，多变量，非线性，时变，关联性.过程生产主要形式：过程生产主要形式：连续生产、间歇生产连续生产、间歇生产 典型工业操作过程举例典型工业操作过程举例流体输送流体输送液体输送液体输送：气体输送：气体输送：流量定量过程流量定量过程换热过程换热过程反应过程反

2、应过程精馏过程精馏过程干燥过程2）过程工业控制（）过程工业控制（Process Control）过程控制过程控制 主要是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业主要是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部门以部门以连续性物流连续性物流为主要特征的生产过程的自动为主要特征的生产过程的自动控制，主要解决各种生产过程中的控制，主要解决各种生产过程中的温度、压力、温度、压力、流量、液位（或物位）、以及成分流量、液位（或物位）、以及成分（或物性）等（或物性）等参数的自动监测和控制问题。参数的自动监测和控制问题。过程控制主要任务过程控制主要任务 通过对生产过程中的参量控制，从而保证生产过通过对生产过程中的参量

3、控制，从而保证生产过程的稳定运行，保证产品的产量和质量。程的稳定运行，保证产品的产量和质量。生产过程对控制最主要的要求生产过程对控制最主要的要求 主要归结为三个方面，即：安全性、稳定性和经济性。主要归结为三个方面，即：安全性、稳定性和经济性。(1)安全性安全性 指在整个生产运行过程中，能够及时预测、监控和防止指在整个生产运行过程中，能够及时预测、监控和防止任何事故的发生，以确保生产设备和操作人员的安全，任何事故的发生，以确保生产设备和操作人员的安全，这是最重要也是最基本的要求。这是最重要也是最基本的要求。(2)稳定性稳定性 指当工业生产环境发生变化或受到随机因素的干扰和影指当工业生产环境发生变

4、化或受到随机因素的干扰和影响时，生产过程仍能不间断地平稳运行，并保持稳定的响时，生产过程仍能不间断地平稳运行，并保持稳定的产品质量。产品质量。(3)经济性经济性 是指在保证生产安全和产品质量的前提下，以最小的投是指在保证生产安全和产品质量的前提下，以最小的投资、最少的能耗和最低的成本，使生产装置在高效率运资、最少的能耗和最低的成本，使生产装置在高效率运行中获取最大的经济收益。行中获取最大的经济收益。一般影响因素一般影响因素 原料组成、流量、温度、压力等变化原料组成、流量、温度、压力等变化 产品质量要求产品质量要求 过程设备的可使用性、特性漂移、关联关系影响过程设备的可使用性、特性漂移、关联关系

5、影响 控制过程影响因素控制过程影响因素 信号测量及数据处理（实时性、准确性等）信号测量及数据处理（实时性、准确性等）被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性等被控过程的滞后性、时变性、非线性、耦合性等 控制方案的合理性、控制系统稳定性控制方案的合理性、控制系统稳定性 执行器特性执行器特性 0.2 生产过程自动化技术生产过程自动化技术1）自动化设备发展历史）自动化设备发展历史50年代：电子管时代年代：电子管时代 主要仪表技术：气动仪表控制器主要仪表技术：气动仪表控制器 主要应用对象：化工、钢铁、造纸行业主要应用对象：化工、钢铁、造纸行业60年代：半导体时代年代：半导体时代 主要仪表技术：主要仪表

6、技术：DDZ-型仪表、型仪表、DDC(Directly Digital Control)主要主要 应用对象：石油化工、大型电站应用对象：石油化工、大型电站 70年代：集成电路微处理器时代年代：集成电路微处理器时代 主要仪表技术：主要仪表技术：DDZ-型仪表、型仪表、DCS(Distributed Control System)80年代：数字化技术时代年代：数字化技术时代 主要仪表技术：主要仪表技术：DCS、网络通讯技术、工业电视、网络通讯技术、工业电视 81年开始我国引入并开始应用年开始我国引入并开始应用DCS技术技术 90年代：现场总线技术年代：现场总线技术 主要仪表技术：智能控制，分析仪表

7、在线应用、主要仪表技术：智能控制，分析仪表在线应用、优化控制优化控制 2 2）自动化控制技术）自动化控制技术PIDPID单回路单回路控制技术关系图：控制技术关系图：0.3 本课程介绍本课程介绍 0.3.1 课程性质、目的课程性质、目的课程性质：课程性质：控制理论与实际相结合的一门工程技术性课程。控制理论与实际相结合的一门工程技术性课程。本课程目的：本课程目的：了解并掌握工业过程控制的基本思路、方法了解并掌握工业过程控制的基本思路、方法和控制方案；掌握控制系统的分析、设计和和控制方案；掌握控制系统的分析、设计和研究的基本方法。研究的基本方法。建立系统及系统工程的初步概念建立系统及系统工程的初步概

8、念0.3.2本课程基本内容：本课程基本内容：1）控制系统基本构成和评价指标）控制系统基本构成和评价指标基本构成基本构成控制系统分类控制系统分类控制系统图形描述控制系统图形描述控制系统评价指标控制系统评价指标简单介绍典型受控对象的过程特性简单介绍典型受控对象的过程特性2）单回路控制系统）单回路控制系统基本控制规律基本控制规律被控变量、控制变量选择原则被控变量、控制变量选择原则执行机构（调节阀）选择执行机构（调节阀）选择控制器选择控制器选择控制参数整定方法等基本知识控制参数整定方法等基本知识3）复杂控制系统）复杂控制系统 了解过程系统复杂控制及特殊控制的基本控制思了解过程系统复杂控制及特殊控制的基

9、本控制思想、基本方案及实施。想、基本方案及实施。各种复杂控制的构成方法、特性和应用范围。各种复杂控制的构成方法、特性和应用范围。主要介绍：主要介绍：串级控制、前馈控制、比值控制、均匀控制、分串级控制、前馈控制、比值控制、均匀控制、分程控制、选择控制、阀位控制程控制、选择控制、阀位控制4）先进控制方法概述）先进控制方法概述 解耦合控制思路、方法、实现解耦合控制思路、方法、实现 基于模型以及智能控制等先进控制基本思想、核基于模型以及智能控制等先进控制基本思想、核心技术、主要方法及应用心技术、主要方法及应用5）典型单元操作过程控制）典型单元操作过程控制 控制工程技术的实际应用分析和研究。控制工程技术

10、的实际应用分析和研究。主要内容：主要内容：典型单元控制对象的特性及控制系统设计与实施典型单元控制对象的特性及控制系统设计与实施主要单元控制：主要单元控制：流体输送设备控制、传热设备控制、流体输送设备控制、传热设备控制、0.3.3 本课程的基础知识本课程的基础知识 自动控制原理、自动控制原理、检测技术及仪表、检测技术及仪表、控制仪表与装置、控制仪表与装置、过程原理。过程原理。主要参考书主要参考书 翁维勤、周庆海翁维勤、周庆海 过程控制系统及工程过程控制系统及工程 化学化学工业出版社工业出版社 王树青等王树青等工业过程控制工程工业过程控制工程 化学工业出版社化学工业出版社 何衍庆、俞金寿、蒋慰孙何

11、衍庆、俞金寿、蒋慰孙工业生产过程控制工业生产过程控制 化学工业出版社化学工业出版社 俞金寿、蒋慰孙俞金寿、蒋慰孙过程控制工程过程控制工程 电子工业出版电子工业出版社社 王骥成、祝和云王骥成、祝和云 化工过程控制工程化工过程控制工程 化学工化学工程出版社程出版社1.过程控制系统基本构成及评价指标过程控制系统基本构成及评价指标1.1 控制系统基本构成及分类控制系统基本构成及分类1）简单控制系统基本构成）简单控制系统基本构成例例1：液位控制系统：液位控制系统构成环节（四个）构成环节（四个）:1：被控对象被控对象、2：测量变送测量变送、3：控制单元控制单元、4：执行单元执行单元例例2：换热器控制：换热

12、器控制控制系统基本术语：控制系统基本术语：（1 1）硬件部分）硬件部分 被控对象（简称对象）被控对象（简称对象）生产过程中需要进行控制的工艺设备或装置，生产过程中需要进行控制的工艺设备或装置，如：如：液位控制系统例中：储罐，液位控制系统例中：储罐，换热器控制中：换热器换热器控制中：换热器相关变量：被控变量、操作变量相关变量：被控变量、操作变量 检测、变送单元检测、变送单元 控制系统中对过程状态进行检测的元件或仪表控制系统中对过程状态进行检测的元件或仪表设备设备 如：液位控制系统例中：液位检测变送器，如：液位控制系统例中：液位检测变送器，换热器控制中：温度检测变送器换热器控制中：温度检测变送器相

13、关变量：相关变量：被控变量（检测变量）、测量变送信号被控变量（检测变量）、测量变送信号 控制单元控制单元 根据系统状态按照事先设定的算法进行计算并产根据系统状态按照事先设定的算法进行计算并产生控制信号的装置生控制信号的装置如：如：液位控制系统例中：液位控制器（液位控制系统例中：液位控制器（HCHC），），换热器控制中：温度控制器（换热器控制中：温度控制器（TCTC）相关变量：相关变量：设定值、偏差信号、控制信号设定值、偏差信号、控制信号 执行单元执行单元 按照控制器发出信号对被控过程实施调节的装置按照控制器发出信号对被控过程实施调节的装置 如：如：液位控制系统例中：液体排出量调节阀，液位控制系

14、统例中：液体排出量调节阀，换热器控制中：蒸汽流量调节阀换热器控制中：蒸汽流量调节阀相关变量：控制信号、操作（操纵）变量相关变量：控制信号、操作（操纵）变量如：如：液位控制系统例中：液位，液位控制系统例中：液位，换热器控制中：温度：换热器控制中：温度：HT（2）变量部分）变量部分 被控变量被控变量(y)：生产过程中需要进行自动控制的物理参数生产过程中需要进行自动控制的物理参数（如温度，压力，流量，液位等）。（如温度，压力，流量，液位等）。操纵变量操纵变量(q)：(操作变量操作变量,控制变量控制变量)执行装置直接调节改变的物理量。执行装置直接调节改变的物理量。如：如：液位控制系统例中：液体输出量，

15、液位控制系统例中：液体输出量，换热器控制中：蒸汽流入量。换热器控制中：蒸汽流入量。控制信号控制信号(u)控制单元（控制器）发送给执行单元的信控制单元（控制器）发送给执行单元的信号。号。如：如：液位控制系统例中：液位控制器的输出量，液位控制系统例中：液位控制器的输出量，换热器控制系统中：温度控制器的输出量。换热器控制系统中：温度控制器的输出量。给定值给定值(r)：根据工艺的要求，为被控变量规定的所要达到或根据工艺的要求，为被控变量规定的所要达到或保持状态对应的信号数值称为给定值（设定值）。保持状态对应的信号数值称为给定值（设定值）。如：如：液位控制系统例中：设定正常液位高度为液位控制系统例中：设

16、定正常液位高度为50%换热器控制中：规定出口温度为换热器控制中：规定出口温度为150 偏差偏差(e)：在过程控制系统中通常把测量值减给定值在过程控制系统中通常把测量值减给定值称为偏差。称为偏差。()()()e tz tr t 干扰（扰动）变量干扰（扰动）变量(f)：除操纵变量外，作用于对象并使被控变量发生变除操纵变量外，作用于对象并使被控变量发生变化的因素称为干扰（扰动）。化的因素称为干扰（扰动）。如：液位控制例中的液体流入量，如：液位控制例中的液体流入量，换热器例中蒸汽压力、冷物流流量及温度等换热器例中蒸汽压力、冷物流流量及温度等1.3 控制系统评价指标控制系统评价指标 阶跃响应性能指标阶跃

17、响应性能指标 评价控制系统性能评价控制系统性能 偏差积分性能指标偏差积分性能指标 指导控制系统整定指导控制系统整定性能性能指标指标 阶跃响应性能指标阶跃响应性能指标阶跃响应曲线阶跃响应曲线 随动控制随动控制定值控制定值控制a.超调量（最大偏差）：超调量（最大偏差）：超调量超调量(最大动态偏差最大动态偏差)是反映控制系统对干扰的瞬是反映控制系统对干扰的瞬间响应或瞬间偏离程度的衡量量，是衡量系统可间响应或瞬间偏离程度的衡量量，是衡量系统可行性的指标。行性的指标。随动控制系统随动控制系统(超调量超调量)：1()()()py tyByC超调量描述式：描述式：定值控制系统定值控制系统一般采用最大动态偏差

18、（一般采用最大动态偏差（A）作为衡量指标。）作为衡量指标。定义：最大偏差在数值上定义为动态响应的最大振幅定义：最大偏差在数值上定义为动态响应的最大振幅（B）与响应最终稳态值（）与响应最终稳态值（C）之和的绝对值。）之和的绝对值。描述式：描述式：()pABCy tb.衰减比：衰减比：相邻二波峰值之比。相邻二波峰值之比。n1：衰减震荡；衰减震荡；n=：非周期性控制过程：非周期性控制过程12BnB描述式：描述式：过渡过程性质：过渡过程性质：c.恢复时间恢复时间(s)：过渡过程时间。过渡过程时间。被控变量变化范围达到并开始保持在稳定值被控变量变化范围达到并开始保持在稳定值的的5%之内的时间点。之内的时

19、间点。d.余差：余差：新的稳定值与设定值之差。新的稳定值与设定值之差。y()b.偏差积分性能指标偏差积分性能指标 偏差绝对值积分（偏差绝对值积分（IAE）特点：特点：对偏差值敏感，按其整定参数则过渡过程不会呈现大对偏差值敏感，按其整定参数则过渡过程不会呈现大偏差偏差 偏差平方积分（偏差平方积分（ISE）min)(02dtteJ0()minJe t dtmin)(0dttetJ1.2 控制图形系统描述控制图形系统描述 方框图、工艺控制流程图方框图、工艺控制流程图1)方框图描述方框图描述方块图是从信号流（信息）的角度出发，依据信方块图是从信号流（信息）的角度出发，依据信号的流向将组成控制系统的各个

20、环节相互连接起来的号的流向将组成控制系统的各个环节相互连接起来的一种图解表达方式。一种图解表达方式。方框图组成方框图组成 环节环节方块表示控制系统的一个组成部分，称方块表示控制系统的一个组成部分，称 为为“环节环节”。其描述所代表单元的基本性质。其描述所代表单元的基本性质。指向和引离方框的箭头分别表示该环节的指向和引离方框的箭头分别表示该环节的输入和输出输入和输出，在箭头线上标注的变量表示该环节的在箭头线上标注的变量表示该环节的输入及输出变量输入及输出变量。箭头方向是信号的流向箭头方向是信号的流向，表明信号的作用方向。，表明信号的作用方向。相加点：相加点：如图所示，表示两个或两个以上具有相同单

21、位的变如图所示，表示两个或两个以上具有相同单位的变量量(信号）之间的加和运算。信号）之间的加和运算。分支点：分支点：如图所示，当一个变量（或信号）要同时作用于如图所示，当一个变量（或信号）要同时作用于几个不同的环节时，可使用分支点。几个不同的环节时，可使用分支点。由分支点引出的由分支点引出的各路信号都相等各路信号都相等。控制系统方框图控制系统方框图 对于一个控制过程，可以根据变量间的相互作对于一个控制过程，可以根据变量间的相互作用关系，按照信号的流向将系统中各个环节连接起用关系，按照信号的流向将系统中各个环节连接起来，构成一个完整的过程控制系统方框图。来，构成一个完整的过程控制系统方框图。例：

22、图示液位控制系统，例：图示液位控制系统，及其方块图。及其方块图。方块图不仅明确表明了每个环节在系统中的作用，方块图不仅明确表明了每个环节在系统中的作用，而且能够清楚地看出自动控制系统中各组成环节而且能够清楚地看出自动控制系统中各组成环节之间的相互关系以及信号在系统中的流动情况。之间的相互关系以及信号在系统中的流动情况。对过程控制系统进行分析研究时，经常用方块对过程控制系统进行分析研究时，经常用方块图来表示一个过程控制系统的组成。图来表示一个过程控制系统的组成。工艺控制流程图工艺控制流程图将所确定的控制方案标注到工艺流程图中而形将所确定的控制方案标注到工艺流程图中而形成的控制点和控制系统与工艺流

23、程图相结合的图形成的控制点和控制系统与工艺流程图相结合的图形文档称为工艺控制流程图，或称为带有控制点的工文档称为工艺控制流程图，或称为带有控制点的工艺流程图。艺流程图。例：例：构成：构成：工艺流程：工艺流程：设备、管线符号等设备、管线符号等控制系统控制系统控制回路、仪表、控制回路、仪表、调节阀门符号等调节阀门符号等 仪表图形符号及相应规定：仪表图形符号及相应规定：仪表图形符号可用来表示（识别）工业自动化仪表仪表图形符号可用来表示（识别）工业自动化仪表安装位置，所处理的被测变量和仪表功能，以及表示安装位置，所处理的被测变量和仪表功能，以及表示仪表或元件的序号。仪表或元件的序号。仪表符号仪表符号

24、仪表符号一般画成仪表符号一般画成10或或12mm直径的圆圈。直径的圆圈。圆圈内分上下两个部分，上半部用字母描述仪圆圈内分上下两个部分，上半部用字母描述仪表功能，下半部用数字描述仪表所在工段（车表功能，下半部用数字描述仪表所在工段（车间）号及仪表序号。间）号及仪表序号。如：如：仪表功能描述仪表功能描述 仪表符号中上半部分的字母描述了仪表功能。仪表符号中上半部分的字母描述了仪表功能。字母位置及相应意义：字母位置及相应意义：第一个字母：被测（控）变量字母代号；第一个字母：被测（控）变量字母代号；第二个及以后字母：仪表功能字母代号。第二个及以后字母：仪表功能字母代号。例如：例如：TRC：温度记录控制仪

25、表：温度记录控制仪表LI：物位指示仪表：物位指示仪表字母代号含义表字母代号含义表常见字母组合表常见字母组合表工段及仪表序号工段及仪表序号仪表符号中下半部分的数字描述了仪表所在工段仪表符号中下半部分的数字描述了仪表所在工段（车间）及仪表序号。（车间）及仪表序号。规定：规定：前半部分数字（第一位或前两位）描述工段号前半部分数字（第一位或前两位）描述工段号 后半部分数字：同一被测（控）仪表的排序号，后半部分数字：同一被测（控）仪表的排序号，注意：注意：仪表序号按照同被测（控）变量仪表排序。仪表序号按照同被测（控）变量仪表排序。例：例：101：该仪表属于第一工段中的仪表，：该仪表属于第一工段中的仪表，

26、并在该工序中的关于温度测控仪表并在该工序中的关于温度测控仪表中排序为第中排序为第1块仪表块仪表204：该仪表属于第二工段中的仪表，：该仪表属于第二工段中的仪表，并在该工序中的关于物位测控仪表并在该工序中的关于物位测控仪表中排序为第中排序为第4块仪表块仪表一般描述如下例所示：仪表安装位置仪表安装位置工程上一般将仪表安装位置分为两种，即控制室内工程上一般将仪表安装位置分为两种，即控制室内安装仪表及现场安装仪表。安装仪表及现场安装仪表。仪表圆圈中有中间横线者为安装在控制室内仪表仪表圆圈中有中间横线者为安装在控制室内仪表 仪表圆圈内无中间横线者为安装在设备现场的仪表仪表圆圈内无中间横线者为安装在设备现

27、场的仪表例：例：属于安装在控制室内仪表属于安装在控制室内仪表 （集中仪表盘面安装）（集中仪表盘面安装）属于安装在设备现场仪表属于安装在设备现场仪表 （就地安装）（就地安装）1.4 典型受控过程典型受控过程1.4.1 纯滞后过程纯滞后过程 纯滞后的表现纯滞后的表现 输出变量的变化在时间上落后于输入变量的变输出变量的变化在时间上落后于输入变量的变化（测量值的变化在时间上滞后于真值的变化）化（测量值的变化在时间上滞后于真值的变化）纯滞后举例：纯滞后举例：pH值调节值调节21pH(t)pH(t)l/v 纯滞后描述：纯滞后描述：sY(s)G(s)eY(s)jwG(jw)e 纯滞后的影响示意图纯滞后的影响

28、示意图1.4.2容量过程容量过程有自衡过程：有自衡过程：当输入量发生变化破坏了被控过程的当输入量发生变化破坏了被控过程的平衡状态时，在平衡状态时，在不施加任何外界控制作用的情况下，不施加任何外界控制作用的情况下，被控过程依靠自身的能力能够重新达到一个新的平被控过程依靠自身的能力能够重新达到一个新的平衡状态衡状态，则该被控过程为有自平衡能力的过程，可，则该被控过程为有自平衡能力的过程，可称其为自衡过程。称其为自衡过程。无自衡过程：无自衡过程：当输入量发生变化破坏了被控过程的当输入量发生变化破坏了被控过程的平衡状态时，平衡状态时，若不施加外界控制作用被控过程无法若不施加外界控制作用被控过程无法重新

29、达到一个新的平衡状态，重新达到一个新的平衡状态，则该被控过程为无自则该被控过程为无自平衡能力过程，可称其为无自衡过程。平衡能力过程，可称其为无自衡过程。容量过程特性分类容量过程特性分类无自衡过程无自衡过程有自衡过程有自衡过程1.4.2.1 单容过程单容过程只含有一个容量装置的过程只含有一个容量装置的过程1）无自衡单容过程）无自衡单容过程 特点：特点：系统输出流量恒定不变。系统输出流量恒定不变。过程描述：过程描述：传递函数传递函数 1d V=Q i-Q o Q o:d td hAQ iQ oA:d th(Q iQ o)d tA 常常 量量截截 面面11AsH(s)Qi(s)Qo(s)Qi(s)H

30、(s)G(s)Qi(s)AsTs2)有自衡单容过程有自衡单容过程 特点：特点：系统出口流量的推动力为罐内液位系统出口流量的推动力为罐内液位h。系统输出流。系统输出流量随系统液位变化。量随系统液位变化。关系式关系式0Qa h 特性推导特性推导出口流量与液位关系：出口流量与液位关系：液位变化描述：液位变化描述：Qoa h22aQo(s)aQohH(s)hhVVVV112111dVQiQodtAsH(s)Qi(s)Qo(s)aQi(s)H(s)RRhH(s)RTARQi(s)As/RTs 方框图方框图 有自衡过程曲线有自衡过程曲线1.4.2.2 容量过程容量过程-多容过程多容过程 具有两个或两个以上

31、容量设备构成的过程。具有两个或两个以上容量设备构成的过程。多容的相互关系：多容的相互关系：a.无相互影响多容过程无相互影响多容过程 b.有相互影响多容过程有相互影响多容过程1)无相互影响双容过程无相互影响双容过程单容过程方框图单容过程方框图双容过程方框图双容过程方框图过程数学描述过程数学描述传递函数传递函数22121212212121111iiH(s)H(s)Q(s)RQ(s)Q(s)Q(s)T sT sRTT s(TT)sgg1111iH(s)RQ(s)T s容器容器1容器容器22）具有相互影响的双容过程）具有相互影响的双容过程 1111111121121122122212222222111

32、1()()()()()()()()()()()()iidhAQQA sHsQsQsdtQhhQsHsHsRRdhAQQA sHsQsQsdtQhQsHsRR 方框图方框图传递函数（二液位相对于系统输入传递函数（二液位相对于系统输入Qi）12112212121222212121211iiH(s)T R sRRQ(s)T T s(TTA R)sH(s)RQ(s)T T s(TTA R)s1.4.3 反向响应过程反向响应过程 系统对阶跃信号的响应具有响应初期和响应终期的系统对阶跃信号的响应具有响应初期和响应终期的响应方向相反的性质响应方向相反的性质 反向响应曲线反向响应曲线 Y1(s)、Y2(s)：

33、干扰作用下产生的二相干扰作用下产生的二相反方向的响应曲线反方向的响应曲线 Y(s)：反向响应曲线：反向响应曲线Y1(s)与与Y2(s)的合成曲的合成曲线线反向响应方框图反向响应方框图2112112111KKG(s)sT sK TKsKs T s例：锅炉汽包水位对蒸汽输出变化的响应例：锅炉汽包水位对蒸汽输出变化的响应 液位变化分析液位变化分析1.5 过程控制系统的分类过程控制系统的分类 过程控制系统的分类方法有很多，每一种分类只反过程控制系统的分类方法有很多，每一种分类只反映出过程控制系统某一方面的特点。映出过程控制系统某一方面的特点。按被控变量的名称分类按被控变量的名称分类 温度控制系统，压力

34、控制系统，流量控制系统等温度控制系统，压力控制系统，流量控制系统等按控制系统完成的功能分类按控制系统完成的功能分类 单回路控制系统，串级控制系统，比值控制系统等单回路控制系统，串级控制系统，比值控制系统等按被控变量的数量分类按被控变量的数量分类 单变量单变量控制系统控制系统，多变量，多变量控制系统控制系统按控制系统的结构分类按控制系统的结构分类 开环控制系统，闭环控制系统开环控制系统，闭环控制系统控制系统中环节的任何一个信号，只要沿箭头方控制系统中环节的任何一个信号，只要沿箭头方向流动，最终总会回到它的起始点，把这样的控向流动，最终总会回到它的起始点，把这样的控制系统称为制系统称为闭环控制系统

35、闭环控制系统。不具备这种特性的控制系统则称为不具备这种特性的控制系统则称为开环控制系统开环控制系统。例：例：过程工业控过程工业控制中一般采制中一般采用闭环控制用闭环控制按照被控变量的给定值分类按照被控变量的给定值分类 定值控制，随动控制，程序控制定值控制，随动控制，程序控制 定值控制系统定值控制系统 定值控制系统是一种被控变量的给定值始终固定定值控制系统是一种被控变量的给定值始终固定不变的控制系统。不变的控制系统。例：液位控制系统。例：液位控制系统。随动控制系统随动控制系统 随动控制系统是一种被控变量的给定值随时间随动控制系统是一种被控变量的给定值随时间或按第三方要求不断变化的控制系统。或按第

36、三方要求不断变化的控制系统。例如：例如：NaOH稀释过程控制稀释过程控制 为保证产品浓度要求水的流量要为保证产品浓度要求水的流量要随着浓度为随着浓度为30%的氢氧化钠的流量的氢氧化钠的流量变化而成比例变化。变化而成比例变化。本系统控制器的给定值是时时变本系统控制器的给定值是时时变化的浓度为化的浓度为30%的的NaOH的实际流的实际流量对应的信号，量对应的信号，被控变量（水流量）将随该信号被控变量（水流量）将随该信号的变化而变化。所以是一个随动控的变化而变化。所以是一个随动控制系统。制系统。给定值给定值 程序控制系统（又称顺序控制系统）程序控制系统（又称顺序控制系统）程序控制系统是被控变量的给定

37、值按预定的时程序控制系统是被控变量的给定值按预定的时间程序来变化的控制系统。间程序来变化的控制系统。例如：例如：冶金工业中的金属热处理的温度控制冶金工业中的金属热处理的温度控制 金属加热给定值都是按照预定的升温、恒温、降金属加热给定值都是按照预定的升温、恒温、降温等程序变化的，属于程序控制系统。温等程序变化的，属于程序控制系统。间歇式反应釜生产过程控制间歇式反应釜生产过程控制 加料预热段加料预热段反应升温段反应升温段恒温反应段恒温反应段 反应终止冷却降温段反应终止冷却降温段 出料段出料段注意：注意：过程工业中随动控制的应用中，每一时间段过程工业中随动控制的应用中，每一时间段中一般还存在定值控制的应用。中一般还存在定值控制的应用。