核电站仪表及控制广核培训课

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1、核电站仪表与控制叶丁丁dingdingye@cqu.edu.cn课时安排及课程目标章节课时第1章控制系统基础知识6学时第2章集散控制系统6学时第3章核电站仪表和控制系统（I&C）概述3学时第4章温度测量仪表4学时第5章压力测量仪表4学时第6章流量测量仪表4学时第7章液位测量仪表3学时第8章机械量测量仪表4学时第9章核测量仪表4学时课程目标：掌握电厂自动化基础知识、自动控制的概念以及用于电站的工艺参数检测仪表的基本工作原理。了解数字化控制系统的基础知识。核电站仪表与控制，中广核集团岗前培训教材；教材及参考书张建民，核反应堆控制，西安交通大学讲义，2006；第一章控制系

2、统的基本知识1.1关于控制的基本概念1.2自动控制系统的性能要求1.3比较器1.4控制器1.5控制通道1.6控制系统中的执行机构控制：为了达到一定的目的，对生产过程的设备进行操作。人工控制；自动控制。1.1关于控制的基本概念控制对象（被控制过程）——被控制的设备或生产过程。被控制量（被调量）——控制对象的输出量。表征生产过程是否符合期望规律的物理量。给定值（目标值）——希望被控制量应该具有的量值。控制量——可由控制作用改变的，且能使被控量跟踪给定值的物理量。扰动——是一种对系统的输出量产生相反作用的信号，若扰动产生于系统内部，称为内扰；反之则称为外扰。扰动可看作系统

3、的输入量。系统——指相互联系又相互作用的对象的有机组合。控制器（调节器）——能按预期要求产生控制信号以改变控制量的设备或装置。反馈——系统的输出量全部或部分会送到输入端，它与输入量共同影响系统的输出。若反馈信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，称为负反馈；反之，则称为正反馈。反馈控制——在有扰动时，力图减小系统输出量与给定值之间的偏差。手动控制（人工控制）——被控制量在运行中总要受到许多因素的影响而偏离所要求的值，因此运行人员就要根据观察随时加以控制。自动控制——采用机械或电气等装置来代替人工控制。没有人直接参与。远距操作（远动）——利用辅助能源对远离主控室的设

4、备进行操作的过程。就地操作（现场操作）——由人直接操作控制设备的操作形式。开关量控制——指被控设备只有两个状态，即开或关。模拟量控制——指对相应的执行机构的运动过程加以控制，使被控量接近所要求的值。采用连续变化的信号。1.2自动控制系统的性能要求T自动控制系统方框图一、自动控制系统的组成由实现控制目的的设备和部件构成的系统称为控制系统；由自动控制装置，包括测量部件、控制器和执行机构等，与控制对象连接在一起就构成了自动控制系统。+控制器偏差信号给定值测量值比较器执行机构控制对象++扰动测量部件-被控制量二、自动控制系统的分类过程控制系统：当控制系统的输出量是温度、压力

5、、流量、液位或pH值等一些变量时，就称为过程控制系统。按给定值变化规律分类（1）恒值控制系统：维持被控量等于一个给定的常值。（2）随动控制系统：给定值变化规律事先不确定，系统应保证控制量以一定的精度跟随输入量的变化而变化。（3）程序控制系统：输入量是一个已知的时间函数，系统应使输出量以一定的精度跟随输入量的变化而变化。2.按控制作用与时间的关系分：连续控制系统和采样（离散）控制系统。3.按自动控制系统的特性分：线性控制系统和非线性控制系统。4.按控制方式分：开环控制、闭环控制、复合控制。三、自动控制系统的动态过程当自动控制系统受到干扰或者人为要求给定值改变，被控量就

6、会发生变化，偏离给定值。通过系统的自动控制作用，经过一定的过渡过程，被控量又恢复到原来的稳定值或者稳定到一个新的给定值。被控量在变化过程中的过渡过程称为动态过程（即随时间而变的过程），被控量处于平衡状态称为静态或稳态。自动控制系统被控量变化的动态特性单调过程衰减振荡过程等幅振荡过程渐扩振荡过程x(t)10t单位阶跃输入信号控制系统x(t)y(t)在稳态时，系统输出量y和输入量x之间的关系称为系统的稳态特性，它是一个代数方程。在动态时，系统输出量y和输入量x之间的关系称为系统的动态特性，它是一个微分方程。四、系统的动态特性控制系统x(t)y(t)系统的方框图表示输入输

7、出描述系统动态特性的方法有：微分方程；传递函数；输入响应法；频率响应法；状态变量表示法。1.微分方程：描述系统动态特性最基本的方法。系统的动态特性若能用一个线性微分方程来表示，称为线性系统，否则称为非线性系统。微分方程的系数为常数，即不随时间变化，则系统称为定常系统，否则为时变系统。建立微分方程的一般步骤：（1）将系统划分为若干个单向环节，确定每一个环节的输入量和输出量；（2）根据运动定理或化学定律列出原始方程式；（3）简化、线性化，消去中间变量，得到一个只包含输入量和输出量的微分方程；（4）把方程整理成标准形式，即输入量放在方程的右边，输出量放在方程的左边，各