自动控制理论和DCS发展历程

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1、自动控制理论和DCS发展历程YokogawaTrainingCentre,BeijingPage.2目录1.自动控制基本理论2DCS发展历程1.自动控制基本理论Page3Confidential重点1.自动控制和自动控制系统的含义；2.反馈和反馈控制的概念、反馈控制的特点；3.控制系统的组成和分类和特点.自动控制：是指在没有人直接参与的条件下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。系统：由相互制约的各

2、个部分按一定的规律组成的、为达到一定目的、具有一定功能的整体。一、自动控制系统的概念1.1控制系统的基本原理反馈：将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入信号比较的过程。反馈分为负反馈（反馈信号与输入信号相减）和正反馈（反馈信号与输入信号相加）。例水温自动控制系统系统中增加了：控制器电机加入给定信号工作原理：检测实际温度产生控制信号通过电机调节阀门的开度从而调节蒸汽流入，控制水的温度.实现没有人直接参入的自动水温控制.Page.8要使自动控制系统满足工程实际的需要,必须研究自动控制系统的结构参数

3、与系统性能之间的关系。为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构，如图所示:实际温度偏差反馈量预期温度_控制器执行机构阀门水箱自动控制系统概念：1.结构上必须有反馈装置并按负反馈的原则构成系统。2.由偏差产生控制作用。控制的目的是尽量的减小或消除偏差，使输出量接近于期望值。自动控制系统的特征：是一个带有反馈装置的动力学系统。系统能自动而连续地测量被控制量，并求出偏差，进而根据偏差的大小和正负极性进行控制，而控制的目的是力图减小或消除所存在的偏差。为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和控

4、制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机整体。自动控制系统的基本控制方式1.开环控制2.闭环控制3.复合控制温度计加热电阻丝调压器u(a)原理图~220V输出量(手柄位置)输入量调压器加热电阻丝电炉恒温箱被控对象(温度)扰动量(b)方块图控制装置扰动输出量输入量控制装置被控对象开环控制系统的方框图开环控制结论：开环控制优点——结构简单，缺点——无抗干扰能力控制装置与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系。开环控制系统的特点：结构简单、造价低。系统的控制精度取决于给定信号的标定精度及控制器及被控对象参数

5、的稳定性。开环系统没有抗干扰的能力。因此精度较低。应用场合：控制量的变化规律可以预知。可能出现的干扰可以抑制。被控量很难测量。应用较为广泛，如家电、加热炉、车床等等。闭环控制控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系.闭环控制又称为反馈控制或按偏差控制。Page.14例转速负反馈直流电动机调速系统直流电机测速发电机电源和放大装置负载系统组成：UnUf给定电压反馈电压转速取决于给定电压与反馈电压的差值。Page.15调速系统结构图unufeudn_直流电动机放大器测速机由电网电压波动，负载

6、变化以及其他部分的参数变化所引起的转速变化，都可以通过系统的自动调整加以抑制。减小或消除由于扰动所形成的偏差值，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。(-)utug扰动给定装置放大器电动机转速反馈装置触发器晶阐管可控整流器控制装置受控对象n(b)方框图ueudoRP1ugR0R0R1-utRP2-+-++TGMudouc(a)原理图+闭环控制系统：通过反馈回路使系统构成闭环并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差(从而减小或消除误差)的控制系统。闭环控制系统的特点：系统对外部或内部干扰(如内部件

7、参数变动)的影响不甚敏感。出于采用反馈装置，导致设备增多，线路复杂。闭环系统存在稳定性问题。由于反馈通道的存在，对于那些惯性较大的系统，若参数配合不当，控制性能可能变得很差．甚至出现发散或等幅振荡等不稳定的情况。注意：对于主反馈必须采用负反馈。若采用正反馈将使偏差越来越大。Page.19复合控制按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式称为复合控制。前馈补偿控制复合控制具有两种基本形式.复合控制：反馈控制+Page.20(a)按输入前馈补偿的复合控制给定值被控制量_受控对象检测元件控制器前馈控制Page.

8、21(b)按扰动前馈补偿的复合控制检测元件_前馈控制扰动被控制量给定值受控对象控制器_反馈控制系统的基本组成控制系统被控对象控制装置测量元件比较元件放大元件执行机构校正装置给定元件控制系统的组成测量反馈元件——用以测量被控量并将其转换成与输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。比较元件——用来比较输人信号与反馈信号。放大元件——将微弱的信号作线性放大。校正元件——按某种函数规律变换控制信号，并产生反映两者差值的偏差信号。以利于改善系统的动态品质或静态