化工仪表及自动化厉玉鸣第三版第7章

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1、化工仪表及自动化第七章自动控制系统概述内容提要自动控制系统的组成自动控制系统的方块图信号和变量自动控制系统方块图反馈自动控制系统的分类过渡过程和品质指标控制系统的静态与动态1内容提要控制系统的过渡过程控制系统的控制指标影响控制指标的主要因素2第一节自动控制系统的组成3图7-1人工操作图图7-2液位自动控制图人工操作与自动控制比较图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要第一节自动控制系统的组成图7-2液位自动控制4字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析电导率密度

2、电压流量电流时间或时间程序物位水分或湿度压力或真空数量或件数放射性速度或频率温度黏度力供选用位置差比（分数）积分、累积安全报警控制（调节）检测元件指示自动-手动操作器积分、累积记录或打印开关、联锁传送阀、挡板、百叶窗套管继动器或计算器驱动、执行或未分类的终端执行机构表7-1被测变量和仪表功能的字母代号5第一节自动控制系统的组成在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对

3、象,简称对象。要选择好控制系统的对象6第二节自动控制系统的方块图一、信号和变量载有变量信息的物理变量是信号。系统或环节uy图7-3输入、输出变量图输入变量输出变量多输入多输出系统7第二节自动控制系统的方块图图7-4简单水槽ABuu1u2图7-5信号分叉点8第二节自动控制系统的方块图二、自动控制系统方块图在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。下页图为液位自动控制系统的方块图每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相

4、互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。9方块图中，x指设定值；z指输出信号；e指偏差信号；p指发出信号；q指出料流量信号；y指被控变量；f指扰动作用。当x取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。第二节自动控制系统的方块图图7-6自动控制系统方块图10第二节自动控制系统的方块图其他控制系统用同一种形式地方块图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后

5、送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。11图7-7蒸汽加热器温度控制系统第二节自动控制系统的方块图为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节(包括被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看待,称之为广义对象,这样,整个系统可认为是由控制器与广义对象两者所构成,其方块图可简化。控制器广义对象被控变量测量值z给定值干扰作用f-x图7-8简化方块图12第二节自动控制系统的方块图三、反馈自动控制系统是一个闭环系统，是由于反馈的存在造成的。xKβyze-图7-

6、9负反馈系统13第二节自动控制系统的方块图两式联立,消去e,则有（7-1）单位反馈系统如果K很大,K》1,则（7-2）14第二节自动控制系统的方块图小结自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的差别,就在于控制系统有无负反馈存在。自动操纵装置对象操纵指令操纵作用工艺参数图7-10自动操纵系统方块图15第二节自动控制系统的方块图四、自动控制系统的分类按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统；按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分

7、等控制系统；将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。16其中第三种分类方法最普遍第二节自动控制系统的方块图“定值”是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。171.定值控制方法2.随动控制系统（自动跟踪系统）给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变

8、化。第二节自动控制系统的方块图3.程序控制系统（顺序控制系统）给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用比较普通。18第三节过渡过程和品质指标一、控制系统的静态与动态19自动控制目的：希望将被控变量保持在一个不变的给定值上，这只有当进入被控对象的物料量（或能量）和流出对象的物料量（或能量）相等时才有可能。静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止