热工培训班讲座-自控基础

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1、一、自动控制基础知识二、火电机组主要控制系统㈠协调控制系统内容㈡模拟量控制系统㈡主要模拟量控制系统(MCS)锅炉燃烧过程控制（燃料、送风、引风控制）、给水控制、汽温控制、制粉系统控制8/4/202111基本概念①控制--某个主体使某个客体按照一定的目的、通过一定的规律来动作自动控制基础知识-基本概念执行器传感器控制器目标值/给定值目标：维持水位手段：调整给水量②人工控制--主体是人8/4/20212自动控制基础知识-基本概念1基本概念③自动控制--主体是仪器/机器汽包水位自动控制主体：控制系统客体：被控过程（

2、从控制器的输出到输入）目的：维持汽包水位稳定8/4/20213③反馈（闭环）控制-被控量参与控制1基本概念被控量控制量/指令控制器(PID)执行器被控对象检测/反馈—设定值自动控制基础知识-基本概念需要加以控制的参数-被控量8/4/20214③前馈（开环）控制-扰动量参与控制1基本概念自动控制基础知识-基本概念汽包水位自动控制蒸汽流量（负荷）变化--干扰能引起被控量变化的量--扰动量或者控制量8/4/20215被控量执行机构被控对象扰动通道+前馈控制器扰动量前馈（开环）控制-扰动量参与控制自动控制基础知识-基

3、本概念8/4/20216④前馈-反馈复合控制-被控量、扰动量都参与控制自动控制基础知识-基本概念蒸汽流量（负荷）变化--干扰8/4/20217自动控制基础知识-性能指标2性能指标ty(t)aty(t)bty(t)cty(t)d衰减振荡过程单调变化过程等幅振荡过程发散振荡过程典型动态过程8/4/20218自动控制基础知识-性能指标2性能指标衡量控制系统动态响应的性能指标主要包括动态性能指标和稳态误差。用系统单位阶跃响应的各项指标来表征，见图4所示。衡量控制系统动态响应的性能指标主要包括动态性能指标和稳态误差。用

4、系统单位阶跃响应的各项指标来表征，见图所示。t±5%或±2%△tstptrMpy(t)1M38/4/20219常用的时域性能指标自动控制基础知识-性能指标2性能指标①上升时间trt±5%或±2%△tstptrMpy(t)1M3a.响应曲线从稳态值的10%到90%（常用于不发生振荡的场合，如一阶惯性环节）b.响应曲线从稳态值的5%到95%（也用于不发生振荡的场合）c.响应曲线从零上升到第一次到达稳态值所需的时间（常用于有振荡的场合，如二阶振荡环节等）。8/4/202110②峰值时间tp2性能指标t±5%或±2%

5、△tstptrMpy(t)1M3响应曲线到达过调量的第一个峰值所需时间。又称为过渡过程时间，是指响应曲线开始全部进入接近稳态值的±5%（或±2%）区域内（即全部进入误差带内），所需要的时间。③调节时间ts自动控制基础知识-性能指标8/4/202111④最大超调量σp自动控制基础知识-性能指标2性能指标t±5%或±2%△tstptrMpy(t)1M3响应曲线偏离稳态值的最大偏差值。8/4/202112⑤衰减率Ψ自动控制基础知识-性能指标2性能指标t±5%或±2%△tstptrMpy(t)1M3响应曲线经过一个衰

6、减周期后，振幅的相对减小量。即第一、二次正向振幅衰减了的比率。8/4/202113自动控制基础知识-性能指标2性能指标t±5%或±2%△tstptrMpy(t)1M3稳态性能指标稳态误差：稳定系统误差的终值，即响应的稳态值与给定值之间的偏差。它是衡量系统最终控制精度（准确性）的重要性能指标。8/4/202114自动控制基础知识-控制规律3控制规律⑴三种基本控制作用微分方程：传递函数：特点：反应迅速（只要偏差量不为零，就会相应产生控制作用），但存在稳态误差。δ越大（Kp越小），控制作用越弱，稳态误差越大，但振荡

7、减少，对稳定性有利；反之，控制作用越强，稳态误差越小，但振荡加剧，不利于稳定。①比例作用（P-Proportional）比例作用的影响8/4/202115自动控制基础知识-控制规律3控制规律⑴三种基本控制作用②积分作用（I-Integral）微分方程：传递函数：特点：能消除稳态误差（只要偏差存在，控制作用就不断增强，直到偏差量等于零为止）；积分动作缓慢，要与比例作用配合使用。积分作用的影响8/4/202116自动控制基础知识-控制规律3控制规律⑴三种基本控制作用③微分作用（D-Derivative）微分方程：

8、传递函数：特点：控制作用与偏差的变化量成正比，而与偏差的大小无关；与比例作用配合使用。微分作用的影响只要微分作用选择得当，能有效减小系统的动态偏差，但存在稳态误差8/4/202117自动控制基础知识-控制规律3控制规律⑴三种基本控制作用③微分作用（D-Derivative）实际微分环节rxtKdrytTd8/4/202118自动控制基础知识-控制规律3控制规律⑵常用PID控制器及其动态特性①比例控制