自动控制系统的组成、工作原理、品质指标.ppt

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1、§1-1自动控制系统的组成和工作原理第一章自动控制的基本概念2021/10/8一、自动控制的基本概念1.人工控制：控制任务由人工操作完成。2.自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使被控制对象(如机器、生产过程)的某一物理量(或工作状态)自动地按照预定的规律运行(或变化)。3.常用术语二、自动控制系统的组成和原理方框图1.自动控制系统的组成2.自动控制系统的原理方框图2021/10/8三、自动控制系统的工作原理四、自动控制系统的基本控制方式五、自动控制系统的分类2021/10/8汽包水位

2、人工、自动控制示意图2021/10/8常用术语(1)被控对象：指被控制的生产设备或生产过程。(2)被控量（被调量）：表征生产过程是否正常而需要控制的物理量。(3)给定值（设定值）：根据生产工艺要求，被控量应该达到的数值。在许多情况下给定值是不变的，如正常运行时锅炉的汽包水位、汽轮机的转速等，但在有些情况下给定值是变化的，如汽轮机启动和停机过程中转速的给定值就应不断变化。(4)扰动（干扰）：引起被控量偏离其给定值的各种原因。如果扰动不包含在控制系统内部，称为外扰；如果扰动发生在控制系统内部，称为内扰。另外

3、，由调节机构开度变化造成的扰动，称为基本扰动；变更给定值引起的扰动，称为定值扰动。2021/10/8常用术语(5)控制量：由控制作用来改变,以控制被控量的变化,使被控量恢复为给定值的物理量。(6)控制机构（调节机构）：改变对象流入量或流出量的机构，如上例中给水控制阀。火电厂自动控制系统中的调节机构多数是阀门或挡板。(7)自动控制系统：自动控制装置和控制对象通过信号的互相传递联系起来就构成一个自动控制系统。用上述术语来表述，自动控制的过程就是根据被调量偏离给定值的情况，适当的调整调节机构，改变控制量，最

4、后抵消扰动的影响，使被调量重新恢复到给定值的过程。2021/10/8自动控制系统的组成1、自动控制系统由被控对象和自动控制装置两个基本部分组成。2、实现自动控制作用所需要的自动控制装置（P3）测量单元（测量变送器、检测变送器）控制单元（控制器、调节器）执行单元（执行机构，包括执行器和调节机构）3、自动控制系统中的各装置是通过信号的传递和转换相互联系起来的。2021/10/8自动控制系统的原理方框图(1)能直观地表达自动控制系统中各设备之间相互作用与信号传递关系的示意图称为自动控制系统的原理方框图。(2

5、)方框图的四个要素2021/10/8方框图的四个要素①信号线：用箭头表示信号“x”的传递方向的连接线。②汇交点(相加点、综合点)：表示两个信号“x1”与“x2”的代数和。③分支点(引出点)：表示把信号“x”分两路取出。④环节：方框图中的一个方框。2021/10/8自动控制系统的工作原理自动控制系统的工作原理可以描述为：控制系统原来处于平衡状态（即被调量等于给定值、调节器无输出、执行器和调节机构无动作），当受到扰动的影响使被调量偏离给定值，此时被调量的实际值被测量变送器检测并传送给调节器，调节器根据被调量

6、的实测信号和给定信号之间产生一个偏差信号，并按照一定的控制规律对此偏差信号进行运算，产生一个控制指令信号给执行器，用以驱动调节机构改变控制量，对被调量不断的进行调节，直到控制系统重新达到一个新的平衡状态。2021/10/8基本控制方式1.开环控制：控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。2.闭环控制：控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制过程。2021/10/8基本控制方式3.复合控制：在闭环控制回路的基础上，附加一个输入信号或扰动作用的前馈通路。前馈通路通常由对输入

7、信号的补偿装置或对扰动作用的补偿装置组成，分别称为按输入信号补偿(a图)和按扰动作用补偿(b图)的复合控制系统。2021/10/8（二）按调节系统的内部结构分类1．反馈调节系统(feedbackregulationsystem)：反馈调节系统是依据偏差进行调节的，见下图。（一）按给定值信号的特点分类1．恒值调节系统(constantregulationsystem)2．程序调节系统(programmeregulationsystem3．随动调节系统(follow-upregulationsystem)自

8、动控制系统分类2021/10/8特点：（1）在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值（2）当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。反馈调节系统也称为闭环(closeloop)调节系统。2021/10/82．前馈调节系统(feedforwardregulationsystem)：前馈调节系统是依据扰动进行调节的，见下图。2021/10/8前馈调节系统特点：(1)由于扰动影响被调量的同时，调