自动控制系统概述课件.ppt

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1、第一节自动控制系统的组成第二节自控系统的方块图第三节过渡过程和品质指标第4章自动控制系统概述第一节自动控制系统的组成进料口执行器变送器调节器进料口执行器变送器调节器进料口执行器变送器控制站控制系统的4个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器几个常用术语：（1）被控对象需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。（2）被控变量对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。（3）控制变量（操纵变量）受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。（4）干扰（扰动）除控制变

2、量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。（5）设（给）定值工艺规定被控变量所要保持的数值。（6）偏差偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差。第二节自动控制系统的方块图：调节器被控对象测量变送装置+－SP执行器4～20mA4～20mA控制器被控对象测量变送装置+－SP执行器4～20mA4～20mAD/AA/D数字信号一、信号和变量：二、自动控制系统方块图：调节器被控对象测量变送装置+－SP执行器调节器+－SP广义对象执行器、被控对

3、象及测量变送环节统称为广义对象固定因素补偿因素系统运行的基本要求:自动控制系统的（最）基本要求是系统运行必须是稳定的反馈是控制系统的输出（即被控变量）通过测量变送返回到控制系统的输入端，并与设定值比较的过程。负反馈:反馈的结果使系统的输出减小的反馈类型正反馈:反馈的结果使系统的输出增加的反馈类型工业控制系统一般情况下都应为负反馈。三、反馈：闭环与开环闭环——系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统称为闭环系统，此时系统根据设定值与测量值的偏差进行控制，直至消除偏差。调节器被控对象测量变送装置+－SP执行器开环——系统的输出没有被反馈回输入端，执

4、行器仅只根据输入信号进行控制的系统称为开环系统，此时系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关。要实现自动控制，系统必须闭环。闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈。正作用与反作用(如何保证系统是负反馈的）输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节例如：对于调节器来说，测量值增大，输出增大，称为正作用调节器能否构成负反馈系统和系统中各环节的特性有关液位调节器液体储槽液位变送器+－SP执行器进料口执行器变送器调节器“反”“正”“正”“正”“反”“反”由于被控对象和执行器的特性是由实际的工艺现场条件决

5、定的，所以应当通过控制器的正、反作用特性来满足系统负反馈的要求。四、自动控制系统的分类（一）按设定值的特点区分（即将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量数值是否变化和如何变化来分类）：1、定值控制系统：设定值是由工艺要求给出的不变常数通常要求被控变量尽量与设定值保持一致。2、随动控制系统：设定值随时间不断发生变化（自动跟踪系统）通常要求被控变量尽可能地与设定值一起变化。3、程序控制系统：可以理解为随动控制设定值是一个已知时间函数（顺序控制系统）即生产技术指标按一定时间程序变化（二）按补偿干扰的方法分反馈调节器执行器对象传感器、变送器+－SPxzeuq

6、yf干扰f（t）被控变量调节器操作变量补偿干扰前馈前馈补偿器执行器对象传感器、变送器pqy干扰f干扰f（t）变送器补偿器操作变量补偿干扰前馈+反馈调节器执行器对象传感器、变送器+－SPxzey干扰f变送器前馈补偿器++（三）按控制系统的复杂程度区分简单控制系统复杂控制系统（四）按控制变量的名称区分温度控制系统压力控制系统……（五）按调节规律区分P、PI、PD、PID、预估控制……（六）按被控变量对操作变量的影响分闭环控制系统——如：反馈控制开环控制系统——如：前馈控制第三节过渡过程和品质指标一、控制系统的静态（稳态）与动态控制系统的作用

7、：尽可能使被控变量与设定值保持一致（或随设定值一起变化），当被控变量受干扰影响而偏离设定值时，控制作用必须驱使它（被控变量）回到设定值。由于干扰没有严格的变化规律（否则也不能称之为干扰），因此系统中的有关参数也都是随时间变化的。静态：被控变量不随时间变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。如果控制系统是稳定的，假设设定值和干扰都保持不变，经过足够长的时间，控制系统中各参数必然会到达一个“相对”平衡状态，这种状态就是所谓的“静态”，在控制领域中更多的称之为“稳态”。在工业对象的设计过程中，需要从物料平衡、能量平衡、传热、传质、化学反应速度与平衡等方面进行

8、大量的计算，这些计算结果就是设计的依据，这部分内容就属于系统“静态”特性的范畴。从理论上讲，这