热工测量及自动调节8-第八章--自动控制原理ppt课件.ppt

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1、八.自动控制原理第一节自动控制概述第二节构成环节的特性第三节环节的综合和特性分析§8-1自动控制概述一、自动控制与自动控制系统自动控制--指在无人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象(如机器、设备或生产过程)的某一个(或数个)物理量(或工作状态)自动地按照预定的规律运行(或变化)。简言之，自动控制系指一系统，依照其输入信号，自动调整其输出。自动控制系统—为了达到自动控制目的，由相互制约的各个部分，按一定规律组成的具有一定功能的整体称为自动控制系统。总的来说，自动控制系统一般由被控对象和控制装置两部分组成。控制装置最少由:传感器(或变送器)、调节器、执行器组成。自控制系统的两种

2、最基本形式：开环控制和闭环控制。开环控制系统一种简单的控制形式在控制器与被控对象之间只有正向控制作用，而没有反馈控制作用系统输出对控制信号(输入信号)没有影响不需要对被控量进行测量，只根据输入信号进行控制。开环控制系统控制精度低，抗干扰能力差，但由于控制装置简单，成本低，控制系统一般不产生振荡。因此可应用在干扰不强烈、控制精度要求不高的场合。闭环控制系统反馈—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称反馈；若输入信号与反馈信号相减称负反馈；反之，若相加，称正反馈。利用反馈组成的控制系统称闭环控制系统，又称反馈控制系统。闭环控制系统在控制器与被控对象之间不仅存在着

3、正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制信号有直接影响自动控制中的输入信号(给定值)与反馈信号(测量值)之差称为偏差信号，简称偏差。偏差作用在控制器上，经过对系统的控制作用，使系统的输出量趋于给定值闭环控制系统的实质就是利用负反馈作用来减小系统的偏差。在反馈控制系统中，存在着一条从被控量(系统的输出量)经过传感器到输入端的联络通道，称反馈通道闭环控制是由被控对象、传感器、调节器(控制器)和执行器组成具有自动修正被控量偏离给定值的能力控制精度高，适应面广，是基本的控制系统由于存在着反馈，系统有产生振荡的可能，故调试比较繁杂自动控制系统中的术语（1）被控对象—又称被调对象，

4、简称对象，指自动控制系统中要进行控制的机器、设备或生产过程的全部或一部分，例如空调房间、燃气燃烧器、锅炉等。被控量—又称被调量。被控对象中要求实现自动控制的物理量，例如温度、压力、液位等。给定值—又称设定值。即通过控制系统作用，使被控量达要求的数值。自动控制系统中的术语（2）传感器—又称敏感元件。是实现测量与自动控制的首要环节，它是将被测量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的元件。调节器—又称控制器。将被控制量的实测值信号与给定值信号相比较，检测偏差并对偏差进行运算，按照预定的控制规律发出调节指令的部分，它控制执行器的动作，对系统进行控制，一般具有给定、比较、指示、运算

5、和操作功能。执行器—在控制系统中，将来自调节器的控制信号转变为操作量的部分，又称操作部分，它由执行机构和调节机构组成。操作量—又称调节量、控制量。被控量在受到干扰后，而需要通过调节机构向被控对象输入或从对象中输出的物料量或能量。二、反馈控制系统的分类定值控制系统给定值保持不变(为一恒定值)的反馈控制系统称为定值控制系统。定值控制系统又称自动调节系统。随动控制系统控制系统的给定值随另一变化函数而变化，事先不知道其变化规律，要求系统的输出（被控参数）随之而变化。这类系统的任务是保证输出以一定的精度跟随输入变化而变化。程序控制系统给定值按一定的时间程序变化。三、静态与动态系统的调节过程

6、一般可以分成静态和动态两个阶段静态—当输入恒定不变时，控制系统在调节器的自动调节作用下，被调量不再随时间变化的平衡状态称静态或稳态;动态—被调量随时间变化，系统处于不平衡状态时称为动态或瞬态;系统和环节的输出与输入的关系称为系统或环节的特性。调节系统投入了运行，时刻都有扰动作用于被调对象，致使被调量偏离设定值，因此需要通过自动调节仪表，不断地施加调节作用去抵消或对抗扰动作用的影响，使被调量恢复到设定值。四、反馈控制系统的过渡响应过渡过程所谓过渡过程就是当调节系统在受到任何输入激励后被调量偏离设定值，调节作用使调节系统重新恢复到新的平衡状态的过程。也就是系统从一个平衡状态过渡到另一

7、个平衡状态的过程。过渡过程的形式过渡过程品质指标（1）衰减比n衰减比是表示衰减程度的指标，它是反映系统稳定程度即相对稳定性。它是前后两个波峰值之比，即n＝B/B’当n＜l时系统不稳定，当n＞1时系统稳定。当n只比1稍大一点时，过渡过程衰减很慢，与等幅振荡过程接近，振荡过于频繁不够稳定，一般不采用；如果n很大则又接近非周期的单调过程，通常也是不希望的；一般n以4～10之间为宜。过渡过程品质指标（2）静差静差又称余差，处指过渡过程终了时的残余偏差，也就是被调参数的稳定值与给定值之差，