化工仪表及自动化第1章自动控制系统概述ppt课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第三节 自动控制系统的分类 几种分类方法 按被控变量来分类 液位、温度、压力自动控制系统。。 按控制器具有的控制规律来分类 比例、积分、微分 将被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类 其中第三种分类方法最普遍 第三节 自动控制系统的分类 给定值x可以是外部给定，也可以是内给定。 第三节 自动控制系统的分类 1.定值控制系统 2.随动控制系统（自动跟踪系统） 3.程序控制系统（顺序控制系统） 根据给定值的不同情况，将自动控制系统分为三类 第三节 自动控制系统的分类 1. 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。 ---克服干扰的影响 电阻丝加热恒温箱温度控制系统 第三节 自动控制系统的分类 2. 随动控制系统（自动跟踪控制） --- 给定值不断地变化，而且这种变化不是已知的、预先规定好的，而是随机的。并要求系统的输出（被控变量）随之变化。 --- 给定值按一定的时间程序变化。但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化 ,f(t) 如马弗炉程序升温系统 3. 程序控制系统（顺序控制系统） 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 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）。 蒸汽 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包自动控制系统示意图 动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。 从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。 结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持在工艺生产所要求控制的技术指标上。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 二、控制系统的过渡过程 系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。 当干扰作用于对象，系统被控变量发生变化，在系统负反馈作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。 举例 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 蒸汽 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包自动控制系统示意图 对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 阶跃信号 A 0 t≥0 t0 数学表达式为： 当A=1时称为单位阶跃信号。 特 点 易产生 对系统输出影响大 便于分析和计算 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。 在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，且多半属于随机性质。在分析和设计控制系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式 非周期衰减过程 衰减震荡过程 等幅震荡过程 发散震荡过程 √ √ ？ 对于控制质量要求不高的场合，如果被控变量允许在工艺许可的范围内振荡（主要指在位式控制时），才可采用。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 单项控制指标（仅适用于衰减振荡过程） 稳定性、准确性和快速性 综合控制指标 三、控制系统的品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 三、控制系统的品质指标 控制系统的过渡过程是衡量系统品质的依据。 图1-10 过渡过程品质指标示意图 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 1、最大偏差或超调量 2、衰减比 3、余差 4、过渡时间 5、振荡周期或频率 五种重要品质指标之一 1. 最大偏差或超调量 最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。 超调量定义：第一个波的峰值与最终稳态值之差，即B=A-