第一章-自动控制系统基本概念.ppt

内容提要 化工自动化的主要内容 自动控制系统的基本组成及方块图 自动控制系统的分类 自动控制系统的过渡过程和品质指标 控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素 内容提要（续） 工艺管道及控制流程图 图形符号 字母代号 仪表位号 第一节 化工自动化的主要内容 1. 自动检测系统 2. 自动信号和联锁保护系统 3. 自动操纵及自动开停车系统 4. 自动控制系统 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 （续） 自动控制系统的组成 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图（续） 液位自动控制的方块图 在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。 下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。 方块图中， x 指液位设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量（液位）；f 指扰动作用（比如进料流量）。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。 几个名词的含义 被控变量：要保持恒定或需要调节的变量。 干扰（扰动）作用：引起被控变量波动的外来因素称为干扰，它是作用于对象的输入信号。 比较机构：是控制器的一个组成部分，不是一个独立的仪表。图中单独画出来是为了能更清楚地说明控制器的比较作用。 操纵变量：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 反馈：把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图（续） 其他控制系统 用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统。 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图（续） 注意！方块图中的每一个方块都代表一个具体的装置。 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图（续） 小结 自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图（续） 小结 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，如温度、压力等控制系统； 按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 第三节 自动控制系统的分类（续） “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。 第三节 自动控制系统的分类（续） 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 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 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（续） 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 三、控制系统的品质指标 控制系统的过渡过程是衡量控制品质的依据。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 2. 衰减比B/B’ 衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标（续） 五种重要品质指标之三 3. 余差C 当过渡过程终了时，被控变量所达到的新