2 轧制过程及其装置控制系统.ppt

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1、2轧制过程及其装置控制系统几个基本概念：手动控制——靠人力直接完成的控制动作。自动控制——指在没有人直接参与的情况下，利用控制系统使被控对象或生产过程自动地按照预定的规律所进行的控制。自动控制系统——进行自动控制时，具有信息传递，并由被控对象和控制装置所组成的系统。计算机控制系统——由电子计算机对自动控制系统进行管理，使被控对象按计算机的逻辑判断，在所设计的数学模型规定的最优状态下进行控制的系统。过程——指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。2.1自动控制系统的基本组成和控制原理一、自动控制系

2、统的基本组成1.给定量：是系统的输入部分，是希望被控量所能达到的值。自动控制的目的就是希望在整个的运行过程中被控量尽可能地复显给定量。2.比较环节：指给定量与测量值进行比较的一种装置。一般做“减法”，通过控制系统使该偏差减小或消失。3.校正环节（调节器）：校正输入量与反馈量之间的信号偏差，以提高系统的稳定性。4.放大环节：将校正环节的信号放大，使之与执行机构的输入信号匹配。包括：信号本身的放大、功率放大。5.执行机构：将被控对象的被控量调节到目标值上的机构。其形式有电气、液压、气动设备。6.被控对象：控制系统所要

3、控制的具体对象，通常指被控制的设备或过程，如轧机、轧制生产工艺过程等。7.被控量（输出量）——被控制的物理量，是指被控对象中要求维持等于或接近给定值的物理量。如：轧制速度、轧件厚度、压下位置、张力等。8.检测装置：用来测量被控对象中被控量大小，并进一步将其转换为与给定量同一量纲的一种装置。9.扰动量：指一切扰动被控对象稳定运行，引起被控量偏离给定值的信号，或妨碍系统的输出，使输出量达不到所要求的目标值。如：来料厚度不均、材质不均、温度不均等。二、自动控制系统构成的基本形式1.开环控制系统(1)概念：输出量不会返回

4、影响输入量的直接控制系统。(2)特点：系统的输出量不参与控制作用系统结构简单，指令流单向传递控制较及时，但受扰动量影响后，被控量的偏差无法消除。开环控制系统框图（3）应用：输入量与输出量的关系已知，且无内、外干扰时；或控制精度不高的场合。例如：来料厚度的控制、来料温度的控制等。2.闭环控制系统（1）概念：被控量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行反馈控制，使整个系统构成一个闭环。（2）特点：控制被控量，达到被控量与设定值一致对扰动量有一定抑制作用具有滞后性系统内部配合不当，可能引起系统误差系统结构较复杂（3

5、）应用：广泛3.复合控制系统:即两者的组合特点:系统的结构趋于复杂既具有开环控制系统的稳定性,又具有闭环控制系统的精度。实际应用中，以闭环控制系统为多。三、闭环控制系统的结构1.闭环控制系统的结构2.系统的任务——三大任务其一：对被控量的正确测量与及时报告——检测系统其二：将实际测量到的被控量与希望保持的给定量进行比较、运算和控制方向的判断，发出控制指令——控制系统其三：由执行机构，使被控量控制到所希望保持的数值上——执行系统3.控制原理通过检测系统对被控对象的被控量所作出的正确测量以及及时的报告，由控制系统将实

6、际检测到的被控量与希望保的给定量进行比较、处理、运算和控制方向的判断，发出控制指令给执行系统，由执行机构担当调整的任务，使被控量控制到所希望保持的数值上。三、自动控制系统的分类及传递函数1.自动控制系统按设定值的不同，有三种：1）定值控制系统：设定值保持不变的反馈控制系统。应用：在工业中有着广泛育应用，如各种温度、压力、流量、液位、厚度、张力等。2）随动控制系统：设定值不断变化，且事先是未知的，要求系统的输出（被控量）随之而变化的控制系统。如：雷达跟踪系统等3）程序控制系统：设定值是变化的，且是一个已知的时间函数

7、，即根据需要按一定时间程序变化的控制系统。如：程序控制机床、退火炉的温度等。2.传递函数1）概念：当所有初始值为零的条件下，系统输出量与输入量拉普拉斯变换之比。2）作用：将控制系统各个控制环节的不同数学模型按一定的运算法则进行表达，以便进行严谨续密的分析。因此：传递函数表达了环节或系统本身的特性，而与输入量无关。当设计一个自动调节系统时，可以用各子环节的传递函数进行组合，得到总传递函数，热后再逆运算就会得到时域空间的过渡过程描述。四、自动控制系统的基本要求1.问题的提出：在任何控制系统中，总有一定的贮能元件：如质

8、量（转动惯量）、电容、电感、弹性变形或类似于这类性能的部件，因而存在一个“惯性”问题，即保持原来运动状态的特性。系统在调整过程中，也就是完成从原来的平衡状态到新的平衡状态需一定的调整时间，这一调整时间及其过程称为过渡过程时间，它是动态的，而平衡状态则是稳态的（静态）。为保证系统的正常工作而对系统提出基本要求。2.自动控制系统的基本要求包括动态特性与静态特性（稳态特性）两部