控制系统基本概念.ppt

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1、第三篇过程控制系统第十三章自动控制系统的基本概念第十四章简单控制系统第十五章复杂控制系统第十六章典型操作单元的控制方案第十三章自动控制系统的基本概念自动控制系统组成及分类过渡过程及品质指标小结返回第一节自动控制系统组成及分类一、自动控制系统的组成图13-2称为工艺控制流程图TT—温度变送器TC—温度控制器FT—流量变送器FC—流量控制器PT—压力变送器PC—压力控制器LT—液位变送器LC—液位控制器自动控制系统由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。返回任何一个自动控制系统，均可采用方框图来描述。第一节自动控制系统组成及分类二、反馈控制系统特点：1.构成负反馈闭环控

2、制系统。反馈：将系统输出直接或经某些环节后又返回到输入端。负反馈：反馈信号与输入信号极性相反。自动控制系统绝不能单独采用正反馈。返回2.控制作用由偏差引起。自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，控制作用由偏差产生。三、自动控制系统的分类1.定值控制系统给定值恒定不变的控制系统。2.随动控制系统给定值不固定，随时间而变。目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定值变化。3.程序控制系统给定值变化，但它是一个已知的时间函数。第一节自动控制系统组成及分类返回第二节过渡过程及品质指标自动控制系统的过渡过程过渡过程的形式控制系统的品质指标返回第二节过渡过程及品质指标一、自动控

3、制系统的过渡过程自动控制系统在运行中有两种状态：静态(稳态)：干扰及给定值均保持不变，被控变量不随时间变化，系统处于相对平衡状态，各组成环节都暂不动作，输出信号均处于相对静止状态。各变量(或信号)的变化率为零。动态：受到外来扰动时，系统中各部分输入输出相应发生变化，被控变量偏离原静态值随时间而变。若是稳定系统，经调整后，系统又重新恢复稳定状态。从一种平衡状态到达另一种新平衡状态的过程称为过渡过程。返回第二节过渡过程及品质指标二、过渡过程的形式当自控系统输入为阶跃变化时，则其过渡过程有：发散振荡过程：如图13-7(a)；等幅度振荡过程：如图(b)；衰减振荡过程：如图(c)；

4、非周期衰减过程：图(d)曲线①；非周期发散过程：图(d)曲线②。发散振荡、等幅振荡及非周期发散过程属不稳定过程；非周期衰减与衰减振荡过程属稳定过程。返回第二节过渡过程及品质指标三、控制系统的品质指标一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。1.余差C新的稳态值与给定值之差。静态指标，反映控制系统的控制精度，希望越小越好。2.最大偏差A与超调量σ定值系统衰减振荡过程，最大偏差为第一个波的峰值。返回第二节过渡过程及品质指标随动控制系统，采用超调量。A或σ是衡量稳定程度的指标，希望不要太大。返回3.衰减比表示过渡过程的衰减程度，过渡过程同方向前后相邻两峰值的比。习惯上表示为

5、n:1n＜1，发散振荡；n＝1，等幅振荡；n＞1，衰减振荡。一般控制系统衰减比：4:1~10:1为宜。返回4.调节时间Ts又称过渡过程时间。从干扰发生起至被控变量建立新平衡状态为止的时间。规定：从干扰作用开始，至被控变量进入新稳态值的±5％(或±2％)范围内所经历的时间。反映系统快速性的一个重要指标。返回第二节过渡过程及品质指标5.振荡周期T同方向两波峰之间的间隔时间。相同n，T与Ts成正比。过渡过程品质好坏，与控制系统中各个环节都有不同程度的关系。设计时，应对每一个环节进行认真的考虑。返回第十三章小结二、过渡过程及品质指标一、自动控制系统组成及分类由测量变送、控制器、执

6、行器和被控对象等组成。构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡过程。自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。返回第十四章简单控制系统简单控制系统的设计控制系统的投运小结返回第一节简单控制系统的设计设计内容被控变量选择操纵变量选择气动执行器选择控制器选择返回第一节简单控制系统的设计一、设计的内容根据工艺要求：控制方案是设计的核心。选择被控变量，操纵变量；选择测量元件及变送器、控制器、执行器、显示仪表和其它仪表；确定合理的控制

7、系统方案；图14-1简单控制系统方框图简单控制系统：由一个被控对象、测量变送、控制器和执行器所组成的单回路反馈控制系统。返回确定控制规律与参数整定。第一节简单控制系统的设计二、被控变量选择寻找对产量、质量、安全等方面起决定作用的变量。选择原则：尽量选用直接指标（或间接指标）；应可测并有足够灵敏度；应独立可调；考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。三、操纵变量选择用以克服干扰实现控制作用的变量。执行器控制的变量，最常见为流量、电压、转速等。选择原则：工艺的合理性、经济性；克服干扰能力强，控制通道放大系数较大、滞后尽量小。返回第一节简