热工仪表与自动控制14(3).ppt

《热工仪表与自动控制14(3).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十一章自动控制原理◆自动控制系统及其组成◆自动控制是在人工控制的基础上产生，发展起来。所以，在介绍自动控制时，首先分析人工控制，并与自动控制加以比较。◆人工控制与自动控制图11－1为室温人工控制示意图，送风经过热水加热器加热后送入恒温室，用以控制室内温度（简称室温），为了室温保持在要求得数之上或在一定的范围内变化，必须在室内设计一个温度计，操作人员根据温度计的指示，不断地改变调节阀的开度，控制进入加热器的热水量，从而使室温维持在某个要求的范围内。◆例如，当操作人员从温度计上观察到的数值低于要求值时，则开大热水阀门，增大加热量，使时文加热倒要求得数值；归纳起来操作人员所进行的工作是:●观察

2、温度计的指示值;●将室温指示值与室温要求值加以比较，并算出两者的差值，规定要求值减去指示值为差值;●当差值为正时，开大热水闸门，从而使偏差减小；●当偏差为负时，则关小热水闸门，也是偏差减小。◆将上述三部工作不断重复下去，直到温度指示回到要求的数值上。这种有人工来直接进行的控制称人工控制。◆从上述可知，要进行人工控制，必须有测量仪表和一个由人工操作的器件（如上图中的调节闸门）。●由人来判断偏差的大小与符号，然后根据这个偏差进行控制，是偏差得以纠正。●人在控制过程中就其到了观察，比较，判断和控制的作用。简单说就是“检查偏差，就正偏差”的过程。●众所周知，人工控制往往是比较紧张和范所得工作，而且

3、容易出现差错;●另外，由于人眼的观察和手的操作动作，受到人生理机能的限制，所以无法达到高精度和节能控制的要求。◆假如由一个自动控制装置来完成上述人工操作，就可完成室温的人工控制。◆图11-2为室温自动控制系统示意图，控制器将传感器反映的室温测量值与要求值进行比较合运算，用以控制执行器，使流入室内的热量与流出到室外的热量相平衡，以实现室温的自动控制。上述执行起由执行机构和调节机构闸门组成，称为电动调节阀。◆所谓自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使得被控制对象（如设备和生产过程等）自动的按照预定的规律运行后变化的手段（或操作）。●从上述人工控制与自动控制过程分析来看：●传感器相

4、当于人工控制中的温度计；●控制器代替人的眼睛和大脑，进行比较和运算；●执行器中的电动机相当于人的双手。◆在人工控制中，人是凭经验支配双手操作的。其效果很大程度上取决于其经验的正确与否。而在自动控制中，控制器是根据偏差信号，按一定规律取控制调节阀的，其效果很多大程度上取决于控制器的控制规律的选用是否恰当。二、自动控制系统的组成◆为了达到自动控制的目的，由相互制约的各个部件，按一定的规律组成的具有一定功能的整体称为自动控制系统。◆由被控对象，传感器（或变送器），控制器和执行器等组成。●例如，图11－2室温自动控制系统是有恒温器，温度传感器，温度控制器和电动调节阀组成。为了能清楚地表示一个自动控

5、制系统个组成部分（或称环节）之间的相互影响和信号联系，一般都用框图表示控制系统的组成。●例如，上例室温控制系统可以用图11－3的框图表示。每一个框表示一个环节，用带箭头的线条表示各个环节之间的联系和信号传递方向，在线上用字母表示作用信号。●在上例中，室外温度的变化，室内热源的变化，加热器前送风温度的变化及热水温度的变化等，都使室温发生变化，使室温的实际值于给定制之间产生差距。这是引起室温变化的外界因素，在自动系统中称为干扰（或称扰动），用f表示。●一般，控制系统受两种作用，即给定作用和干扰作用，它们称为系统的输入信号。系统的给定值决定系统被控制变量的变化规律。干扰作用在实际系统中是难于避免

6、的，而且它可以作用在系统中的任意部位。通常所说的系统的输入信号是指给定制信号，在系统的输出信号是指被控变量。设定给定值这一端称为系统的输出端。由图11－3的框图可以看出，从信号传输的角度来说，自动控制是一个闭合的回路，所以又称闭环系统。应强调说明，这种闭环系统的输出信号―――被控变量进过传感器（或变送器）有返回作用到系统的输入端。这种把系统的输出信号又引到系统的输入端的措施称反馈。自动控制系统中采用的反馈是负反馈。所谓负反馈就是输入量与反馈量是相减的，由于采用负反馈控制，才能使被控制量与给定值之差消除或减小，即使被控量变化减小。●自动控制中的常用术语被控对象简称对象，指自动控制系统中要进行

7、控制的设备或生产过程的一部分或全部。例如，空调房间，燃气工业炉，锅炉等。被控变量被控对象中要求实现自动控制的物理量，例如，温度，湿度，压力等。给定值又称设定值，即通过控制作用，使被控变量达到要求的数值。传感器又称被控量（包括物理量，化学量，生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的元件。例如，电阻，热电偶等。控制器它是将被控变量的实测值与给定值信号相比较，检测偏差并对偏差进行运算，按照预定的规