第7章+控制基本概念ppt课件.ppt

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1、化工仪表及自动化第七章自动控制系统概述内容提要自动控制系统的组成与分类自动控制系统的方块图过渡过程和品质指标工艺管道及控制流程图13一、人工操作与自动控制第一节自动控制系统的组成与分类二、自动控制系统组成三、自动控制系统的分类3图7-1人工操作图图7-2液位自动控制图一、人工操作与自动控制比较控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要第一节自动控制系统的组成与分类第一节自动控制系统的组成图7-2液位自动控制4第一节自动控制系统的组成与分类二、自动控制系统的组成5组成自动化装置被控对象测量元件与变送器自动控制器执行器在自动控制系统的组成中,除必须

2、具有前面所述的自动化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。要选择好控制系统的对象6第一节自动控制系统的组成与分类三、自动控制系统的分类按被控变量来分类，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。16其中第三种分类方法最普遍第一节自

3、动控制系统的组成与分类“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。131.定值控制方法2.随动控制系统（自动跟踪系统）给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。第一节自动控制系统的组成与分类3.程序控制系统（顺序控制系统）给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用比较普通。第二节自动控制系统的方块图一、方块图7二、方块图运算

4、法则三、方块图等效变换四、传递函数与L变换五、例题第二节自动控制系统的方块图一、方块图载有变量信息的物理变量是信号。系统或环节uy图7-3输入、输出变量图输入变量输出变量多输入多数出系统71、信号与变量2、方块图基本单元图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析复杂系统的重要手段。方块图组成的四个基本单元：（a）信号线；（b）分支点(又叫测量点)；（c）比较点(求和点)；（d）方块（又叫环节）；方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它一种对系统的全面描写。第二节自动控制系统的方块图第二节自动控制系统的方块图3、自动控制系统方块图

5、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。9方块图中，x指设定值；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；f指扰动作用。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。第二节自动控制系统的方块图自动控制系统方

6、块图10第二节自动控制系统的方块图为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节(包括被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看待,称之为广义对象,这样,整个系统可认为是由控制器与广义对象两者所构成,其方块图可简化。控制器广义对象被控变量测量值z给定值干扰作用f-x简化方块图12二、方块图运算法则：1、串联运算法则因为结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环节传递函数的乘积。G(s)=G1(s)G2(s)Gn(s)第二节自动控制系统的方块图2、并联运算法则因为所以结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联环节传递函数之和。G(s)=G1(

7、s)+G2(s)++Gn(s)第二节自动控制系统的方块图3、反馈运算法则前向通道和反馈通道传递函数分别为G(s)、H(s)结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通道的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反馈通道传递函数的乘积。第二节自动控制系统的方块图第二节自动控制系统的方块图说明自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的差别,就在于控制系统有无负反馈存在。自动操纵装置对象操纵指令操纵作用工艺参数自动操纵系统方块图15第二节自动控制系统的方块图三、方块图的等效变换第二节自动控制系统的方

8、块图三、方块图的等效变换拉氏变换的实质：将实变量t的函数f（t），变换成复变量s（s=α+jβ）的函数F（s）。其中：为原函数，为拉氏变换式（或象函数