控制系统反馈.ppt
+反馈 系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后。又返回到系统的输入端，与给定值进行比较。这种把系统（或坏节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输人端的做法叫做反馈。负反馈与正反馈从图中可以看到，在反馈信号ym旁有一个负号“-”，而在给定值ys旁有一个正号“+”（正号可以省略),这里正和负的意思是在比较时，以ys为正值，以ym 为负值，则调节器的偏差信号e=ys ym。反馈信号ym取负值，所以叫负反馈负反馈的信号能够使原来的信号减弱。如果反馈信号ym不取负值，而取正值反馈信号使原来的信号加强，那么就叫做正反馈。此时偏差信号e=ys+ym。负反馈应用 在自动控制系统中都采用负反馈。因为只有负反馈,才能使被控变量y受到干扰的影响而升高时，反馈信号ym将升高,经比较而到调节器的偏差信号e将降低，此时调节器发出调节信号而使调节阀的开度发生变化，变化的方向为负从而使被控变量下降回到给定值这样就达到了控制的目的。如果采用正反馈，那么控制作用不仅不能克服干扰的影响，反而是推波助澜，即当被控变量受到干扰升高时，ym亦升高，调节阀的动作方向是使被控变量进一步升高，而且只要有一点微小的偏差。调节作用就会使偏差越来越大，直至被控变量超出了安全范围而破坏生产。所以控制系统绝对不能单独来用正反馈。气开阀与气关阀气开阀与气关阀气动执行器有气开式与气关式两种型式:1、气关式-有压力信号时阀关、无信号压力时阀开。2、气开式-有压力信号时阀开、无信号压力时阀关。气开、气关的选择主要从工艺生产上安全要求出发。选择原则：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之，阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。也就是说，如果被控变量值偏高，则控制作用应使之降低；相反，如果被控变量值偏低则控制作用应使之升高。控制作用对被控变量的影响应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定值。因此，就有一个作用方向的问题。调节器正、反作用的确定 在控制系统中不仅是控制器而且被往对象、测量元件及变送器和执行器都有各自的作用方向。它们如果组合不当，使总的作用方向构成正反馈，则控制系统不但不能起控制作用反而破坏了生产过程的稳定。所以，在系统投运前必须注意检查各环节的作用方向，其目的：是通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。所谓作用方向，就是指输入变化后，输出的变化方向。当某个环节的输入增加时，其输出也增加，则称该环节为“正作用”方向；反之，当环节的输入增加时，输出减少的称“反作用”方向。作用方向 对于测量元件及变送器其作用方向一股都是“正”的，因为当彼控变量增加时，其输出量一般也是增加的，所以在考虑整个控制系统的作用方向时，可不考虑测量元件及变送器的作用方向（因为它总是“正”的）。测量元件及变送器作用方向 对于执行器它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀。当控制器输出信号（即执行器的输入信号）增加时，气开阀的开度增加，因而流过阀的流体流量也增加，故气开阀是“正”方向。反之、由干当气关阀接收的信号增加时，流过阀的流体流量反而减少，所以是“反”方向。执行器的作用方向 对于被控对象的作用方向，则随具体对象的不同而各不相同。当操纵变量增加时被控变量也增加的对象属于“正作用”的。反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。被控对象的作用方向 由于调节器的输出决定于被控变量的测量值与给定值之差，所以被控变量的测量值与给定值变化时,对输出的作用方向是相反的。对于控制器的作用方向是这样规定的：当给定值不变，被控变量测量值增加时，调节器的输出也增加，称为“正作用”方向或当测量值不变，给定值减小时，调节器的输出增加的称为“正作用”方向。反之，如果测量值增加（或给定值减小）时，调节器的输出减小的称为“反作用”方向。调节器作用方向加热炉出口温度控制1、加热炉-被控对象2、燃料气流量-操纵变量3、被加热的原料油出口温度-被控变量。分析：1、对象是“正”作用方向-当操纵变量燃斜气流量增加时，被控变量是增加的。2、执行器是“正”作用方向-从工艺安全条件出发选定执行器是气开阀（停气时关闭），以免当气源突然断气时，控制阀大开而烧坏炉子。结论：为了保证由对象、执行器与调节器所组成的系坑是负反馈的，调节器就应该选为“反”作用。这样才能当炉温升高时调节器TC的输出减小，因而关小燃料气的阀门（因为是气开阀，当输入信号减小时，阀门是关小的）使炉温降下来。液位控制系统分析：1、执行器是“正”方向-执行器采用气开阀，在一旦停止供气时，阀门自动关闭，以免物料全部流走。2、对象的作用方向是“反”-当调节阀开度增加时液位是下降的。结论：调节器的作用方向必须为“正”，才能使当液位升高时，LC输出增加，从而打开出口阀，使液位降下来。调节器的正、反作用可以通过改变调节器上的正、反作用开关自行选择，一台正作用的调节器只耍将其测量值与给定值的输入线互换一下，就成了反作用的调节。区区别别:串串级级控控制制系系统统有有两两个个闭闭合合回回路路,而而单单闭闭环环比比值值控控制制系系统统只只有有一一个个回回路路,其其中中主主变变量量没没有有构构成成回回路路,主主变变量量是是不不受受限限制制的的；串串级级控控制制系系统统的的副副变变量量对对主主变变量量有有影影响响,而而单单闭闭环环比比值值控控制制系系统统中中的的副副变变量量的的变变化化不不影影响响到到主主变变量量；另另外外，串串级级控控制制系系统统有有两两个个调调节节器器，单单闭闭环环比比值值控控制制系系统统有有一一个个调调节节器器，一个比值器组成。一个比值器组成。例例:单闭环比值控制系统与串级控制系统的区别单闭环比值控制系统与串级控制系统的区别串级控制系统中主副控制器的正反作用1.副调节器的作用方向与副对象的特征、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与单回路控制系统相同，使副回路成为一个负反馈系统原则来确定的。2.主控制器作用方向的选择可按下述方法进行：主、副变量在增加（或减小）时，如果要求控制阀的作用方向是一致的，则主控制器应选择“反”作用的；反之，则应选“正”作用的。如果将副回路看作是构成主回路的一个环节时，其方块图如下图所示。从图中可知:副回路环节的特性总是“正”作用方向的。在主回路中，由于副回路、主测量变送这两面个环节的特性总是“正”的，所以为了使整个主回路构成负反馈，主控制器的作用方向取决于主对象的特性。当主对象具有“正”作用特性（即副变量增加时，主变量亦增加）时，主控制器应选“反”作用方向；反之，当主对象具有“反”作用特性时，主控制器应选“正”作用方向。
