第一章自动控制系统基本概念精选文档.ppt

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1、第一章自动控制系统基本概念本讲稿第一页，共二十五页第二节第二节 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 1.1.手动控制与自动控制手动控制与自动控制 眼眼 脑脑 手手 观观察察 思考思考 执行执行测量变送器测量变送器“眼眼”P P、L L、F F、T T 统一的标准信号（统一的标准信号（Z Z）控制器控制器“脑脑”执行器执行器“手手”LCLT蒸汽蒸汽 给水给水 汽包汽包 炉炉膛膛本讲稿第二页，共二十五页变送器变送器控制器控制器执行器执行器 眼眼 脑脑 手手 变送器变送器 控制器控制器 执行器执行器 （TTTT）（TCTC）（阀）（阀）本讲稿第三页，共二十五页2.2.自动控制系统的组成自动控制系统

2、的组成自动化装置：自动化装置：测量变送器、控制器、执行器测量变送器、控制器、执行器 被控对象被控对象 自动化装置自动化装置在生产过程中在生产过程中,任何一个自动化系统都是由两大部分任何一个自动化系统都是由两大部分组成。即组成。即 被控对象：被控对象：被控制的机器或设备被控制的机器或设备自动化装置：自动化装置：实现自动化所要求的技术工具实现自动化所要求的技术工具本讲稿第四页，共二十五页冷物料冷物料蒸蒸汽汽本讲稿第五页，共二十五页 名词术语：名词术语：3.3.方框图方框图 控制器控制器:根据测量值与给定值所得偏差按一定的数学根据测量值与给定值所得偏差按一定的数学 运算规律输出操纵值（运算规律输出操

3、纵值（TC、LC、FC、PC表示）。表示）。执行器执行器:通常指调节阀，也可以是变频调速机构等。通常指调节阀，也可以是变频调速机构等。测量变送器测量变送器:直接测量被控变量，并转换成标准统一信直接测量被控变量，并转换成标准统一信 号的仪表（号的仪表（TT、LT、FT、PT表示）。表示）。本讲稿第六页，共二十五页偏差信号偏差信号e:给定值与测量信号之差给定值与测量信号之差 (x-z)测量信号测量信号z:代表被控变量大小的信号代表被控变量大小的信号给定值给定值x:代表规定值之大小的信号代表规定值之大小的信号 被控变量被控变量y:生产中要求控制的工艺参数生产中要求控制的工艺参数(L、P、F、T)干扰

4、干扰f:引起被控变量变化的各种外来因素引起被控变量变化的各种外来因素 操纵变量操纵变量:受执行器控制的物理量受执行器控制的物理量被控对象被控对象:被控制的机器或设备（如：换热器等）被控制的机器或设备（如：换热器等）控制信号控制信号p:用以改变控制作用大小的信号用以改变控制作用大小的信号 本讲稿第七页，共二十五页 注意注意 说明说明 方框图中带有箭头的连线表示信号传递的路径，箭方框图中带有箭头的连线表示信号传递的路径，箭头所示的方向表示信号作用的方向，而绝不代表方头所示的方向表示信号作用的方向，而绝不代表方框之间的物料联系，绝不可认为方框图就是工艺流框之间的物料联系，绝不可认为方框图就是工艺流程

5、图。程图。本讲稿第八页，共二十五页蒸汽蒸汽 给水给水 汽包汽包 炉炉膛膛LCLTLT LT LCQ1 1 Q2 2 方框图方框图工艺流程图工艺流程图本讲稿第九页，共二十五页4.4.自动控制系统的特点自动控制系统的特点 自动控制系统是由封闭回路组成（自动控制系统是由封闭回路组成（闭环闭环）自动控制系统是自动控制系统是负反馈负反馈的的 本讲稿第十页，共二十五页第三节第三节 自动控制系统的分类自动控制系统的分类1.1.定值控制系统定值控制系统 X=常数常数2.2.随动控制系统随动控制系统（自动跟踪系统）（自动跟踪系统）X=RND（t）3.3.程序控制系统程序控制系统（顺序控制系统）（顺序控制系统）X

6、=f（t）目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定 值变化。值变化。按被控变量的给定值变化规律分类：按被控变量的给定值变化规律分类：本讲稿第十一页，共二十五页第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、系统的静态、动态和干扰作用一、系统的静态、动态和干扰作用 静态：静态：被控变量不随时间变化的平衡状态。被控变量不随时间变化的平衡状态。动态：动态：被控变量随时间变化的不平衡状态。被控变量随时间变化的不平衡状态。LT LT LCQ1 1 Q2 2 本讲稿第十二页，共二十五页干扰作用：干扰作用：引起被控变量变化的外来因

7、素。引起被控变量变化的外来因素。阶跃干扰阶跃干扰干扰干扰0t0t斜坡干扰斜坡干扰t干扰干扰t干扰干扰本讲稿第十三页，共二十五页二、过渡过程二、过渡过程 系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态的过程。系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态的过程。系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态的过程。系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态的过程。过渡过程的几种表现形式过渡过程的几种表现形式 发散振荡、等幅振荡属于发散振荡、等幅振荡属于不稳定过程不稳定过程；非周期衰减与衰减振荡过程属于非周期衰减与衰减振荡过程属于稳定过程稳定过程。本讲稿第十四页，共二十五页t ty yA A5%5%BBC三、控制系统的品质指标三、控

8、制系统的品质指标 1.1.最大偏差或超调量最大偏差或超调量 对定值系统衰减振荡过程，对定值系统衰减振荡过程，最大偏差为第一个波的峰值。最大偏差为第一个波的峰值。最大偏差最大偏差A 超调量超调量B=A-C2.2.余差余差C C新的稳态值与给定值之差。新的稳态值与给定值之差。反映了控制系统的控制精确度，希望余差越小越好。反映了控制系统的控制精确度，希望余差越小越好。本讲稿第十五页，共二十五页3.3.衰减比：衰减比：表示过渡过程的衰减程度。表示过渡过程的衰减程度。过渡过程同方向前后过渡过程同方向前后相邻两峰值的比。相邻两峰值的比。习惯上表示为习惯上表示为 n:1n1 1 发散振荡发散振荡n1 1 等

9、幅振荡等幅振荡n1 1 衰减振荡衰减振荡一般取一般取 n=4:110:1 n=4:1 B=1 B=1/4 振荡振荡2 23 3次就能稳定次就能稳定 n=10:1 B=1 B=1/10 振荡振荡1 12 2次就能稳定次就能稳定 本讲稿第十六页，共二十五页T T5%5%Ts4.4.过渡时间过渡时间Ts5.5.振荡周期振荡周期T从干扰发生起至被控变量建立新的平衡状态止的时间。从干扰发生起至被控变量建立新的平衡状态止的时间。规定规定:从干扰作用开始时起，至被控变量进入新稳态从干扰作用开始时起，至被控变量进入新稳态 值的值的55(或或22)范围之内所经历的时间。范围之内所经历的时间。过渡过程同向两波峰过

10、渡过程同向两波峰(或波谷或波谷)之间的间隔时间。之间的间隔时间。相同条件下，相同条件下，T与与Ts成正比。成正比。本讲稿第十七页，共二十五页控制流程图符号意义控制流程图符号意义序号安装位置图形符号备注序号安装位置图形符号备注1就地安装仪表4集中仪表盘后安装仪表嵌在管道中2集中仪表盘面安装仪表5就地仪表盘后安装仪表3就地仪表盘面安装仪表第五节第五节 工艺管道及工艺流程图工艺管道及工艺流程图 本讲稿第十八页，共二十五页一、图形符号一、图形符号1.1.测量点测量点2.2.连接线连接线3.3.仪表的图形符号仪表的图形符号本讲稿第十九页，共二十五页二、仪表位号二、仪表位号由字母代号和数字编号两部分组成由

11、字母代号和数字编号两部分组成字母代号：字母代号：表示被测变量和仪表的功能。表示被测变量和仪表的功能。数字编号数字编号：区域编号和回路编号组成。区域编号和回路编号组成。被测变量被测变量功能功能工段号工段号回路编号回路编号本讲稿第二十页，共二十五页1.1.字母代号字母代号2.2.仪表位号的书写规则仪表位号的书写规则本讲稿第二十一页，共二十五页控制流程图字母意义控制流程图字母意义字母第一位字母后继字母字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能被测变量修饰词功能A分析报警P压力C电导率控制Q数量积分累积D密度差R放射性记录E电压S速度安全开关F流量比T温度传送I电流指示V粘度阀K时间W力L物位YM水分Z位置执行机构本讲稿第二十二页，共二十五页如图如图 称为称为带带控制点的控制点的工艺流程图工艺流程图 TT温度变送器温度变送器 LT液位变送器液位变送器 FT流量变送器流量变送器 PT压力变送器压力变送器 AT成分变送器成分变送器 AC成分控制器成分控制器 LC液位控制器液位控制器 FC流量控制器流量控制器 TC温度控制器温度控制器 PC压力控制器压力控制器本讲稿第二十三页，共二十五页本讲稿第二十四页，共二十五页本章作业本章作业P1611，22本讲稿第二十五页，共二十五页