《自动控制系统概述》ppt课件
46页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 自动控制系统的方块图 信号和变量 自动控制系统方块图 反馈 自动控制系统的分类 过渡过程和品质指标 控制系统的静态与动态,1,内容提要,控制系统的过渡过程 控制系统的控制指标 影响控制指标的主要因素,2,第一节 自动控制系统的组成,3,图7-1 人工操作图,图7-2 液位自动控制图,人工操作与自动控制比较图,第一节 自动控制系统的组成,图7-2 液位自动控制,4,表7-1 被测变量和仪表功能的字母代号,5,第一节 自动控制系统的组成,在自动控制系统的组成中,除必须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,第二节 自动控制系统的方块图,一、信号和变量,载有变量信息的物理变量是信号。,输入变量 输出变量 多输入多数出系统,7,第二节 自动控制系统的方块图,图7-4 简单水槽,8,第二节 自动控制系统的方块图,二、自动控制系统方块图 在研究自动控制系统时,为了便于对
2、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地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,图7-6 自动控制系统方块图,10,第二节 自动控制系统的方块图,其他控制系统 用同一种形式地方块图可以代表不同的控制系统,当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时,可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀,以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。,11,图7-7 蒸汽加热器温度控制系统,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
3、,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。,12,第二节 自动控制系统的方块图,三、反馈,自动控制系统是一个闭环系统,是由于反馈的存在造成的。,13,第二节 自动控制系统的方块图,单位反馈系统,14,第二节 自动控制系统的方块图,15,第二节 自动控制系统的方块图,四、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,第二节 自动控制系统的方块图,“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。,17,1. 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。,第二节 自动
4、控制系统的方块图,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。,18,第三节 过渡过程和品质指标,一、控制系统的静态与动态,19,自动控制目的:希望将被控变量保持在一个不变的给定值上,这只有当进入被控对象的物料量(或能量)和流出对象的物料量(或能量)相等时才有可能。,静态被控变量不随时间而变化的平衡状态(变化率为0,不是静止)。,第三节 过渡过程和品质指标,当一个自动控制系统的输入(给定和干扰)和输出均恒定不变时,整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态,系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态,它们的输出信号也都处于相对静止状态,这种状态就是静态。,20,第三节 过渡过程和品质指标,21,动态被控变量随时间变化的不平衡状态 。,从干扰作用破坏静态平衡,经过控制,直到系统重新建立平衡,在这一段时间中,整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中,这种状态叫做动态。,结论:在自动化工作中,了解系统的静态是必要的,但是了解系统的动态更为重要。因为在生产过程中,干扰是客观存
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