第1章-自动控制系统概述演示教学

正作用环节：输出信号随输入信号的增加而增加的环节。 反作用环节：输出信号随输入信号的增加而减小的环节。 例如：对于控制器来说，测量值增大，输出增大，称为正作用控制器
能否构成负反馈系统和系统中各环节的特性有关
进
料
“正”
“正”
“反”
口
控 制 器 变
+
液位
控制器
SP
－ “反”
执行器
“反”
液体储槽
送
液位变送器
2、随动控制系统：设定值随时间不断发生变化; （自动跟踪系统） 通常要求被控变量与设定值一起变化。
3、程序控制系统：设定值是一个已知时间函数; （顺序控制系统）即生产技术指标按一定时间程序变化。
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（二）按补偿干扰的方法分:
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SP
f
反馈
+
e 调节器 u
q
执行器
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第四节 控制系统的过渡过程和品质指标
一、控制系统的静态（稳态）与动态
控制系统的作用：尽可能使被控变量与设定值保持一致（或随设定值变化），当被控变量受 干扰而偏离设定值时，控制作用必须驱使它（被控变量）回到设定值。
静态：被控变量不随时间变化的平衡状态（不是静止）。
如果控制系统是稳定的，假设设定值和干扰都保持不变， 经过足够长的时间，控制系统中各参数必然会到达一个“相 对”平衡状态，这种状态就是所谓的“静态”或“稳态”。
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反馈与闭环
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系统运行的基本要求:
自动控制系统的（最）基本要求是系统运行必须是稳定的.
反馈:是控制系统的输出（即被控变量）通过测量变送返回
到控制系统的输入端，并与设定值比较的过程。
负反馈:反馈的结果使系统的输出减小的反馈类型。e=x- z
正反馈:反馈的结果使系统的输出增加的反馈类型。e=x+z
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第一章 自动控制系统百度文库述
第一节 自动控制系统的组成 第二节 自控系统的方块图 第三节 自控系统的分类 第四节 过渡过程和品质指标 第五节 工艺管道及控制流程图
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第一节 自动控制系统的组成
眼看
进
料 口
检测
（三）按控制系统的复杂程度区分: 简单控制系统 复杂控制系统
（四）按控制变量的名称区分: 温度控制系统 压力控制系统 ……
（五）按调节规律区分: P、PI、PD、PID、预估控制 ……
（六）按被控变量对操作变量的影响分: 闭环控制系统——如：反馈控制 开环控制系统——如：前馈控制
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z
测量值
几个常用术语 ：
测量元件 变送器
f 干扰变量
给定值
偏差
（1）被控x对象－ e
需要控制实器现控控制制器p的输出设备执、行机器 械操或纵q生变量产过对程象称为被被控y变控量 对象。
（2）被控变量z 对象内要求保持一定数值（或按规律变化）的物理量。
（3）操纵变量 测量受值 执行器控制，用以测使量元被件控变量保持一定数值、起控制 （控制变量） 作用的变量称为操纵变变送器量（控制变量）。
工业控制系统一般情况下都应为负反馈。ｆ 干扰作用
给定值 偏差
控制器输出
操纵变量
被控变量
Ｘ+
e
控制器
ｐ
－
控制阀
ｑ 被控对象
ｙ
ｚ 测量值
测量元件
变送器
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② 闭环与开环
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闭环——系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较 的系统称为闭环系统，此时系统根据偏差控制， 直至消除偏差。
蒸汽流量的变化 ｆ
干扰作用 出料口温度
控制阀
操纵变量
ｑ 被控对象
加热器
被控变量
ｙ
测量元件 变送器
二者存在一一对应关系6 ！
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自动控制系统方块图：
+ 控制器
SP －
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执行器
被控对象
测量变送装置
补偿因素
+ 控制器
SP －
固定因素
广义对象
执行器、被控对象及测量变送环节统称为广义对象 7
对象
x
y
－
z
传感器、变送器
干扰f（t）被控变量调节器 操纵变量补偿干扰
前馈
传感器、变送器
p
q
前馈补偿器
执行器
f
干 扰
对象
干扰f（t）变送器补偿器 y 操纵变量补偿干扰
前馈+反馈
前馈补偿器
变送器
f
干
SP
+
扰
+ e 调节器
y
执行器
对象
x
+
z－
传感器、变送器
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（
控
控 制
制仪
变
器
表 ）
送
器
手动
脑想
液位的人工控制
执
行
器
执行
运算
液位的自动控制 2
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进
料
口
调
节
器
变
送
器
进 料 口
变 送 器
控 制 站
执
执
行
行
器
器
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控制系统的 4 个基本环节：
f 干扰变量
被给定 控x 值对象－偏e差、检控测制器仪表控(制测器p 输量出 变送执行环器节)操、纵q变控量 制器对、象 执被行控y变器量
（4）干 扰 除操纵变量,作用于对象并引起被控变量变化的其他因素.
（5）给 定 值 工艺规定被控变量所要保持的数值。
（6）偏 差 设定值与测量值之差。
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进f
蒸汽料 口加热器温度控制系统
变 送 器
y
被控对象 —— 贮加槽热器 被控变量 —— 液出位料口y 温度T
执 行 器
q
操纵变量 —— 控加制热阀蒸出汽料流流量量q q
干扰作用 —— 进料流量的/温改度变的f改变 f
操纵介质 —— 流蒸体汽
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控 制 器
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第二节 自动控制系统的方块图
进 蒸汽料 口加热器温度控制系统
方块
连线 箭头
给定值
ｘ
偏差
－ｘ ｚ
测量值
控制器
控制器输出
ｐ
进料流量变化 进料温度的变化 加热蒸汽压力变化
+
SP
－
控制器
执行器
被控对象
测量变送装置
开环——系统的输出没有被反馈回输入端，执行器仅只根 据输入信号进行控制的系统称为开环系统。
系统的输出与偏差无关。
要实现自动控制，系统必须闭环—前提
闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈。
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③正作用与反作用(如何保证系统是负反馈的）
器
“正”
由于对象和执行器的特性是由实际的工艺
执
现场条件决定的，所以应当通过控制器的
行
正、反作用特性来满足系统负反馈的要求.
器
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第三节 自动控制系统的分类
（一）按设定值的特点区分: （按照需要控制的给定值是否/如何变化来分类）：
1、定值控制系统：设定值是由工艺要求给出的不变常数; 通常要求被控变量尽量与设定值一致。