第6章自动控制系统概述 第一节自动控制系统的组成 第二节自控系统的方块图 口第三节过渡过程和品质指标
❑ 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 过渡过程和品质指标 第6章 自动控制系统概述
第一节自动控制系统的组成 进料口 调节器 变送器
第一节 自动控制系统的组成 进 料 口 执 行 器 变 送 器 调 节 器
进料 进料口 调节器 变送器 变送器 制 站 aaaaaaaaa DD 执行器 执行器
进料口 执行器 变送器 调节器 进料口 执行器 变送器 控制站
控制系统的4个基本环节: 被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 几个常用术语: (1)被控对象需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象,简称对象。 (2)被控变量对象内要求保持一定数值(或按某一规律变化)的物理量称为被控 变量。 (3)控制变量(操纵变量)受执行器控制,用以使被控变量保持一定数值的物料或 能量称为控制变量或操纵变量 (4)干扰(扰动)除控制变量(操纵变量)以外,作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素称为干扰 (5)设(给)定值工艺规定被控变量所要保持的数值 (6)偏差偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信息是被控变量 的测量值而非实际值,因此,在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏 差
控制系统的 4 个基本环节： 被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 几个常用术语 ： （1）被控对象 需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。 （2）被控变量 对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控 变量。 （3）控制变量（操纵变量） 受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或 能量称为控制变量或操纵变量。 （4）干扰（扰动） 除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素称为干扰。 （5）设（给）定值 工艺规定被控变量所要保持的数值。 （6）偏差 偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信息是被控变量 的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏 差
第二节自动控制系统的方块图: 、信号和变量: 4~20m 调节器 执行器 被控对象 4~20m 测量变送装置 4~20m 控制器 D/A 执行器 被控对象 SP 4~20m D 测量变送装置 数字信号
第二节 自动控制系统的方块图： 调节器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 4～20mA 4～20mA 控制器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 4～20mA 4～20mA D/A A/D 数字信号 一、信号和变量：
、自动控制系统方块图: 调节器 执行器 被控对象 测量变送装置 补偿因素 固定因素 ○-调节器 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
二、自动控制系统方块图： 调节器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 调节器 + － SP 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 补偿因素 固定因素
、反馈: 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 正反馈:反馈的结果使系统的输出增加的反馈类型 工业控制系统一般情况下都应为负反馈
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 正反馈:反馈的结果使系统的输出增加的反馈类型 工业控制系统一般情况下都应为负反馈。 三、反馈：
闭环与开环 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,此时系统根据设定值与测 量值的偏差进行控制,直至消除偏差 一x○-十调节器 执行器被控对象 SP 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,此时 系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关 要实现自动控制,系统必须闭环。 闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈
闭环与开环 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，此时系统根据设定值与测 量值的偏差进行控制，直至消除偏差。 调节器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 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，此时 系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关。 要实现自动控制，系统必须闭环。 闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈
正作用与反作用(如何保证系统是负反馈的) 输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节 输出信号随输入信号的增加而喊小的环节称为反作用环节 例如:对于调节器来说,测量值增大,输岀增大,称为正作用调节器 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 调 液位 执行器 液体储槽 P 调节器 器 变 反 反 液位变送器 器 正 ■日■■■■■■■■ 由于被控对象和执行器的特性是由实际的 工艺现场条件决定的,所以应当通过控制 执 器的正、反作用特性来满足系统负反馈的 器 要求
正作用与反作用(如何保证系统是负反馈的） 输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节 输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节 例如：对于调节器来说，测量值增大，输出增大，称为正作用调节器 能否构成负反馈系统和系统中各环节的特性有关 液位 调节器 液体储槽 液位变送器 + － SP 执行器 进 料 口 执 行 器 变 送 器 调 节 器 “反” “正” “正” “正” “反” “反” 由于被控对象和执行器的特性是由实际的 工艺现场条件决定的，所以应当通过控制 器的正、反作用特性来满足系统负反馈的 要求
四、自动控制系统的分类 (一)按设定值的特点区分 (即将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量数值是否变化和 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完值保持致 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)通常要求被控变量尽可能地与设定值-起变化 3、程序控制系统:可以理解为随动控制设定值是一个已知时间函数 (顺序控制系统)即生产技术指标控一定应间程序变化
四、自动控制系统的分类 （一）按设定值的特点区分 （即将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量数值是否变化和 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保持一致。 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）通常要求被控变量尽可能地与设定值一起变化。 3、程序控制系统：可以理解为随动控制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