过程自动化及其仪表_1_自动控制系统概述.ppt

什么是自动化？ 我国古代自动装置 图1-3 指 南 车 复 原 模 型 图1-4 指南车 原理 （3）饮酒速度自动调节 （4）计里鼓车 简称浑天仪。为东汉科学家张衡创制的一件天文仪器。是一种水运浑象。用一个直径四尺多的铜球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等，成一浑象，再用一套转动机械，把浑象和漏壶结合起来。以漏壶流水控制浑象，使它与天球同步转动，以显示星空的周日视运动，如恒星的出没和中天等。它还有一个附属机构即瑞轮冥菜，是一种机械日历，由传动装置和浑象相连，从每月初一起，每天生一叶片；月半后每天落一叶片。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载。漏水转浑天仪对中国后来的天文仪器影响很大，唐宋以来就在它的基础上发展出更复杂更完善的天象表演仪器和天文钟。 （6） 候风地动仪图 （7）水运仪象台 （7）水运仪象台 图1-12 水运仪象台枢轮和天衡装置示意图 自动装置的出现和应用（18世纪以前） 自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代） 智能化的仪表YS-80及所属的可编程序智能控制器SLPC 过程控制系统特点 综合自动化 ②连接线 随动控制系统 程序控制系统 常见典型信号 复习提问： 1、写出常规简单控制系统方框图。 2、举例说明被控对象、被控变量、操纵变量、设定值、干扰。 3、自动控制系统按设定值不同分为哪几类？ 4、闭环和开环控制系统各有什么优缺点？ 5、说明下列仪表及管道流程图中，PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 6、什么是自动控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？ 作业： 1、图1-18所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方框图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰？ 2、某化学反应器工艺规定操作温度为（900±10）℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值不得超过80 ℃.现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-19所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比、振荡周期和回复时间，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺参数？ 特点：设定值是变化的，并且事先不知道的闭 环控制系统，并要求系统的输出（被控 变量）随之而变化。 放大器 被测电压 ut 可逆电机 指示记录仪 滑线电阻 E up 作用：以一定的精度跟随设定值的变化而变化 自动平衡电位差计的方框图 特点：设定值也是变化的，但它是一个已知的时间 函数，即根据需要按一定时间程序变化 程序控制系统可以看成是随动控制系统的特 殊情况，其分析研究方法与随动控制系统相同。 作用：以一定的精度跟随设定值的变化而变化 1.3自动控制系统的过渡过程及品质指标 1.3.1静态与动态 控制系统的输入：有设定作用和扰动作用。 输出：被控变量 静态（定态）：当输入恒定不变时，整个系统若能建立平衡，系统中各个环节将暂不动作，它们的输出都处于相对静止状态。此时输入与输出之间的关系称为系统的静态。环节的静态特性 动态：由于输入的变化，输出随时间变化，其间的关系称为系统的动态特性。也就是说，从输入开始，经过控制直到再建立静态，在这段时间中，整个系统的各个环节和变量都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。环节的动态特性 1.3.2自动控制系统的过渡过程 当自动控制系统的输入发生变化后，被控变量（即输出）随时间不断变化，它随时间而变化的过程称为系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。 对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用(阶跃信号)为输入时的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。 阶跃信号 A 0 t≥0 t0 数学表达式为： 当A=1时称为单位阶跃信号。 特 点 易产生 对系统输出影响大 便于分析和计算 定值控制系统过渡过程的几种形式(阶跃扰动) 发散振荡 单调发散 等幅振荡 衰减振荡 单调衰减 稳定的随动控制系统过渡过程 单项控制指标 1.3.3 自动控制系统的品质指标 综合性控制指标（不做要求） 仅适用于衰减振荡过程 稳定性、准确性、快速性 首先，对单项控制指标我们主要研究以下 几个内容 最大动态偏差或超调量是描述被控变量偏