反馈控制系统基本结构图研讨.ppt

第七章 自动化技术 一、自动化的基本概念 水位控制 蒸汽机上的离心式调节器 电冰箱工作 古代自动装置：铜壶滴漏 古代的自动化装置： ----中国的指南车 记里鼓车 当今的自动化 放眼今天的社会生活、生产、各行各业，自动化装置和系统无处不在。 自动化 控制论 1948年，美国数学家诺伯特?维纳（Norbert Wiener）与一些医生、生物学家、数学家以及工程技术人员合作，经过长达十几年的研究，发表了专著“控制论”，终于提出了现代自动化技术的核心──控制论(Cybernetics)。 自动化基本内容 1、控制 2、系统 3、控制系统 4、反馈和反馈控制系统 5、数字控制技术 （计算机控制） 控制 控制是一种有目的的特定作用、和有目的的主动行为。 控制的本质是调节，是对“离向”或“离轨”的倾向的调节，目的是使事物的运动沿着既定的方向和轨道正常运行。 自动控制 系统 1、系统与元件 2、系统与环境 控制系统 1、控制系统的三个必要元素 2、控制系统的结构框图 反馈 开环系统 开环系统应用：水塔 人工控制的水箱水位系统 人工控制水塔水位 闭环系统的相关概念 闭环系统的特点：将系统的输出信息反送回到输入端，使输出信息也参与对系统(当然也对输出本身)进行控制。 反馈控制系统（反馈系统）：有了反馈后，就构成了闭环控制系统。 负反馈系统：不管造成偏差的原因是什么，都利用负反馈方法来控制对象，使偏差消除或基本消除，从而使被控对象达到预定目标。 开环系统和在闭环系统比较 开环系统中，只有从施控者传向被控者的控制信息，信息的传递是单方向的。 反馈系统的基本结构 反馈控制系统基本结构图 反馈控制系统基本结构图 反馈控制系统基本结构图 反馈控制系统基本结构图 控制系统的稳态过程 控制系统评价指标 “稳、快、准” 控制技术 1、PID控制 比例（P）：代表了当前的信息，起纠正偏差的作用，使过程反应迅速； 微分（D）：在信号变化时有超前控制作用，代表了将来的信息。在过程开始时强迫过程的进行，过程结束时减小超调，克服振荡，提高系统的稳定性，起到加快系统的过渡过程作用； 积分（I）：代表了过去积累的信息，它能消除静差，改善系统静态特性。 控制技术 2、先进控制技术 鲁棒控制（Robust Control） 预测控制（Predictive Control） 模糊控制（Fuzzy Control） 专家控制（Expert Control） …… 检测技术与自动化装置 检测技术与自动化装置，是运用现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学，研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的学科。它以自动控制系统为对象，研究相关的信息检测技术、可靠性技术，研究传感器、变送器、控制器、执行机构等自动化装置的集成化与智能化。 传感器 在工业过程的各种参数检测中，常用的传感器有电量传感器、力学量传感器（含压力、位移、角速度传感器等）、温度传感器、湿度传感器以及物理化学成份传感器等。 软测量技术 软测量(Soft Sensor)是指应用计算机技术，对于一些难以测量或不能测量的重要变量，选择另外一些容易测量的变量(称为二次变量)，通过构成某种数学关系来判断和估计，以软件来代替硬件功能。 软测量仪表具有响应迅速、连续给出未知变量信息、投资低和维护保养简单等优点. 自动化仪表 工业自动化仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行自动检测、显示、记录或控制的仪表，又称工业仪表或过程检测控制仪表。此外，利用工业自动化仪表还可实现信息远距离传送和数据处理。 控制对象：它是我们要进行控制的设备、过程、系统。它接受来自执行器的控制作用，被控制量作为输出。 检测装置：也称为传感器。 它用来测量被控制量(控制对象的输出)，并将其转换成与系统输入量同一性质的物理量。 “稳”：是指系统的稳定性。 “快”：是指系统响应的快速性。 “准”：是指系统的稳态控制精度。 控制系统的抗干扰能力也是性能指标的一个重要方面。 * 反馈信号与给定输入信号是相加的，即使偏差加大，从而增强控制作用的反馈。 /wangming/1583.html 自动化就在我们的身边 1、红绿灯为什么会自动切换？ 2、电冰箱为什么会制冷？ 3、微波炉为什么能根据预先的设定，自动加热不同的食物？ 4、抽水马桶冲完水，水箱将自动灌水而不溢出？ 水位 球 控制对象： 水位 控制目标： 水位保持平稳 控制过程： 进水开关 控制对象：转速。 控制目标：速度稳定。 控制过程（手段）：在蒸汽机转轴上安装了一个飞