01自控系统概述分析.ppt

* * 自控系统及催化剂生产控制 自控系统能干什么 是在无人直接参与下可使生产过程或其它过程按期话规律或预定规律运行的控制系统　　　　　　　　　　　自控系统的多样性 化工自控、航空自控、楼宇自控、机械自控 智能控制 复杂自控系统如：专家控制系统、家居控制系统、模糊控制系统、神经网络控制系统 自控系统的组成 系统运行的基本要求 自控系统的分类 自动控制系统的过渡过程和品质指标 自控系统概述 1.1自控系统的组成 进料口 执行器 变送器 调节器 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 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 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 固定因素 补偿因素 1.2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。 若反馈的结果是使系统的输出减小，则称为负反馈 若反馈的结果是使系统的输出增加，则称为正反馈 工业控制系统一般情况下都应为负反馈。 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。 1.3控制系统的分类 （1）按系统的反馈形式分类: 闭环控制系统——如：反馈控制 开环控制系统——如：前馈控制 （2）按设定值的特点区分 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。 随动控制系统――设定值随时间不断发生变化 通常要求被控变量尽可能地与设定值一起变化。 程序控制系统------被控变量按一定的时间程序变化. （3）按控制系统的复杂程度区分 简单控制系统 复杂控制系统 （4）按控制变量的名称区分 温度控制系统 压力控制系统 …… （5）按调节规律区分 P、PI、PD、PID、预估控制 …… 1.4 过渡过程和品质指标 （1）静态（稳态）和动态 控制系统的作用：尽可能使被控变量与设定值保持一致（或随设定值一起变化），当被控变量受干扰影响而偏离设定值时，控制作用必须驱使它（被控变量）回到设定值。 由于干扰没有严格的变化规律（否则也不能称之为干扰），因此系统中的有关参数也都是随时间变化的。 静态――被控变量不随时间变化的平衡状态（变化率为0，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