第1章控制基本概念课件.ppt

化工仪表及自动化 内容提要 自动控制系统的组成与分类 自动控制系统的方块图 过渡过程和品质指标 工艺管道及控制流程图 第一节 自动控制系统的组成与分类 第一节 自动控制系统的组成与分类 第一节 自动控制系统的组成 第一节 自动控制系统的组成与分类 二、自动控制系统的组成 第一节 自动控制系统的组成与分类 第一节 自动控制系统的组成与分类 三、自动控制系统的分类 按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统； 按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 第一节 自动控制系统的组成与分类 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。 第二节 自动控制系统的方块图 一、方块图 第二节 自动控制系统的方块图 一、方块图 2、方块图基本单元 图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析复杂系统的重要手段。方块图组成的四个基本单元： （a） 信号线； （b）分支点(又叫测量点)； （c）比较点(求和点)； （d）方块（又叫环节）； 方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它一种对系统的全面描写。 第二节 自动控制系统的方块图 3、自动控制系统方块图 在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。 下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。 方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。 第二节 自动控制系统的方块图 第二节 自动控制系统的方块图 二、方块图运算法则： 1、串联运算法则 因为 结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环 节传递函数的乘积。 G(s) = G1(s) G2(s)?? Gn(s) 第二节 自动控制系统的方块图 2、并联运算法则 因为 所以 结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联 环节传递函数之和。 G(s) = G1(s) + G2(s) +?? + Gn(s) 第二节 自动控制系统的方块图 3、反馈运算法则 前向通道和反馈通道传递函数分别为G ( s )、 H ( s ) 结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通道 的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反 馈通道传递函数的乘积。 第二节 自动控制系统的方块图 第二节 自动控制系统的方块图 三、方块图的等效变换 第二节 自动控制系统的方块图 三、方块图的等效变换 第二节 自动控制系统的方块图 四、传递函数与L变换 1、拉普拉斯变换 第二节 自动控制系统的方块图 第二节 自动控制系统的方块图 闭环传递函数 定义：系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入 量之间的传递函数，通常用?(s) 扰动传递函数 把系统输入量以外的作用信号均称之为扰动信号。 a.设输入量R（s）=0 当 扰动影响可被抑制 b.设扰动信号N（s）=0 当 时， 表明此时系统的闭环传递函数只与H（S）有关，与被包围的 环节无关。 R（s）、 N（s）同时作用时： 解：利用方块图变换法则 (a) 比较点A前移，分支点D后移 (b) 消除局部反馈回路 第三节 过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 第三节 过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 第三节 过渡过程和品质指标 当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和