化工仪表自动化【第一章】概要.ppt

第一章 自动控制系统基本概念 5.自动控制系统的评价方法 静态和动态 被控变量不随时间变化的平衡状态。 原本处于平衡的系统，由于干扰平衡被破坏，从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，这段时间内系统中各个环节和信号都处于变动状态。 过渡过程 系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。 第一章 自动控制系统基本概念 干扰形式 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、正弦信号 第一章 自动控制系统基本概念 ？ （1）阶跃干扰作用下控制系统的过渡过程类型 非周期衰减（稳定） 衰减振荡（稳定） 等幅振荡（不稳定） 发散振荡（不稳定） 第一章 自动控制系统基本概念 （2）控制系统过渡过程品质指标 a.最大偏差 衰减振荡：第一个波峰峰值与给定值的差。A 偏差越大，偏离时间越长，离开规定的工艺指标越远，对稳定正常生产和质量保证不利。对于有约束条件的系统，最大偏差小好。干扰会不断出现，偏差可能重叠。 第一章 自动控制系统基本概念 b.衰减比(衰减快慢程度) 前后相邻两个峰值的比。 n稍大于1：衰减程度很小，等幅振荡，不易稳定、振荡过 于频繁、不够安全； n很大：非振荡过程，过程缓慢；不希望。 第一章 自动控制系统基本概念 衰减比介于4:1到10:1时的特点 过渡过程开始阶段的变化速度比较快；第二个峰值远远低于第一个峰值。 尤其在反应比较缓慢的情况下，衰减振荡过程的这一特点尤为重要。 “理想过渡过程两个波”，指过渡过程振荡两次就能稳定下来。 此时的衰减比约相当于 4：1 。 第一章 自动控制系统基本概念 c.余差 余差就是过渡过程终了时的残余偏差。C 余差越小越好。 一般贮槽的液位：余差就可以大一些。 化学反应器的温度：应当尽量消除余差。 第一章 自动控制系统基本概念 d.过渡时间 (ts) 从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，为过渡过程所经历的时间 。在稳态值的上下规定一个小的范围，稳态值的±5%(±2%)。 从干扰开始作用时起，直至被控变量进入稳态值的±5%(±2%)的范围内不再越出时为止所经历时间。 过渡时间短：表示过渡过程进行得比较迅速。 第一章 自动控制系统基本概念 e.振荡周期、上升时间 振荡周期：过渡过程同向两个波峰之间的时间间隔。 一般希望振荡周期小些为好。 上升时间：指干扰开始作用起至第一个波峰时所需要的时间。 第一章 自动控制系统基本概念 控制系统过渡过程品质指标 最大偏差 超调量 衰减比 余差 过渡时间 振荡周期 上升时间 第一章 自动控制系统基本概念 给定值 被控变量 第一章 自动控制系统基本概念 给定值 被控变量 测量值 第一章 自动控制系统基本概念 给定值 被控变量 测量值 第一章 自动控制系统基本概念 （3）影响控制系统过渡过程品质的主要因素 被控对象 和 自动化装置。 被控对象 自动化装置 控制器 执行器 测量与变送装置 第一章 习题 [1].被控对象、被控变量、操作变量、干扰量、设定值、偏差的含义？ [答] 被控对象：在自动控制系统中，需要控制相应工艺参数的生产过程、设备或机器等。 被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。 操纵变量：受控制器操纵的，用来克服干扰影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。 干扰量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。 设定值：被控变量的给定值。 偏差：被控变量的设定值和实际测量值间的差。 第一章 习题 [2].什么是控制系统的方框图，它与控制流程图有什么区别？ [答] 自动控制系统方框图是有方框，信号线，比较点、引出点组成表示控制系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解。 而工艺管道及控制流程图是在控制方案确定后，根据工艺设计给出的流程图。按其流程顺序标注有相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与连锁保护系统。 PID图中设备间的连线是工艺管线，表示物料流动的方向，与方框图中有向线段的含义不同。 第一章 习题 [3].什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ [答] 把系统的输出信号直接或者经过一些环节重新引回到输入端的做法叫做反馈。反馈信号的作用方向与设定信号相反时，即偏差信号为两者之差，称为负反馈，反之，则为正反馈。 在控制系统中采用负反馈，是