第一部分简单控制系统综述.ppt

绪论;绪论;绪论;绪论;第一章 简单控制系统; 第一节 控制系统的组成 一、控制系统的组成 当系统受到外界扰动的影响时,为使被控变量（液位）与设定值保持一致 检测被控变量并与设定值比较得到偏差 按一定控制规律对偏差运算 输出信号驱动操纵变量（流量） 最终使被控变量回复到设定值 变送器检测液位 控制器对偏差运算 执行器改变操纵变量 ;当系统受到外界扰动的影响时 为使被控变量（压力）与设定值保持一致 检测被控变量，并与设定值比较得到偏差 按一定控制规律对偏差运算 输出信号驱动操纵变量（流量） 最终使被控变量回复到设定值 变送器检测压力 控制器对偏差运算 执行器改变操纵变量;当系统受到外界扰动的影响时,为使被控变量（温度）与设定值保持一致,检测被控变量，并与设定值比较得到偏差 按一定控制规律对偏差运算 输出信号驱动操纵变量（流量） 最终使被控变量回复到设定值 变送器检测温度 控制器对偏差运算 执行器改变操纵变量 ;; 控制系统的有关术语 被控对象：被控制的设备或装置 被控变量:需要对其进行控制的工艺变量 操纵变量:受执行机构操纵用于克服扰动影响的变量 扰动：应向被控变量的各种扰动作用 检测变送:把被控变量检测出并转换成标准信号,送控制器 执行器：接受控制器输出信号，控制操纵变量的设备; 控制系统框图的几点说明 框图中的各个信号是增量。 信号流向用箭头，不是物流和能流方向 各环节增益的正负根据稳态条件下输出增量与输入增量之比确定 该缓解输入增加时，输出增加，增益为正，输出减少，增益为负 常用执行器、被控对象和检测变送环节组成广义对象 Go(s)表示该环节增益除以该物理基准值表示为无量纲描述控制器输入和输出采用标准信号时 广义对象增益是无量纲的;控制系统框图的几点说明 控制通道：操纵变量到被控变量的通道 扰动通道：扰动变量到被控变量的通道 扰动影响被控变量或设定变化时，通过控制通道的调节 改变操纵变量，克服扰动对被控变量的影响或跟随设定变化 定值控制系统：设定值固定的控制系统 随动控制系统：被控变量跟随设定值变化的控制系统 采样控制系统：包含采样开关的控制系统，如计算机控制系统常将检测变送环节表示为1，检测变送与被控对象合并考虑尽可能选择直接被控变量，少用间接被控变量 ; 二、控制系统的控制性能指标 时域控制性能指标 稳定性：控制系统闭环极点位于s左半平面 准确性：控制系统被控变量与设定（参比变量）之间的偏差小 快速性：控制系统存在偏差的时间尽量短 偏离度：控制系统被控变量偏离设定（参比变量）的离散程度小 衰减比：系统稳定性指标 超调量和最大动态偏差：系统稳定性指标 余差：系统准确性指标 回复时间和震荡频率：系统快速性质指标 偏离度：系统综合性指标 ;综合性控制指标（积分鉴定指标） 常用积分鉴定指标的形势是： 平方误差积分准则是ISE : 绝对误差积分准则是IAE : 时间乘绝对误差积分准则ITAE 对存在于差的系统，采用e(t)-e(∞)=-[C(t)-C(∞)]作为误差项代入 采用不同积分指标，所获得的过渡过程的性能要求也不同 例如，ISE最小的系统着重于抑制过度过程中的大误差，但衰减比很大,ITAE最小的系统着重于惩罚过渡过程时间过长，但过渡过程震荡激烈 误差积分指标不能都保证控制系统具有合适的衰减比; 控制系统运行的重要准则1．负反馈准则 控制系统成为负反馈的条件是该控制系统各开环增益之积为正即：K开=KCKVKPKM02.稳定运行准则 控制系统静态运行条件是扰动或设定条件变化时，控制系统各环节增益之积的模恒定即：K开=KCKVKPKM =常数控制系统动态运行条件是扰动或设定条件变化时，控制系统总开环传递增益的模恒定即：|Gc(s)Gv(s)Gp(s)Gm(s)|=常数; 第二节 过程动态特性和建立过程的动态模型 一、过程动态特性 1．典型过程动态特性 自衡的非振荡过程 无自衡的非振荡过程 自衡的振荡过程 具有反向特性的过程 2．过程特性对控制性能指标的影响 增益的影响 时间常数的影响 时滞的影响 扰动进入系统位置的影响 时间常数匹配的影响 被控变量和操纵变量的选择;二、过程动态模型的建立 1、对过程模型的要求 2、过程模型建立的方法 系统辨识方法 机理建模方法 混合方法;K：过程增益或放大系数 T：过程时间常数 ：过程时滞;;两点法：;1-2 过程特性与动态模型的建立;1-2 过程特性与动态模型的建立;参数确定