第13章 第12章 第8章.ppt

控制质量取决于两方面：对象特性和仪表控制能力。 建模机理：物料平衡 : 人为给对象一输入信号，并记录对象输出。得到对象特性。 对象稳定后，输出变化量与输入变化量之比。 问题提出： 当出现偏差后如何控制阀门，才能使系统恢复的又快又好？ 控制规律：按偏差信号的正、负，控制器的输出在最大、最小两状态间变化。 一、控制规律 控制器输出变化量与偏差成正比。 一、纯积分控制 I： 控制器输出变化量正比于偏差及时间累积。 控制器输出正比于偏差变化速度。 1、人工调节 [例]人工液位调节：改变Q2，适应Q1变化，达到流量平衡，实现水位恒定。 一、自动控制系统的组成 在工业生产中，各种生产工艺都必须在规定的工况条件下进行，这些条件包括：压力、温度、液位和流量等。因此在生产中必须根据生产工艺严格控制这些参数。 在生产过程中对参数的控制分为：人工控制和自动控制两种。 ◆自动控制系统是在模仿人工控制的基础上发展起来的（参见绪论）。 第十三章 自控系统的基本概念 ③操作—执行： ‘手动’ —调阀改变Q2，纠正偏差使ΔH→0 ①观察—检测： ‘眼看’—水位，确定实际水位值H=？ ②比较—运算： ‘脑想’—实际H=H0给定水位?ΔH＝H-H0，偏差ΔH正/负？如何操作？ 第一节 自控系统的组成及分类 控制器?脑：比较测量值Pv、给定值Sv，求偏差Dv，按控制规律输出操纵值（信号）Mv，送给执行器。 变送器?眼：测量水位，并转换为测量值（信号）Pv。 ◆自动控制过程： “检测偏差”→“纠正偏差” 2、自动控制系统组成 执行器?手：根据操纵值Mv改变阀门开度、操纵变量q以改变水位。 自动控制实际上是用自动控制装置实现以上控制过程。 P 217：控制工艺流程图中的符号 TT、TC；PT、PC；FT、FC；LT、LC；AT、AC 方框图的作用：图示表示自动调节系统中信号联系和相互影响。 操纵变量 q 调节阀 干扰D 被控变量 y 对象 - 测量值 Pv 变送器 操纵值号 Mv 控制器 给定值 Sv 偏差 Dv 方框图中各参数的意义： ①被控对象：被控制的生产过程或设备。 ②被控变量 y ：表征对象特性，被控制的参数。 ③干扰 D ：影响被调参数的外界因素。 ④测量值 Pv ：变送器的输出，表示被调参数的大小。 ⑤给定值 Sv ：代表被调参数最佳值所对应的信号值。 ⑥偏差 Dv ：给定信号与测量信号值之差。Dv=Sv-Pv ⑦操纵值 Mv ：控制器输出，控制控制阀启闭开度。 ⑧操纵变量 q ：被调节阀改变的流量参数。可改变被调变量。 二、自动控制系统方框图 从方框图上，信号形成一闭合环路的系统叫闭环控制，否则为开环控制。 闭环控制才能完成“检测偏差、纠正偏差”的自动控制作用。 程序控制是开环控制，不管控制后果。 三、反馈控制系统 ①.开环、闭环控制 ②.正、负反馈 闭环控制，输出信号y 通过变送器引入控制器输入端比较—称为反馈。 反馈信号Pv与给定信号Sv相减的称为负反馈 ，反之为正反馈。 自控系统必须为负反馈。 ①.定值控制系统：被控变量的给定值恒定不变。 ②.随动控制系统：给定值随机变化，控制系统使被控变量跟踪给定值变化。 ③.程序控制系统：给定值按规定程序变化，给定值是已知时间函数。 四、自动控制系统的分类 q 执行器 D y 对象 - Pv 变送器 Mv 控制器 Sv+ Dv ③.控制作用的产生是由偏差产生的；偏差产生的控制作用是系统沿减小 或消除偏差的向运动。 静态与动态：被控变量不随时间变化的相对平衡状态，否则为动态。 过渡过程：系统从一个平衡状态过渡到另一平衡状态的动态过程。 第二节 过渡过程和品质指标 一、自控系统的过渡过程 二、常用的干扰形式—阶跃干扰 ◆阶跃干扰— 具有‘突变、持续、单向’特点。 形式简单、容易实现、便于分析、影响最重。 ④发散震荡过程：震荡，发散，非稳定。 三、过渡过程形式 ①非周期衰减过程：单调，衰减，稳定。 ②衰减震荡过程：震荡，衰减，稳定。 ③ 等幅震荡过程：震荡，临界，非稳定。 ①.余差C：被控变量稳定值与给定值间的残余偏差。C=yr-y(∞)。 ②.最大偏差A: 表示被控变量偏离给定值的程度。A=y(tp) ③.超调量σ：表示随动系统最大偏差。σ=[y(tp)-y(∞)]/ y(∞) ④.衰减比n：表示被控变量恢复、衰减程度。 n＝B/B′ n1为发散震荡；n=1为等幅振荡，n→∞非振荡衰减。n＝4-10为宜 ⑤.调节时间Ts: 从干扰发生到被控变量进入稳态值±5％所用的时间。 ⑥.振荡周期T: 相邻波峰(波谷）之间的时间间隔。 四、控制系统的品质指标 一、对象特性： 对象输入（操纵变量 、干扰）与输出（被控变量）间的关系。 第一节 对象特性及描述