1.1 自动控制系统的概念与构成.ppt

水处理工艺特点：水质水量、药剂投量、电力设备 运行、电气设备等变化。 1.水处理工艺参数的监测和控制 2.采用的仪表和设备 3.仪表选择：原理、种类、型号、使用范围 4.仪表和设备控制 5.信号传输、网络构成、终端 课程相关介绍 课程目的：了解基本知识、掌握应用条件、熟悉关键仪表特性； 课程内容介绍：1-6章； 重点讲解内容：每章的侧重点； 第一章 自动控制基础知识 1.1 自动控制系统概念与构成 1.1.1 自动控制系统概念 1.自动控制系统的基本目的： 解放劳动力提高效率：应用自动控制技术可以解脱繁重的、单调的、低效的人类劳动，以提高生产效率和提高生活水平； 提高精度和质量：对现代生产中很复杂的或极精密的工作，用人力不能胜任时，应用自动控制技术就可以保证高质量地完成任务。 3.人工控制： 自动控制： 在人不直接参与情况下，用外加设备或装置(称自动控制装置)使整个生产过程或工作机械(称被控对象)自动按预定规律运行，或使其某个参数(称被控量)按预定要求变化。 自动控制装置包括： (1)测量元件 测量被控量（如水位、流量、浊度）的实际值、或对被控量进行物理量的变换；如传感器，检测器，水质仪表； (2)比较元件： 将测量结果和要求值（标准值或水质指标）比较，得到偏差； (3)调节元件: 根据偏差大小产生控制信号。调节元件包括放大器和较正装置，它能放大偏差信号，并使控制信号和偏差具有一定关系； (4)执行元件： 由控制信号产生控制作用，从而使被控量达到要求值， 如阀门、水泵等； 自动控制系统工作原理：通过测量和比较得到偏差，由偏差产生控制作用，由控制作用使偏差消除或减少的原理。 主要特点： (1)信号传送：输出量经测量后回送到输入端。回送的信号使回路闭合，构成闭环，此过程称为反馈。 (2)控制作用：由偏差引起。偏差产生的控制作用使系统沿减少或消除偏差的方向运动。由偏差产生控制作用叫做偏差控制。 具有上述两个特点的自控系统叫做反馈控制系统、闭环控制系统、偏差控制系统。 系统的工作原理叫做反馈控制原理。 自动控制目的：在人不直接参加的情况下实现同样的控制目的。 自动控制系统基本构成： 整定文件：或给定文件，给出被控量应取的值。 测量元件：检测被控量的大小，如流量计等。 比较元件：用来得到给定值与被控量之间的误差。 放大元件：用来放大误差信号，驱动执行机构。 执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象。电机是典型的执行元件。 校正元件：用来改善系统的动、静态性能，它可以用模拟/数字电路来实现，也可以用计算机程序来实现。 能源元件：用来提供控制系 控制理论和控制工程常用术语 被控量：指被测量和被控制的量或状态，如上述系统中的炉温。 控制量：一种由控制器改变的量或状态，它将影响被控量的值，如上述系统中加热电阻丝两端的电压。 对象：它一般是一个设备，通常由一些机器零件有机的组合在一起，我们通常将被控物体称为对象，如电加热炉。 系统：系统是一些部件的组合，这些部件组合在一起，完成一定的任务。系统并不限于物理系统，系统的概念有时是很抽象的，它可以指一个特定的动态现象。 扰动: 扰动是一种对系统的输出量产生不利影响的因素或信号，如果扰动来自于系统内部，称为内部扰动；如果扰动来自于系统外部，则称之为外部扰动。 1.1.3 自动控制系统的分类 控制系统：开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统（同时具有开环和闭环结构）。 1.1.3.1闭环控制 闭环控制原理：需要控制的是受控对象（如水处理工艺）的被控量（如流量），而测量的则是被控量和给定值，并计算两者的偏差，该偏差信号经放大后送到执行元件，去操纵受控对象，使被控量按预定的规律变化，以消除偏差。只要被控量偏离了给定值，系统均能自动纠正。这种控制方式也称为按偏差调节。 闭环控制特点：信号按箭头方向传递是封闭的(闭环)、负反馈和按偏差控制。 闭环控制也称为反馈控制或按偏差控制。 闭环控制优点：控制精度高，抗干扰能力强。 闭环控制缺点：元件多，线路复杂，分析和设计麻烦。 1.1.3.2 开环控制 （1）按给定值控制 开环控制原理：需要控制的是受控对象的被控量（如流量），控制装置只接收给定值，信号只由给定值单向传递到被控量，无反向联系。其框图如下图所示。 开环控制特点：简单，控制精度低，抗干扰能力差。结构简单、成本低，精度要求不高时，有一定实用价值。 开环控制和闭环控制基本区别：有无负反馈作用。（例如核反应堆与核弹的区别） 1.1.3.3 复合控制 复合控制方式：把按偏差控制与按干扰控制结合起来，对主要扰动采用适当的补偿，实现按干扰控制；同时再组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差。如图1.11所示。 其他分类方法： 按元件类型：可分为机械系统、电气系