热工仪表演示稿2.ppt

第二章 热工自动控制的基本概念 热工自动控制系统组成及常用术语 热工自动控制系统的方框图 过渡过程及其品质指标 §2-1热工自动控制系统组成及常用术语 组成 受控对象（过程） ：工作的机器、装备等，从传感器到执行器之间 被控量：表征其工作状态的物理量如T,P 测量变送：对被控量进行测量（转换成标准信号）的装置 调节器：把测定值和设定值进行比较的装置 执行器（调节阀）：把调节器的指令成比例地转换为直线或角位移地装置 自动控制系统：受控对象和控制装置的总体 一、人工控制和自动控制 人工控制：在人的直接参与下，使被控量等于给定值 反应不及时，可以处理复杂问题 自动控制：在没有人的直接参与下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值 反应快，按设定的程序控制，必须有模型 人工控制 人在完成一项有目的的任务所经历的过程 眼睛?观察 大脑?分析决策、预期目标 油门?执行 汽车?受控对象 人工控制和自动控制的类比（总结） 自动控制的基本方式 开式控制之一：按给定值的操纵 开式控制之二：抗干扰补偿 闭式（反馈）控制：按偏差调节 二、自控系统的组成 过程控制：石油、化工、冶金、机械、电力、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门的自动化 过程控制系统：自动控制系统的被控制量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值等的系统 §2-2热工自动控制系统的方框图 调节器： 调节阀： 过程：从传感器到调节阀之间的管道设备 测量变送： 一、方框图的画法 每个方框表示组成该系统的一个环节 两个方框之间一条带有箭头的连线表示其相互关系，不表示方框之间的物料联系 过热蒸汽温度控制系统 液位控制器 烤炉温度控制示意图 位置随动系统原理图 调速系统图 二、自控系统的分类 按系统的结构特点分类 反馈控制系统 前馈控制系统 前馈－反馈控制系统 按给定值信号的特点分类 定值控制系统：将被控制量保持在某一定值或很小的范围中的控制系统 随动控制系统：被控量的给定值随时间任意地变化的控制系统 程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序而变化的控制系数 一、系统的静态和动态 静态：输入不变，调节系统在调节器的自动调节作用下，被调量不再随时间变化的平衡状态 动态：被调量随时间变化，系统处于不平衡状态 一个运行的系统，时时刻刻都有扰动作用于对象，被调量偏离设定值，重点应研究系统和环节的动态特性上。 二、过渡过程基本形式 发散振荡 等幅振荡 衰减振荡 发散振荡 等幅振荡 衰减振荡(1) 发散振荡的MATLAB模拟 衰减振荡(2)的MATLAB模拟 单调过程的MATLAB模拟 汽车ABS刹车时的车速和轮速 三、品质指标 余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差 最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差 衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比 衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的百分比 过渡过程时间（ts）：系统过渡过程曲线进入新的稳定值的5%或2%范围内所需的时间 峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度 三、品质指标 余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差 最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差 衰减振荡的品质指标 衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比 衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的百分比 衰减振荡的品质指标 过渡过程时间（ts）：系统过渡过程曲线进入新的稳定值的5%或2%范围内所需的时间 峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度 衰减振荡的品质指标 等幅振荡的品质指标 发散振荡的品质指标 过渡时间？？？ 峰值时间？？？ 偏差性能指标?min 平方误差积分准则 时间乘误差平方积分准则 误差绝对值积分准则 时间乘误差绝对值积分准则 对控制系统的性能要求 稳：动态过程的振荡倾向和系统重新恢复平衡工作状态的能力 准： 系统过渡到新的平衡工作状态后或系统受到扰动后重新恢复平衡后，最终保持的精度，反映了动态后期的性能 快： 动态过程进行的时间长短，过程时间持续很长，将使系统长时间出现大偏差，同时也说明系统响应很迟钝，难以复现快速变化的信号 小节 自动控制研究的对象是自动控制系统 重点是按偏差调节的反馈系统 主要问题是系统的动态特性 稳、准、快 SIMULINK的使用 SIMULINK实现动态系统建模、仿真的一个集成系统 Matrix laboratory (MATLAB)功能的扩展 实现了可视化建模 实现了多工作环境间的文件互用和数据交换，如Simulink Matlab C Fortran DSP 实时硬件工作环境等 理论研究和工程实