自动化概论 教学课件 ppt 作者 夏洪永 编自动化概论7.ppt

自动化概论 第三单元 自动控制基本形式与系统构建 被控制对象或对象 ──需要被控制的工作设备、机器以及过程为被控制对象或对象。 被控制量、被控参数──表征被控的工作设备、机器以及过程的工作状态并需要加以控制的物理参量，称为被控制量。广义的说，它是一个环节或系统受到作用后（控制作用或干扰作用）被控制物理量的反应，也叫环节或系统的输出量。 控制量、设定值──要求被控制的工作设备、机器或过程的工作状态应保持的数值。广义的说，需要某一环节或系统的工作状态达到所要求的目标，而对环节或系统施加的作用量，也称为环节或系统的输入量。 扰动量（干扰）──使输出量偏离所要求目标、或者说妨碍达到目标所作用的物理量称为扰动量。对于环节或系统来说，也是一种输入作用，是输入量的一种。 测量值——检测元件与变送器获取的被控量信号。 偏差——被控制对象输出量设定值或状态值与实际测量值或状态值之差。 偏差e=测量值X-设定值Z 3.1.1 基本开环控制 它们的共同特点是什么？ 3.1.2 补偿控制形式 第二节 自动控制基本形式——闭环控制 按系统的功能任务与系统构建差异，分为三类：自动检测系统、自动控制系统、自动联锁保护系统。 3.3.1、自动检测系统 以获取设备、过程的操作与运行状态，并以指针、数字、数据表格或图形及其它形式显示出来为目的，同时配合参数警戒值设定，实现运行状态的监控与报警。 通过获取并显示出来的运行状态，指导操作、控制、管理人员掌握设备、过程及生产运行状态，通过分析、判断、作出相关生产组织、调度、操作等决策。 按系统的功能任务与系统构建差异，分为三类：自动检测系统、自动控制系统、自动联锁保护系统。 3.3.1、自动检测系统 以获取设备、过程的操作与运行状态，并以指针、数字、数据表格或图形及其它形式显示出来为目的，同时配合参数警戒值设定，实现运行状态的监控与报警。 通过获取并显示出来的运行状态，指导操作、控制、管理人员掌握设备、过程及生产运行状态，通过分析、判断、作出相关生产组织、调度、操作等决策。 系统功能与构建分类——自动检测系统、自动控制系统、自动联锁保护系统。 比较三类不同功能任务的自动化系统，归纳出一个总体的构建体系——信息输入（传感检测）、信息处理、指令输出（动作执行）三大主体环节通过信号转换与传输环节实现联接，完成相应的功能。 2）程序控制系统 当自动控制系统的设定值是已知的时间函数时，这类控制系统为程序控制系统。 如工业窑炉的温度控制要求：在第一时间段内，将窑炉内温度升到温度T1，保持此温度预热第二段时间t2,然后在第三时间段内将温度升至T2，在第四时间段内保持温度不变，最后在第五时间段内，将温度降到常温，完成整个加热过程。以此窑炉内温度为控制指标时，运行温度要求如图所示，其温度指标按程序性、规律性的改变，为程序控制系统。 程序控制系统可以是开环的，也可以是闭环的。如果利用反馈技术实现闭环控制，则可以提高系统的运行控制精度。 时间 图3-17 窑炉运行温度控制 一段 二段 三段 四段 五段 温度 T2 T1 3）随动控制系统（伺服系统） 在自动控制系统中，设定值为预先未知的随时间变化的函数，这种反馈控制系统为随动控制系统（也叫伺服控制系统）。 如导弹跟踪系统、雷达导引系统、航天器导引系统等，其目标参数并非预先确定，那么跟踪系统需要随目标参数自动捕获而实时进行调整。 如图所示，导弹在跟踪敌方飞行器的飞行控制过程中，跟踪方位随敌方目标不断进行调整，从而最终击中目标。 图3-18 随动控制导弹跟踪轨迹 3.3.3、自动报警与联锁保护系统 生产设备、过程在运行中存在着多种干扰，使设备、过程的运行偏离设定状态，自动控制系统的目的就是克服干扰影响，控制设备、过程回复到设定状态。 生产中出现难以克服的干扰因素、或系统中某些环节出现的故障，造成被控制设备、过程的状态达到警界状态，为及时的发现异常、及时进行干预，需要自动进行声、光报警；如果状态达到事故临界值，为了防止事故的发生或事故的扩大，相关设备、过程自动进入紧急处理程序，按规定的条件或程序联锁动作，如停车、制动、关闭、排空、熄火等操作。大型完善的联锁保护系统也叫紧急停车系统（ESD控制系统）。 报警与联锁保护系统是位于自动控制系统之上的更高层次的系统。在设备、过程处于正常运行状态时，自动控制系统实施以质量、数量、效益为目标的生产控制；当生产过程达到危险状态时，联锁系统将按设计