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1、化工仪表及自动化教案课题第七章自动控制系统概述（1）授课教师授课日期授课班级课时2学时课程类型新课教学方法教学设备过程控制实训室教 学 目 标知识与技能1了解人工控制组成及过程2. 熟悉自动控制系统组成3. 掌握自动控制系统方块图画法及负反馈概念过程与方法实训；讲解；多媒体展示。情感与态度创设问题情境，激发学生探索，求知欲望，使学生积极观察、分析，主动参与， 强化学生主体地位。教学重点1. 自动控制系统组成2. 自动控制系统方块图画法及负反馈概念教学难点1. 自动控制系统组成2. 掌握自动控制系统方块图画法及负反馈概念重、难点 解决措施教学过程-H-茶oms寸s妄eHX ,1ssss -CNS
2、I85 I，川ssss 打1 OOOCNSU專ss(s)_竄ss重点：理图7-1人工操作图听课解人工控制组成及过程重点：自 动控制系 统组成1 人工控制目的控制水箱水位为希望的值2人工控制过程人和被控制水箱组成人工控制系统操作员对水位进行控制进行了三个方面工作：(1) 检测 眼睛观察水位(2 )运算大脑将水位与希望的水位值相比较，得出偏差 大小和正负，然后发出指令(3 )执行根据大脑发出指令，通过手开动阀门(开大还 是并小，以用动作幅度)，改变出水流量Q&从而使水位保持 在所需的高度上。3人工控制缺点：眼、脑、手担负了检测，运算、执行， 由于受到人的生理的限制。控制速度和精度不能满足大型现代
3、化生产的需要二、自动控制1 自动控制装置组成为了实现自动控制，用自动化装置实现水位的自动控制。自动控制装置一般至少包括三个部分:液位的人丄控制液位的自动控制重点：自 动控制系 统方块图 画法（1）测量元件与变送器测量水位，并输出统一信号（2）控制器接受奕送器信号，并与水位给定值相比较 得出偏差，安某种运算规则处出结果，输出信号（气 压或电流信号）（3）执行器一般是控制阀，用来接受控制器信号，根 据控制器输出信号改变阀门开度，从而实现对水位 的控制。它与人工控制相似。只不过是用检测仪表代替眼睛；控制 器代替人脑；执行器代替手。T护凶(z) osssgsissHois ss-菁矍虽呢星 s ofs
4、isl 侏画曲归旺惡、能落血s启嘗诫wffi回一代羽S1S如廿塢 slssis Isesss ,1SBSS Ms wzs zsffl，喺 .寵矗二仪OWS8 s&siwHsmssistt。期強忙 wsss、sss、重点：以 图7-7说 明名词概 念多输入多输出系统在控制系统中，从信号流角度出发，而不是从物料流或能量流研究问题。例如：下图我们要控制液位h（输出量），流量Q1、Q2则是输入量。XI1!自动操纵装置* 对象图7-10自动操纵系统方块图四、自动控制系统的分类按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统；按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比 例微分、比例积分微分等控制系统；将控
5、制系统按照工艺过程 需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这 样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系 统和程序控制系统。其中第三种分类方法最普遍。1.定值控制方法“定值”是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系 统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系 统。2随动控制系统（自动跟踪系统）给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数 准确而快速地跟随给定值的变化而变化。3程序控制系统（顺序控制系统）给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指 标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生
6、产过程中应用 比较普通。互动教学总结（提问）1自动控制系统组成2.方块图画法回答10分种布作 业作业（P4）4、6、7、9、10、11、14、155分钟化工仪表及自动化教案课题绪论授课教师授课日期授课班级课时2学时课程类型新课教学方法教学设备过程控制室教 学 目标知识 与技 能1 熟悉过渡过程概念2掌握过渡过程品质指标定义和计算方法3掌握工艺管道和控制流程图阅读方法过程 与方 法讲解；多媒体展示。情感与态度创设问题情境，激发学生探索，求知欲望，使学生积极观察、分析，主动参与，强化学生主体地位。教学重点1 悉过渡过程概念2过渡过程品质指标定义和计算方法3工艺管道和控制流程图阅读方法教学难点1 悉
7、过渡过程概念2过渡过程品质指标定义和计算方法3工艺管道和控制流程图阅读方法重、难点解决措施教师活动教学步骤教学内容学生活动时间分配理论教学（讲解）重点：过渡过程概念第三节过渡过程和品质指标一、控制系统的静态与动态自动控制目的：希望将被控变量保持在一个不变的给定值 上，这只有当进入被控对象的物料量（或能量）和流出对象的 物料量（或能量）相等时才有可能。静态被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定 不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各 个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态， 它们的输出信号也都处
8、于相对静止状态，这种状态就是静态。动态被控变量随时间变化的不平衡状态。从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重新建立 平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变 动状态之中，这种状态叫做动态。结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是听课75分钟教学过程了解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控制 作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持在工 艺生产所要求控制的技术指标上。二控制系统的过渡过程系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。举例给定值*i被控变卸V叱 控制器 执行器1 对象 测量、
9、变送图7-11控制系统方块图当干扰作用于对象，系统输出y发生变化，在系统负反馈 作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。被控变量 随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，且多半属于随 机性质。在分析和设计控制系统时，为了安全和方便，常选择 些定型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。采用阶跃干扰的优点：这种形式的干扰比较突然、危险，且对被控变量的影响也 最大。如果一个控制系统能够有效地克服这种类型的干扰，那么一定能很好地克服比较缓和的干扰。这种干扰的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。图7-12阶跃干扰作用自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式g iij非周期衰减过程V衰减履荡过程?对于控制质量要求不高的场合， 如果被控变量允讦在工艺许可的 范围內振荡（主妾指在位式控制 时），才可采用口重占.过渡过程形式发散鳶荡过程X三、控制系统的控制指标控制系统的过渡过程是衡量品质的依据。多数情况下，希望得到衰减
