《自动控制系统的基本概念课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制系统的基本概念课件（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、过程控制主讲：主讲： 刘志成刘志成 自动化系自动化系1自动控制系统的基本概念绪论n化工自动化的概念：化工自动化的概念： 化工自动化是化工、炼油、食品、化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配上一些自动化称。在化工设备上，配上一些自动化装置（仪表），代替操作人员的部分装置（仪表），代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，并达到预定的目标，这种用地进行，并达到预定的目标，这种用自动化装置来管理生产过程的办法，自动化装置来管理生产过程的办法，称为化工自动化。称为化工自动化。2自
2、动控制系统的基本概念绪论进进料料口口执执行行器器变变送送器器调调调调节节节节器器器器3自动控制系统的基本概念绪论进进料料口口执执行行器器变变送送器器调调调调节节节节器器器器 进进料料口口执执行行器器变变送送器器控控控控制制制制站站站站4自动控制系统的基本概念绪论实现化工自动化的目的和意义：实现化工自动化的目的和意义：n加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量；质量；n减轻劳动强度，改善劳动条件；减轻劳动强度，改善劳动条件；n保证安全生产，防止事故发生或扩大，达到延长保证安全生产，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的；设
3、备使用寿命，提高设备利用能力的目的；n生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。和脑力劳动之间的差别创造条件。5自动控制系统的基本概念第一节第一节 化工自动化的主要内容化工自动化的主要内容采用旁路阀的流量自动控制系统采用旁路阀的流量自动控制系统采用旁路阀的流量自动控制系统采用旁路阀的流量自动控制系统14自动控制系统的基本概念绪论进进料料口口执执行行器器变变送送器器调调调调节节节节器器器器15自动控制系统的基本概念绪论进进料料口口执执行行器器
4、变变送送器器调调调调节节节节器器器器 进进料料口口执执行行器器变变送送器器控控控控制制制制站站站站16自动控制系统的基本概念几种典型的过渡过程：几种典型的过渡过程：几种典型的过渡过程：几种典型的过渡过程：非周期衰减过程非周期衰减过程 衰减振荡过程衰减振荡过程 等幅振荡过程等幅振荡过程 发散振荡过程发散振荡过程 单调发散过程单调发散过程 ？X XX X一般是不允许的一般是不允许的除开关量控制回路除开关量控制回路25自动控制系统的基本概念定值控制系统过渡过程的几种形式定值控制系统过渡过程的几种形式( (阶跃扰动阶跃扰动) ) 发散振荡发散振荡单调发散单调发散等幅振荡等幅振荡衰减振荡衰减振荡单调衰减
5、单调衰减26自动控制系统的基本概念在分析和设计控制系统时，往往选定阶跃信号作为输入。在分析和设计控制系统时，往往选定阶跃信号作为输入。阶跃输入阶跃输入：在某一瞬间：在某一瞬间t t0 0干扰突然阶跃式地加入系统，干扰突然阶跃式地加入系统， 并保持在这个幅值。并保持在这个幅值。阶阶跃跃输输入入比比较较突突然然、比比较较危危险险、对对控控制制系系统统的的影影响响也也最最大大、设计过程容易产生阶跃干扰。设计过程容易产生阶跃干扰。 对对于于一一个个控控制制系系统统，如如果果能能有有效效克克服服阶阶跃跃干干扰扰，肯定能很好地克服其它变化比较缓和的各种干扰肯定能很好地克服其它变化比较缓和的各种干扰27自动
6、控制系统的基本概念阶跃干扰作用下的过渡过程（设定值固定，加一阶跃干扰）阶跃干扰作用下的过渡过程（设定值固定，加一阶跃干扰）定值系统定值系统 0最大偏差emax：衰 减 比n：余差 e()：过渡时间tp：振荡周期：29自动控制系统的基本概念阶跃给定作用下的过渡过程（设定值变化）阶跃给定作用下的过渡过程（设定值变化）随动系统随动系统 超调量：衰 减 比n：余差 e()：过渡时间tp：振荡周期：030自动控制系统的基本概念时间时间tr上上 升升峰值时间峰值时间tpAB超调量超调量% =AB100%调节时间调节时间ts衰减比衰减比 n= n=A A1 1A A2 231自动控制系统的基本概念自动控制系
7、统希望的结果：自动控制系统希望的结果：最大偏差（超调量）？最大偏差（超调量）？衰减比？衰减比？余差？余差？过渡时间？过渡时间？振荡周期？振荡周期？ 答：越小越好答：越小越好答：越小越好答：越小越好n n1 1等幅振荡等幅振荡 n n1 1发散振荡发散振荡 n n1 1衰减振荡衰减振荡 不振荡不振荡 为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为4 4：1 1至至1010：1 1；这种过渡过程；这种过渡过程不是最优的结果，但操作人员容易掌握，一般也是操作人员所希望的过程不是最优的结果，但操作人员容易掌握，一般也是操作人员所希望的过程不振荡：不便于操作人员掌握。不
8、振荡：不便于操作人员掌握。 答：越小越好答：越小越好答：越小越好答：越小越好 答：越小越好答：越小越好答：越小越好答：越小越好 答：短好答：短好答：短好答：短好32自动控制系统的基本概念例子例子例子例子某换热器的温度调节系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间(给定值为200)。 解：解：1、最大偏差：A23020030 2、余差C2052005 3、第一个波峰值B23020525 第二个波峰值B2102055 衰减比n25：55：l。 4、振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故周期T20515(min) 5、过渡时间与规定的被控变量限制范围
9、大小有关，假定被控变量进入额定值的2，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为200(2)4，这时，可在新稳态值(205)两侧以宽度为4画一区域，图中以画有阴影线的区域表示，只要被控变量进入这一区域且不再越出，过渡过程就可以认为已经结束。因此，从图上可以看出，过渡时间为22min。 33自动控制系统的基本概念影响过渡过程的主要因素影响过渡过程的主要因素? ?固定因素：对象特性固定因素：对象特性 测量仪表特性测量仪表特性 执行器特性执行器特性补偿因素：补偿因素：控制器特性控制器特性控制器特性控制器特性这是自动控制的主要研究内容这是自动控制的主要研究内容34自动控制系统的基本概念第五节第五节 工
10、艺管道及控制流程图工艺管道及控制流程图1、图形符号、图形符号n测量点（图测量点（图1-13）n连接线（图连接线（图1-14）n仪表的图形符号仪表的图形符号 表表1-1 仪表安装位置的图形符合仪表安装位置的图形符合位置：就地位置：就地/集中安装集中安装 盘面盘面/盘后盘后38自动控制系统的基本概念第五节第五节 工艺管道及控制流程图工艺管道及控制流程图2、字母代号（表、字母代号（表1-2）：是表示仪表）：是表示仪表处理的变量和功能的编号。处理的变量和功能的编号。3、仪表位号：、仪表位号： 由字母代号和阿拉伯由字母代号和阿拉伯数字编号两部分组成。数字编号两部分组成。 数字编号的第一位表示工段号或装数
11、字编号的第一位表示工段号或装置号，后数字自然顺序编号（可以置号，后数字自然顺序编号（可以连续编号，也可以断开）。连续编号，也可以断开）。39自动控制系统的基本概念第五节第五节 工艺管道及控制流程图工艺管道及控制流程图2、字母代号（表、字母代号（表1-2）：是表示仪表）：是表示仪表处理的变量和功能的编号。处理的变量和功能的编号。3、仪表位号：、仪表位号： 由字母代号和阿拉伯由字母代号和阿拉伯数字编号两部分组成。数字编号两部分组成。 数字编号的第一位表示工段号或装数字编号的第一位表示工段号或装置号，后续数字是自然顺序编号置号，后续数字是自然顺序编号（可以连续编号，也可以断开）。（可以连续编号，也可以断开）。40自动控制系统的基本概念
