化工仪表第一、二章概论.pptVIP

化工仪表及自动化;绪论;;; 动化仪表的发展经历了如下过程： 　;学习化工自动化的必要性;第一章　自动控制系统基本概念;１.自动检测系统;２.自动信号和连锁保护系统;小结;第二节 自动控制系统的组成;1.2 自动控制系统 1.2.1自动控制系统 首先我们来研究图1-2的液体储罐;第三节 工艺管道及控制流程图;;;1.4 自动控制系统的组成及方框图 在研究自动控制系统时，为了更清楚的表示控制系统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。 首先我们来研究图1-2液位控制系统，我们可以来研究它们在实现控制过程中的相互作用;基本术语 被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器。 被控???量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数 操纵变量：受控制器操纵的用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量 扰动：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控变量变化的因素 设定值：工艺参数所要求保持的数值 偏差：被控变量设定值与实际值之差 负反馈：将被控变量送回输入端并与输入变量相减;1.4. 闭环控制与开环控制 闭环控制： 在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。 闭环控制的特点（优点）：按偏差进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的。 闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统失去控制。;开环控制： 不需要对被控变量进行测量，只根据输入信号进行控制，控制很及时（优点）。 由于不测量被控变量，也不与设定值相比较，所以系统受到扰动作用后，被控变量偏离设定值，并无法消除偏差，这是开环控制的缺点。 ;;检测元件和变送器的作用是把被控变量y(t)转化为测量值z(t)。 比较机构的作用是比较给定值x(t)与测量值z(t)并输出其差值e。 控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用p(t)。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制器。 执行器的作用是接受控制器送来的p(t)，相应地去改变操纵变量q(t)。 ;1.5 自动控制系统的分类; 将自动控制系统分为三类: 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。 随动控制系统 设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。 程序控制系统 设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化 ;1.6自动控制系统的过渡过程及品质指标 1.6.1静态与动态 我们认为控制系统的输入有设定作用和扰动作用。 静态（定态）：当输入恒定不变时，整个系统若能建立平衡，系统中各个环节将暂不动作，它们的输出都处于相对静止状态。此时输入与输出之间的关系称为系统的静态特性。或称为；环节的静态特性 动态：由于输入的变化，输出随时间变化，其间的关系称为系统的动态特性。也就是说，从输入开始，经过控制直到再建立静态，在这段时间中，整个系统的各个环节和变量都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。或环节的动态特性。 我们重点来讨论动态过程，下面我们先讨论控制过程中过渡过程 ;1.6.2自动控制系统的过渡过程 过渡过程 当自动控制系统的输入发生变化后，被控变量（即输出）随时间不断变化，它随时间而变化的过程称为系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。研究系统的过渡过程我们以阶跃干扰为研究对象 对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。 ;阶跃干扰如图 ;发散振荡 单调发散 等幅振荡 衰减振荡 单调衰减;我们研究控制系统的品质是以衰减振荡过程作为研究对象如下图 ;最大动态偏差或超调量是描述被控变量偏离设定值最大程度的物理量，也是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标。 对于定值控制系统，过渡过程的最大动态偏差是指被控变量第一个波的峰值与设定值之差。在上图中，最大偏差就是第一个波的峰值，为A。 最大偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。若偏差越大，偏离的时间越长，对稳定正常生产越不利。要求小。特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化