控制系统组成及性能指标.pptVIP

* 热烈欢迎 江苏省教育厅 咨询评估专家 第二章 控制系统 组成及性能指标 吴建国 教授 南通大学电气工程学院 2007.09 重点： 掌握过程控制系统的组成 结合具体对象，掌握控制系统的方块图描述法 掌握控制器“正、反作用”的选择方法 了解控制系统的性能指标 本章重点内容 第一章内容回顾 分析:当采用进水控制阀时的操纵变量和扰动。 变送 温度 T 测试接头 压力或真空 P 指示灯 液位或物料 L 指示 电流 I 流量 F 控制 电导率 C 后继字母 （仪表功能） 第一字母 （被测变量） 字母 被测变量和仪表功能代号 实例分析 加热炉温度控制系统，要求: (1)指出系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与控制目标 (2)画出系统的方块图 (3)选择控制阀“气开、气关”形式 (4)指出该控制系统的“广义对象”及物理意义。 温度控制系统方块图1 特点：各环节均用实际仪表、设备或装置来表示。 温度控制系统方块图2 特点：采用传递函数与环节名称混合表示， 对象用被控过程的动态特性来表示。 温度控制系统方块图3 特点：对象用被控过程的动态特性来表示，其中除控制 通道外，所有干扰对被控变量的影响只用一个输出扰动 来近似。 控制系统的组成 被控对象 一般由生产工艺所决定 执行器 特性选择、“气开”、“气关”选择 控制器 控制规律选择、“正、反作用”选择、 参数整定 测量变送器 特性选择（精度、量程等） 执行器“气开”、“气关”选择 选择原则： 满足工艺要求。 选择秘诀： 根据“开”、“关”对生产过程所产生的破坏性后果，来确定“气开”、或“气关”。 执行器“气开”、“气关”选择举例 气开？气关？ 气开？气关？ 控制器的“正、反作用”选择问题 问题：如何构成一个负反馈控制系统？ 控制器 “正、反作用”的定义 当被控变量的测量值增大时，控制器的 输出也增大，则该控制器为“正作用”； 当被控变量的测量值增大时，控制器的 输出反而减少，则该控制器为“反作用”。 被控对象 “正、反作用”的定义 当操纵量增大时，被控对象的输出也增大，则该被控对象为“正作用”； 当操纵量增大时，被控对象的输出反而减小，则该被控对象为“反作用”； 被控对象 “正、反作用”的判别 控制器的“正、反作用”选择 -----假设检验法 先假设控制器的作用方向，再检查控制回路能否成为“负反馈”系统； 选择要点： 使控制回路成为“负反馈”系统。 控制器“正、反作用”选择举例 -----假设检验法 控制阀：“气开”， u↑→ Rf↑ 对象：正作用， Rf↑ → T↑ 若温度控制器为正作用，即：Tm↑→ u↑；则 结论：该控制器不能为正作用，而应为反作用。 1）画出控制系统的方块图； 2）确定除控制器外各环节的“+、-”号； 3）根据回路各环节符号乘积为“+”的原则；4）确定控制器的正反作用。 各环节符号的确定： 被控对象：正作用（+）、反作用（-） 执行器：气开（+）、气关（-） 测量变送器：（+） 控制器：正作用（-）、反作用（+） 控制器的“正、反作用”选择 ----符号判别法 控制器的“正、反作用”选择举例 -----符号判别法 符号判别法的要点： 回路中（-）环节数为零或偶数； 控制系统运行的重要准则 控制系统的控制性能指标 -----时域控制性能指标 稳定性：控制系统的闭环极点位于S平面左半平面 稳定性指标（衰减比n、超调量） 准确性：控制系统被控变量与设定值之间偏差小 准确性指标（余差） 快速性：控制系统存在偏差的时间尽量短 快速性指标（调节时间、振荡频率） 偏离度：控制系统被控变量偏离设定值的离散程度小 （为系统综合性指标） 阶跃响应曲线 *