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第四章 单回路控制系统 东北大学信息科学与工程学院 自动化研究所 王小刚 联系方式： 1. 办公电话 2. wangxiaogang@ise.neu.edu.cn 本章主要内容 ① 单回路控制系统的基本原理 ② 单回路控制系统主要应用范围 ③ 单回路控制系统设计要点 基本要求 ① 掌握单回路控制系统的基本原理 ② 掌握单回路控制系统的适用范围 ③ 掌握单回路控制系统方案的设计方法 ④ 掌握单回路控制系统调节器的参数整 定方法 4.1 概述 4.1.1 单回路控制系统的组成及性能 ① 液体储罐单回路控制系统示意图 ② 单回路控制系统基本特征： a. 该系统中只有一个被控参数； 一个控制器；一个检测元件及 变送器；一个执行器。 b. 该控制系统只有一个输入信号 和一个输出信号，与过程中的 1－检测元件、变送器； ２－液位控制器； 其它参数没有或极少关联。 ３－调节阀 ③ 单回路控制系统适用范围： a. 工艺对被控参数的控制质量要求不高； b. 过程中的负荷及其它干扰变化比较平缓； c. 被控过程的纯滞后及容量滞后不十分明显； d. 在上述情况下，综合考虑系统成本因素。 4.1 概述 4.1.2 单回路控制系统的基本原理 ① 单回路控制系统原理方框图 _ W ( s) ：控制器； c X (s ),Z (s ),E (s ) ：设定值，测量值，偏差； W ( s) ：执行器 （调节阀等）； U( s) ：控制作用； v Q(s) W ( s) ：控制参数 （操纵量）； o ：被控对象； F (s ),Y (s ) W (s) ：扰动，被控参数； m ：检测及变送装置； 图中：1、控制系统的各组成环节及系统参数均以传递函数表示； 2、箭头表示各方框之间的信号传递方向，不表示物料传输方向； 4.1 概述 4.1.2 单回路控制系统的基本原理 ② 单回路控制系统输入输出关系数学描述 由控制理论可知，闭环系统的输出与输入的关系式为： W (s)W (s)W (s) Wf (s) Y(s) c v o X (s)  F (s) 1 W (s)W (s)W (s)W (s) 1 W (s)W (s)W (s)W (s) c v o m