仪表与控制第1章.pptVIP

一、控制仪表的分类： 基地式：检测控制显示组合在一起的仪表。 单元组合式：在系统规定的统一的通讯方式下，按要求给出相应的控制信号。 计算机式：以计算机为中心控制单元，以测试仪表、执行机构等单元为外围设备的系统。 二、自动化及仪表发展 从自动控制系统结构看，经历四个阶段： 1、20世纪50年代以基地式控制器组成的控制系统； 2、20世纪60年代以单元组合仪表组成的控制系统； 3、20世纪70年代出现了计算机控制系统； 4、20世纪80年代以后出现二级优化控制。 三、自动控制系统的作用 1、定义：在没有人直接参与的情况下，使生产过 程或被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化 2、目的： 提高生产效率、提高生活水平； 保证高质量地完成任务。 控制流程图字母意义 四、自动控制系统的构成 1、控制对象：生产过程中被控制的设备和机器； 2、测量变送器：感受规定的被测量并按照一定规 律转化成有用输出信号的器件或装置，由敏感元件、 传感元件和测量转换电路组成； 3、控制器：比较得出差值、发出信号推动执行器 4、执行装置：完成指令实施调节，包括水泵等。 五、系统的分类 1、给定值形式 2、系统的结构特点 自动控制系统方块图 前馈控制系统方块图 复合控制系统方块图 六、在给水排水工程中的应用 遥感技术自动收集供水管网各节点的工作参数， 实现运行优化；建筑内恒压给水系统；泵站的自动 控制系统；水处理单元环节的自动控制系统等。 第二节 传递函数与环节 一、方块图与传递函数 方块图：一个方块代表一个环节。 拉普拉斯变换：一种积分变换，微分方程 ? 代数 幂函数，微分方程 ? 代数方程。 传递函数：拉氏变换基础上，以系统本身参数描述 的线性定常系统输入量与输出量的关系式，表达了 系统内在的固有特性，与输入量无关。 传递函数的优点： 比较简单；当系统输入典型信号时，输出与传递 函数有一定的关系；零极点分布决定系统响应过渡 过程。 二、典型环节的动态特性及传递函数 动态特性：当输入信号加入环节，其输出信号随时 间变化的规律。 比例环节：时间域内输入输出函数成比例，表示 为： 一阶环节：又称一阶惯性环节，其传递函数为： 积分环节：输出信号正比于输入信号对时间的积 分，传递函数为： 微分环节： a. 理想微分环节：输出量与输入量的变化速度成正 比，其传递函数为： 式中：Td-反映微分作用强弱的特征参数。 b. 实际微分环节：输出信号的变化滞后与输入信号 的变化，是具有惯性的环节。 纯滞后环节：经过一段纯滞后时间后等量地复现输 入信号变化，称距离-速度滞后，其传递函数为： 式中τ- 纯滞后时间。 第三节 自动控制系统的过渡过程 静态：各个参数的变化率为零，即参数保持不变。 动态：静态随时被打破，使被控参数发生变化。 二、质量指标 　　一般自动控制系统，常采用以下几个质量指标。 1、最大偏差：被控参数偏离给定值的最大差值，衡 量过渡过程稳定性的动态指标。 2、过渡时间：系统受到干挠，被控变量从原稳定值 达到新稳定值所需要时间，反映控制快速性的指标。 3、余差：控制系统过渡过程终了时给定值与被控变 量稳定值之差，反映控制准确性的一个重要指标。 4、衰减比：第一个波的振幅与同方向第二个波的振 幅之比，衡量过渡过程稳定性的动态指标。 5、振荡周期：第一个波峰到相邻波峰之间的时间， 衡量过渡过程快速性的指标。 第四节 自动控制系统的调节规律 调节规律：调节器输出信号与输入信号之间随时间的变化规律 一、双位调节 特点：被调参数等幅振荡，动作频繁，容易损坏，因而难以 保证系统安全可靠地运行，如恒温箱温度控制，泵站液位控制 二、比例调节 特点：调节器的输出与被测参数的偏差值成比例，响应速度 快,调节动作及时、迅速，但有余差，如压缩机贮气罐的压力 控制。 1、调节规律 输出与输入成比例，没有滞后，传递函数是： 2、比例度 ，调节器输入的变化与相应输出变化的百分数。 用式子表示为： 式中：Δe—偏差的变化量； Δp—输出信号的变化量。比 例度与比例系数成反比，其值越大，比例作用越弱。 3、比例度的影响 静态—余差（为什么比例作用会有余差呢？） 动态—过渡过程 比例系数对过渡过程的影响见下图： 三、积分调节 特点：可以消除偏差，但调节动作缓慢，不能及时克服扰动 的影响，致使被调参数的动态偏差增大，甚至使系统难稳定。 四、比例积分调节 1、特点：既具有比例作用，又具有积分作用，如流量控制。 传递函数是： 2、积分时间的影响 对输出特性的影响：比例粗调和积分细调作用，粗调及时 克服干扰，细调逐渐克服余差。 对过渡过程的影响： 对于不同的对象，