化工仪表自动化课第一章.pptVIP

化工仪表及自动化 内容提要 化工自动化的主要内容 自动控制系统的基本组成及表示形式 基本组成 方块图 工艺管道及控制流程图 图形符号 字母代号 仪表位号 自动控制系统的分类 自动控制系统的过渡过程和品质指标 控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素 第一节 自动控制系统的基本组成及表示形式 第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式 二、自动控制系统的表示形式 1、方块图 在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。 下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。 方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。 第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式 其他控制系统 用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统 1.方块图 注意！方块图中的每一个方块都代表一个具体的装置。 1.方块图 小结 自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。 1.方块图 小结 第三节 自动控制系统的分类 几种分类方法 （一）按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统； （二）按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； （三）将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 第三节 自动控制系统的分类 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。 第三节 自动控制系统的分类 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。 在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，且多半属于随机性质。在分析和设计控制系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 三、控制系统的品质指标 控制系统的过渡过程是衡量品质的依据。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 2. 衰减比 B/B’ 衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 3. 余差 C 当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说余差就是过渡过程终了时的残余偏差。有余差的控制过程称为有差调节，相应的系统称为有差系统。反之就为无差调节和无差系统。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 4. 过渡时间 从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有的规定为±２％）。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 5.震荡周期或频率 过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一些为好