第一篇 自动控制系统概述.pptVIP

第1章 自动控制系统概述 引言——什么是控制系统 过程控制的重要性 过程控制的发展概况 过程控制的特点 过程控制系统的组成 过程控制系统的分类 1.1 引言——什么是控制系统 在家里，为了舒适地生活，我们需要控制室内的温度和湿度。 在交通领域，我们需要控制汽车精确而又安全地从一个地方到达另一个地方。 在工业上，制造过程中大量的生产产品需要满足产品质量和成本效益的要求。 综上所述：所谓的控制系统就是为完成某种“目标”而采用的一整套的完成方法和步骤。而这些方法和步骤通常又包含能够更好实现这些“目标”的最佳策略。 在工业领域，自动控制系统常常是指那些在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标的设备。 1.2 控制系统的重要性 近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上扮演了越来越重要的角色。我们日常活动的每一个方面几乎都受到了某种控制系统的影响。控制系统已经大量地应用到了工业的所有部门。如产品质量、自动装配线、机床控制、空间技术与武器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、机器人、微机系统、纳米技术等。 造纸过程控制重要性 随着社会的发展，人们对纸质的要求越来越高，为了满足客户的需求，生产出符合要求的高质量的纸张成为每个造纸厂的目标。 然而想要生产出高质量的纸张就必须对造纸过程中一些重要数据进行严格的控制。 1.3 控制系统的发展状况 在20世纪四十年代前后，工业生产非常落后，大多数工业生产过程均处于手工操作状态，人们主要是凭经验、用手工方式去控制生产过程。 自进入20世纪90年代以来，自动化技术发展很快，并获得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产自动化中，过程控制技术正为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、简约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用。 1.4 过程控制的特点 1.连续生产过程的自动控制 过程控制一般是指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量的控制，而且应是连续可调的。 2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制系统由过程检测、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督、自动控制。 3.被控过程是多种多样的、非电量的 在现代工业生产过程中，工业过程很复杂。由于生产规模大小不同，工艺要求各异，产品品中多样，因此过程控制过程中的被控过程是多种多样的。 4.过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 由于被控过程具有大惯性、大后滞（大延时）等特性，因此决定了过程控制的控制过程多属慢过程。 5.过程控制方案十分丰富 随着现代工业生产的迅速发展，工艺调节越来越复杂，对过程控制的要求越来越高。过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。 6.定值控制是过程控制的一种常用形式 在石油、化工、造纸等现代工业生产过程中，过程控制的主要目的在于消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗的目标。定值控制仍是目前过程控制的一种常见形式。 1.5过程控制系统的组成 过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和PH（酸碱度或氢离子浓度）等这样一些过程变量的系统。 从以上工业过程的实例可见，控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节构成。如果把测量元件、变送器、调节器和调节阀统称为过程检测控制仪表，则一个简单的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。 例1-1 水位控制系统 自动调节过程： 1.6 过程控制系统的分类 过程控制系统的分类方法很多，若按被控参数的名称来分，有温度、压力、流量、液位、成分、PH等控制系统；按控制系统完成的功能来分，有比值、均分、分程和选择性控制系统；按调节器的控制规律来分，有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；按被控量的多少来分，有单变量和多变量控制系统；按采用常规仪表和计算机来分，有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。 但是最基本的分类方法有： （1）按过程控制系统的结构特点来分类 a）反馈控制系统 又称闭环控制系统，即系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分。 它是过程控制系统中的一种最基本的控制结构形式。反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 b）前馈控制系统 又称开环控制系统，即系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响。