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第三篇 过程控制系统 第十三章 自动控制系统的基本概念 第十四章 简单控制系统 第十五章 复杂控制系统 第十六章 典型操作单元的控制方案 第十三章 自动控制系统的 基本概念 自动控制系统组成及分类 过渡过程及品质指标 小 结 返回 第一节 自动控制系统组成及分类 一、自动控制系统的组成 图13-2 称为工艺控制流程图 TT—温度变送器 TC—温度控制器 FT—流量变送器 FC—流量控制器 PT—压力变送器 PC—压力控制器 LT—液位变送器 LC—液位控制器 自动控制系统由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 返回 任何一个自动控制系统，均可采用方框图来描述。 第一节 自动控制系统组成及分类 二、反馈控制系统 特点： 1. 构成负反馈闭环控制系统。 反馈：将系统输出直接或经某些环节后又返回到输入端。 负反馈：反馈信号与输入信号极性相反。 自动控制系统绝不能单独采用正反馈。 返回 2. 控制作用由偏差引起。 自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，控制作用由偏差产生。 三、自动控制系统的分类 1. 定值控制系统 给定值恒定不变的控制系统。 2. 随动控制系统 给定值不固定，随时间而变。 目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定值变化。 3. 程序控制系统 给定值变化，但它是一个已知的时间函数。 第一节 自动控制系统组成及分类 返回 第二节 过渡过程及品质指标 自动控制系统的过渡过程 过渡过程的形式 控制系统的品质指标 返回 第二节 过渡过程及品质指标 一、自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在运行中有两种状态： 静态(稳态)：干扰及给定值均保持不变，被控变量不随 时间变化，系统处于相对平衡状态，各组成环节都 暂不动作，输出信号均处于相对静止状态。 各变量(或信号)的变化率为零。 动态：受到外来扰动时，系统中各部分输入输出相应发 生变化，被控变量偏离原静态值随时间而变。 若是稳定系统，经调整后，系统又重新恢复稳定状态。 从一种平衡状态到达另一种新平衡状态的过程称为过渡过程。 返回 第二节 过渡过程及品质指标 二、过渡过程的形式 当自控系统输入为阶跃变化时，则其过渡过程有： 发散振荡过程：如图13-7(a)； 等幅度振荡过程：如图 (b)； 衰减振荡过程：如图(c)； 非周期衰减过程：图(d)曲线①； 非周期发散过程：图 (d)曲线②。 发散振荡、等幅振荡及非周期发散过程属不稳定过程； 非周期衰减与衰减振荡过程属稳定过程。 返回 第二节 过渡过程及品质指标 三、控制系统的品质指标 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。 1. 余差C 新的稳态值与给定值之差。 静态指标，反映控制系统的控制精度，希望越小越好。 2. 最大偏差A与超调量σ 定值系统衰减振荡过程，最大偏差为第一个波的峰值。 返回 第二节 过渡过程及品质指标 随动控制系统，采用超调量。 A或σ是衡量稳定程度的指标，希望不要太大。 返回 3. 衰减比 表示过渡过程的衰减程度，过渡过程同方向前后相邻两峰值的比。 习惯上表示为 n:1 n＜1，发散振荡； n＝1，等幅振荡； n＞1，衰减振荡。 一般控制系统衰减比： 4:1~10:1为宜。 返回 4. 调节时间Ts 又称过渡过程时间。 从干扰发生起至被控变量建立新平衡状态为止的时间。 规定：从干扰作用开始，至被控变量进入新稳态值的 ±5％(或±2％) 范围内所经历的时间。 反映系统快速性的一个重要指标。 返回 第二节 过渡过程及品质指标 5. 振荡周期T 同方向两波峰之间的间隔时间。 相同n，T与Ts成正比。 过渡过程品质好坏，与控制系统中各个环节都有不同程度的关系。 设计时，应对每一个环节进行认真的考虑。 返回 第十三章 小 结 二、过渡过程及品质指标 一、自动控制系统组成及分类 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 构成负反馈闭环控制系统。 控制作用的产生由偏差引起。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡过程。 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。 返回 第十四章 简单控制系统 简单控制系统的设计 控制系统的投运 小 结 返回 第一节 简单控制系统的设计 设计内容 被控变量选择 操纵变量选择 气动执行器选择 控制器选择 返回 第一节 简单控制系统的设计 一、设计的内容 根据工艺要求 ： 控制方案是设计的核心。 选择被控变量，操