1控制系统基本概念(化工).ppt

《化工过程自动化技术》 概述： §1.1 生产过程自动化的主要内容: 二、自动控制系统的方框图 §1.3自动控制系统的分类 一、控制系统的过渡过程 自动检测系统 信号联锁系统 自动操纵系统 自动控制系统 人工控制演习 自动控制演习 第一章 自动控制系统基本概念 《化工过程自动化技术》 生工09— 1、2班 总课时：4×9 实 验：0 授课教师：司徒莹 课程介绍 《化工仪表自动化》是利用自动控制学科、仪器仪表科学及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科的一门综合课程。 通过本课程的学习，能了解和掌握化工过程控制与仪表的基本知识，领会自动控制系统的组成及原理 生产过程自动化是工业企业现代化水平的一个重要标志。 生产过程自动化：用自动化装置来管理生产过程的方法就是生产过程自动化。 自动调节系统是自动化生产的核心部分，只有自动调节系统才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数（主要四大参数p、h、q、t）的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的工艺操作状态。 生产过程自动化，一般要包括四个方面的内容。 自动检测系统: 信号联锁系统： 自动操纵系统： 自动控制系统： 利用各种检测仪器对主要工艺参数进行指示或记录，“了解”生产的任务。 对某此关键性参数设有自动信号联锁装置。当工艺参超过了允许范围，系统自动地发出声光报警信号，以提示及时采取措施。 根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性的操作。 对生产中某些关键性参数进行自动调节，使它们在受到干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地调回到规定的的数值范围内。 §1.2自动控制系统的组成及方块图 人工控制 自动控制 图1-2 人工操作图 图1-3 液位自动控制系统图 一、自动控制系统的组成 a、被控对象 （对象） b、检测变送器 c、控 制 器 d、执 行 器 (自动化装置) 辅助装置 图1-3 液位自动控制系统图 方框：表示一个 组成部分，称环节。 环节 箭头连线：表示信号传递关系。 圆圈：比较环节，表示信号相加减。 + - 1、简单控制系统方框图： 被控对象 执行器 控制器 检测元件及变送器 ＋ － 被控对象 执行器 控制器 检测元件及变送器 ＋ － 被控变量 y 给定值 x z 测量值 操纵变量 q 控制信号 p 偏差 e 干扰 ? 控制器 图1-5 蒸汽加热器温度控制系统 当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。 被控变量：需要控制 的工艺参数 给定值（或设定值）：对应于生产过程中被控变量的期望值 测量值：由检测元件的到的被控变量的实际值。 操纵变量（或控制变量）：受控于调节阀，用以克服 干扰影响，具体实现控制作用的变量成为操作变量，它调节阀的输出信号。 干扰（或外界扰动）：引起被控变量偏离给定值的，除操作变量以外的各种因素。 偏差信号：给定值与测量值的差，在反馈系统中，调节器是根据偏差信号的大小来控制操作变量的。 控制信号：控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 2、控制系统常用术语： 分类方法很多，最经常使用的是按给定值的特点（是否变化？如何变化？）来划分。 定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统 按信号传递的路径来划分 闭环控制系统 开环控制系统 自动控制系统静态与动态： 静态1（e=0) 干扰作用 e?0 控制作用 静态2（e=0) 动态（过渡过程） §1.4 控制系统的过渡过程及其性能指标 阶跃干扰： ? t 发散振荡过程 等幅振荡过程 衰减振荡过程 非振荡的单调过程 0 不稳定 稳定 二、 控制系统的性能指标： 余差 e 最大偏差 A(或超调量σ ): 衰减比 n 回复时间 ts(过渡过程时间、调整时间) 振荡周期 T 质量指标主要有五项： (衰减振荡过程) 举例 图1-11 温度控制系统过渡过程曲线 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。 解 最大偏差A＝230-200＝30℃　余差C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期T＝20-5＝15（min） 过渡时间为22min。 (过渡时间与规定的被控变量限制范围大小有关，假定被控变量进入额定值的±2％，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为200×（±2％）＝±4℃，这时，可在新稳态值（205℃）两