自动化专业理论及过程控制相关知识培训课件.pptVIP

过程控制系统的发展状况及特点 控制理论：人工智能、神经网络控制 20世纪90年代至今：信息技术飞速发展 过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。 自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪 过程控制系统的发展状况及特点 过程控制系统特点 生产过程的连续性 在过程控制系统中，大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行，在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。 被控过程的复杂性 过程控制涉及范围广，被控对象较复杂 控制方案的多样性 过程控制系统的控制方案非常丰富 过程控制的主要内容 自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录 自动信号和联锁保护系统 自动信号系统：当工艺参数超出要求范围，自动发出声光信号 联锁保护系统：达到危险状态，打开安全阀或切断某些通路， 必要时紧急停车 自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统：根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某 种周期性操作 自动开停车系统：按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入 运行或自动停车 自动控制系统： 利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时，能自动的回到规定范围。 过程控制的主要内容 过程控制系统的组成 过程控制系统 检测元件（装置） 控制器 执行器（装置） 检测被控制的物理量 将设定值与测量信号进行比较，求出它们之间 的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计 算并将计算结果作为控制信号送给执行装置 作用是接受控制器的控制信号，直 接推动被控对象，使被控变量发生 变化 过程控制系统的两种表示形式 方框图 方框、信号线、比较点、引出点 组成 控制系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示 带有输入输出信号的方框 比较点 分支点 绘制方框图注意事项 过程控制系统的两种表示形式 通过测量变送装置将被控变量的测量值送回到系统的输入端 反馈 负反馈 正反馈 过程控制系统的主要类型 闭环控制系统 指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。 闭环控制系统的优点： 不管任何扰动引起被控变量偏离设定值，都会 产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。 闭环控制系统的缺点： 由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生，当系统的惯性滞后和纯滞后较大时，控制作用对扰动的克服不及时，从而使其控制质量大大降低。 过程控制系统的主要类型 闭环控制系统分类 根据设定值分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。 定值控制系统 特点：设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。 作用：克服扰动的影响，使被控变量保持在工艺要求的数值上 过程控制系统的主要类型 随动控制系统 特点：设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。 放大器 被测电压 ut 可逆电机 指示记录仪 滑线电阻 E up 作用：以一定的精度跟随设定值的变化而变化 自动平衡电位差计的方框图 过程控制系统的主要类型 程序控制系统 特点：设定值是变化的，且按一定时间程序变化的时间函数 程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情 况，其分析研究方法与随动控制系统相同。 作用：以一定的精度跟随设定值的变化而变化 过程控制系统的性能指标及要求 常见典型信号 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。 阶跃信号 A 0 t≥0 t0 数学表达式为： 当A=1时称为单位阶跃信号。 特 点 易产生 对系统输出影响大 便于分析和计算 在阶跃信号作用下，被控变量随时间的变化有以下几种形式 y t t ① y t ② y t ③ y t ④ y t ⑤ 1.发散振荡过程——曲线①所示 5.非振荡发散过程——曲线⑤所示 3.等幅振荡过程——曲线③所示 4.衰减振荡过程——曲线④所示 2.非振荡衰减过程——曲线②所示 过程控制系统的性能指标及要求 品质指标 余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差 最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差 衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比 衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减