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热工控制系统13;第一章 热工自动控制系统的基本概念;1 引言; 近半个世纪以来，特别是二十世纪八十年代以来，工业自动化领域发生了革命性的变化。 首先是芯片技术的突破，促进了自动化技术由“模拟”向“数字”时代的飞跃；建立在网络信息技术基础上的分布式工业自动控制系统DCS（Distributed Control System）为实现先进的工业自动化系统提供了强有力的硬件、软件平台。 ; 电力工业作为国民经济的基础性产业，有别于其它工业过程的主要特征是：电能的“发、输、供、用”必须同时进行，并保持瞬时的平衡。与此同时，参与“发、输、供、用”的所有设备构成了部件众多、结构复杂、分布广阔的动态大系统。在这个系统中发电机组处于系统的最底层。 通常，人们把电力生产过程分为发电侧与输配电侧，相应地，从实现自动化的角度，可分为电站自动化和电力系统自动化。;1.1 自动控制基础理论 1.1.1 自动控制理论的发展 1.1.2 自动控制的基本概念 1.1.3 开环控制与闭环控制 1.1.4 对自动控制系统的基本要求 ;1.1.1 自动控制理论的发展;前期控制(1400BC-1900);中国马钧研制出利用齿轮传动的自动指示方向的指南车 (235年);经典控制(1935-1950);现代控制(1950-今); 美国 George Devol研制出第一台工业机器人样机(1954);1.1.2 自动控制的基本概念;水箱水位的手动控制： 观测实际水位，将实际水位与要求的水位值相比较，得出两者偏差。根据偏差的大小和方向调节进水阀门的开度，即当实际水位高于要求值时，关小进水阀门开度，否则加大阀门开度以改变进水量，从而改变水箱水位，使之与要求值保持一致。 ; 水箱水位的自动控制 浮子：测量作用 连杆：比较作用 放大器、伺服电动机和减速 器：调节作用 阀门：执行元件作用 ;;人脑;自动控制系统： 为达到某一目的，由相互制约、相互联系的各个部件按照一定规律构成且具有独立功能的整体称为系统。 自动控制系统是由被控对象和自动控制装置按照一定方式连接起来，能完成一定自动控制任务的总体。 自动控制系统的被控制量称为系统输出量 影响系统输出量的外界输入称为系统的输入量 输入量分类： 给定输入（或称参考输入、希望值等）：指对系统输出量的要求值 扰动输入：指对系统输出量有不利影响的输入量; 自动控制系统由两大组成部分，即被控对象和自动控制装置（有时也称为控制器） 自动控制装置又可分为下列几个部分： （1）测量元件（或测量装置）。用于测量被控量的实际值或对被控量进行物理量变换的装置。 （2）比较元件（或比较器）。它将被控量的实际值（常取负号）与被控量的要求值（常取正号）相比较，得到偏差的大小和符号。 （3）调节元件。通常包括放大器和校正装置。它能将偏差信号放大，并使输出控制信号与偏差信号之间具有一定的数值运算关系（也称为调节规律或控制算法）。 （4）执行元件。接受调节元件的输出控制信号，产生具体的控制效果，使被控制量产生预期的改变。;1.1.3 闭环控制与开环控制;闭环控制系统：;闭环控制系统方框图;闭环控制系统的基本组成:; 开环控制系统：;闭环与开环控制系统的比较：;1.1.4 对自动控制系统的基本要求;准确性： 用稳态误差来表示。 在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。;1.2 热工自动化概述 随着国内用电量的持续增长，提高发电机组的容量和参数成为我国电力工业发展的重要方向。机组的大容量和高参数带来的是过程参数测量点的大量增加，相应的控制回路数和控制的复杂程度都大为提高，生产过程对控制精度的要求更为严格。 这些艰巨而繁重的控制任务必须要有现代化的电站自动化技术作为支撑。; 伴随着电力工业的发展，电站自动化技术的内涵和外延都已发生了巨大的变化。 一方面，自动控制系统已从辅助运行人员监控机组运行发展到实现不同程度的设备启停、过程控制和联锁保护的综合体系； 另一方面，借助计算机和网络技术的发展，电站生产过程的自动化程度达到了前所未有的高度，监控和管理信息系统的广