第一章自动控制系统基本概念

第一章自动控制系统基本概念第1页，共25页，2023年，2月20日，星期三第二节自动控制系统的组成

1.手动控制与自动控制眼脑手观察思考执行测量变送器—“眼”P、L、F、T→统一的标准信号（Z）控制器—“脑”执行器—“手”LCLT蒸汽

给水

汽包炉膛第2页，共25页，2023年，2月20日，星期三变送器控制器执行器眼脑手

变送器控制器执行器

（TT）（TC）（阀）第3页，共25页，2023年，2月20日，星期三2.自动控制系统的组成自动化装置：测量变送器、控制器、执行器

被控对象

自动化装置在生产过程中,任何一个自动化系统都是由两大部分组成。即

被控对象：被控制的机器或设备自动化装置：实现自动化所要求的技术工具第4页，共25页，2023年，2月20日，星期三TTTCPCPT冷物料蒸汽换热器FCFTFCFT第5页，共25页，2023年，2月20日，星期三⑴名词术语：3.方框图控制器:根据测量值与给定值所得偏差按一定的数学运算规律输出操纵值（TC、LC、FC、PC表示）。执行器:通常指调节阀，也可以是变频调速机构等。测量变送器:直接测量被控变量，并转换成标准统一信号的仪表（TT、LT、FT、PT表示）。第6页，共25页，2023年，2月20日，星期三偏差信号e:

给定值与测量信号之差(x-z)

测量信号z:

代表被控变量大小的信号给定值x:

代表规定值之大小的信号被控变量y:生产中要求控制的工艺参数(L、P、F、T)干扰f:

引起被控变量变化的各种外来因素操纵变量:受执行器控制的物理量被控对象:被控制的机器或设备（如：换热器等）控制信号p:

用以改变控制作用大小的信号第7页，共25页，2023年，2月20日，星期三⑵注意⑶说明方框图中带有箭头的连线表示信号传递的路径，箭头所示的方向表示信号作用的方向，而绝不代表方框之间的物料联系，绝不可认为方框图就是工艺流程图。第8页，共25页，2023年，2月20日，星期三蒸汽

给水

汽包炉膛LCLTLTLTLCQ1

Q2

方框图≠工艺流程图第9页，共25页，2023年，2月20日，星期三4.自动控制系统的特点自动控制系统是由封闭回路组成（闭环）自动控制系统是负反馈的

第10页，共25页，2023年，2月20日，星期三第三节自动控制系统的分类1.定值控制系统

X=常数2.随动控制系统（自动跟踪系统）X=RND（t）3.程序控制系统（顺序控制系统）X=f（t）

目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定值变化。按被控变量的给定值变化规律分类：第11页，共25页，2023年，2月20日，星期三第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标

一、系统的静态、动态和干扰作用静态：被控变量不随时间变化的平衡状态。动态：被控变量随时间变化的不平衡状态。LTLTLCQ1

Q2

第12页，共25页，2023年，2月20日，星期三干扰作用：引起被控变量变化的外来因素。阶跃干扰干扰0t0t斜坡干扰t干扰t干扰第13页，共25页，2023年，2月20日，星期三二、过渡过程

系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态的过程。

过渡过程的几种表现形式发散振荡、等幅振荡属于不稳定过程；非周期衰减与衰减振荡过程属于稳定过程。第14页，共25页，2023年，2月20日，星期三tyA5%BB′C三、控制系统的品质指标1.最大偏差或超调量

对定值系统衰减振荡过程，最大偏差为第一个波的峰值。最大偏差A

超调量B=A-C2.余差C新的稳态值与给定值之差。反映了控制系统的控制精确度，希望余差越小越好。第15页，共25页，2023年，2月20日，星期三3.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:1n＜1发散振荡n＝1等幅振荡n＞1衰减振荡一般取

n=4:1～10:1

n=4:1

B=1B′=1/4

振荡2～3次就能稳定

n=10:1

B=1B′=1/10

振荡1～2次就能稳定

第16页，共25页，2023年，2月20日，星期三T5%Ts4.过渡时间Ts5.振荡周期T从干扰发生起至被控变量建立新的平衡状态止的时间。规定:从干扰作用开始时起，至被控变量进入新稳态值的±5％(或±2％)范围之内所经历的时间。过渡过程同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间。相同条件下，T与Ts成正比。第17页，共25页，2023年，2月20日，星期三控制流程图符号意义序号安装位置图形符号备注序号安装位置图形符号备注1就地安装仪表4集中仪表盘后安装仪表嵌在管道中2集中仪表盘面安装仪表5就地仪表盘后安装仪表3就地仪表盘面安装仪表第五节工艺管道及工艺流程图第18页，共25页，2023年，2月20日，星期三一、图形符号1.测量点TIPT2.连接线3.仪表的图形符号FRPR第19页，共25页，2023年，2月20日，星期三二、仪表位号由字母代号和数字编号两部分组成字母代号：表示被测变量和仪表的功能。数字编号：区域编号和回路编号组成。TRC-120被测变量功能工段号回路编号第20页，共25页，2023年，2月20日，星期三1.字母代号IRCTQSATRC101LIA101LFRQ1012.仪表位号的书写规则第21页，共25页，2023年，2月20日，星期三控制流程图字母意义字母第一位字母后继字母字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能被测变量修饰词功能A分析报警P压力C电导率控制Q数量积分累积D密度差R放射性记录E电压S速度安全开关F流量比T温度传送I电流指示V粘度阀K时间W力L物位YM水分Z位置执行机构第22页，共25页，2023年，2月20日，星期三如图称为带控制点的工艺流程图

TT—温度变送器LT—液位变送器

FT—流量变送器PT—压力变送器

AT—成分变送器