自动控制系统

自动控制系统基本概念

1.被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等

2.被控变量:被控对象内要求保持设定值的工艺参数

3.操纵变量:受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量

4.扰动量:除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素

5.设定值:被控变量的预定值

6.偏差:被控变量的设定值与实际值之差

7.闭环白动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制开环控制系统是指控制器与被控对象之间之有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统

8.把系统的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输入端的做法叫反馈反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差,这种反馈叫做负反馈，反之为正反馈

9.自动控制系统中的方块图是由传递方块、信号线、综合点、分枝点构成的示控制系统组成和作用的图形它与工艺管道及控制流程图是绝然不同的

10.仪表位号在自动控制系统中，构成一个回路的每一个仪表（或元件）都有自己的仪表位号，由字母代号组合和回路编号两部分组成第一个字母表示被测变量,后续字母表示仪表的功能回路编号中第一个数表示工序号,后续数字表示顺序号

11.过渡过程是指对于任何一个控制系统,扰动作用是不可避免的客观存在，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏,被控变量就要发生波动,在自动控制作用下,经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间过程

12.一个典型的衰减振荡过程曲线,衰减振荡的品质指标有以下几个:最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期（或频率）最大偏差是指过渡过程中被1控变量偏离设定值的最大数值衰减比是指过渡过程曲线上同方向第一个波另外，自动控制系统中的显示部分（含录、打印、报警）在方框中是不作表示的在自动控制系统方框图中，每个方框代表一个环节,其作用如下测量变送器装置:包括测量元件和变速器它们的作用是检测被控参数的变化,并将其转换成仪表的统一信号（标准气压信号或者标准电流信号）送到调节器和显示仪表（方框图中未画出）作为测量值X.定值器:它把工艺参数的要求值变成仪表统•信号后送入比较机构9调节器前面的小圆圈）作为给定值x,它与被1测量值x进行比较得出偏差e.调节器:是判断被调参数变化情况并发出调节信号的环节，它是自动控制系统的核心与指挥机构执行器:是执行调节器命令，改变调节介质的强弱,对调节对象施加校正作用的装置,它包括执行机构和调节阀调节对象:是指被调节的生产设备和机器

14、自动控制系统工作过程中的几个概念1反馈:通过一定的方式,把输出方面的某个量引回的输入方面来，以改善某些特性,这个过程就叫反馈在自动控制系统中采用的一般是负反馈这种把反馈信号定为负值的并与给定值相减的,叫负反馈.2偏差比较环节的输出e二x-x称为偏差信号，是调节器工作的主要依据通常把x0x时,e0称为正偏差,把xx,e0称为负偏差调节器的输入e值大,输出信号P值也大者称为正作用；值大，输出信号P值小者称为反作用对于气动薄膜调节阀而言,它的开关形式从结构上可分为气开式和气闭式输入气压信号P值大时，阀们开度增大者,称为气闭式;反之,气开式

（1）白动控制系统的过渡过程自动控制系统的静态和动态当一个自动控制系统在给定值保持不变时，并且在不受外界干扰的情况下,相处于一个相平稳的状态,在这种状态下,系统内的各个参数均保持稳定，系统工作平稳,理论上把这种系统内的参数不随时间的改变而改变的状态称为静态系统的动态:是指当系统的给定值发生变化或者受到外界的干扰后，系统内各环节的参数均发生变化,这种系统的参数随时间的改变而改变的状态称为动态阶跃干扰:又称为阶跃扰动可以由给定值的变化或干扰的出现而引发它表示在某一时刻从一个值突然跃变到另一个值的干扰形式过渡过程:当系统受到干扰后，从一个稳定状态（静态）过度到另一个稳定状态的过程，称为过度过程过度过程的形式发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、非周期过程四大类

（2）自动控制系统过度过程的品质指标五项:稳定度、最大偏差、过度过程时间、振荡周期（振荡频率）、余差动态品质指标稳定度、最大偏差、过度过程时间、振荡周期（振荡频率）静态品质指标:余差1调节对象特性a.放大系数b.时间常数c.滞后时间2调节器的特性常见的调节规律主要有比例调节P、积分调节I、微分调节D以及它们之间的组合PI、PD、PID这些都属于连续式调节，另外还有断续式的位式调节规律简单控制系统

1.简单控制系统由一个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，有时也称为单回路控制系统

2.调节器的正反作用的目的和步骤其目的是使调节阀、调节器、对象三个环节组合起来,能在控制系统中起负反馈作用一般步骤,首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定调节阀的气开和气闭形式，最后由对象、调节阀、调节器三个环节组合后为复来确定调节器的正反作用

3.被控对象、调节阀、调节器的正反作用方向的规定当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于正作用，反之为反作用调节阀的作用方向由它的气开、气闭形式来确定气开阀为正作用，气闭阀为反方向

4.调节器的正反作用的选择先做两条规定，气开阀为+A,气闭阀为-A调节阀开大，被调参数上升为+B,下降为-BA*B=+调节器选反作用A*B=-调节器选正作用

5.调节规律的选择比例调节依据偏差的大小来动作,它的输出与输入偏差的大小成比例，比例调节剂时•，有力，但有余差它用比例度来表示其作用的强弱，比例度愈小,调节作用愈强，比例作用太强时,会引起振荡积分调节依据偏差是否存在来动作,它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时,积分作用才会停止,其作用是消除余差,它用积分时间来表示其作用的强弱,T愈小,积分作用愈强,但积分作用太强时，也会引起振荡微分调节依据偏差变化速度来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其效果是阻止被控变量的一切变化,有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果,它用微分时间来表示其作用的强弱,T大作用强，但太大也会引起振荡

6.比例调节规律适用于负荷变化较小，纯滞后不太大而工艺要求不高，又允许有余差的调节系统比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小，系统负荷变化较大（需要消除干扰引起的余差）纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不允许与给定只有偏差的调节系统比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大,纯滞后不太大,不允许有余差的对象

7.自动控制系统的分类

（1）根据工艺参数的分类即按照自动控制系统所控制的参数进行分类:温度、压力、流量、液位、成分等控制系统2根据给定值的分类定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统3根据系统的结构分类开环控制系统、闭环控制系统4根据系统的复杂程度分类简单控制系统、复杂控制系统常见的复杂控制系统有串级、比值、均匀、分程、选择和前馈等控制系统继续阅读。