化工自動化及儀表_第一章_自動控制系統(tǒng)基本概念

1、第一章第一章 自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制系統(tǒng)基本概念100第一章授課教師授課教師：和萌林和萌林2101章節(jié)結(jié)構(gòu)第一章第一章 自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制系統(tǒng)基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖第三節(jié)第三節(jié) 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類第四節(jié)第四節(jié) 自控系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標自控系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標 一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài) 二、控制系統(tǒng)的過渡過程二、控制系統(tǒng)的過渡過程 三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標 四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素四、

2、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素第五節(jié)第五節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖 一、圖形符號一、圖形符號 二、字母代號二、字母代號 三、儀表位號三、儀表位號第一章第一章 基本概念基本概念第二章第二章 對象數(shù)學模型對象數(shù)學模型第三章第三章 儀表與傳感器儀表與傳感器第四章第四章 顯示儀表顯示儀表第五章第五章 自動控制儀表自動控制儀表 第六章第六章 執(zhí)行器執(zhí)行器 第七章第七章 簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng) 第八章第八章 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng) 第九章第九章 新型控制系統(tǒng)新型控制系統(tǒng)第十章第十章 計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng) 第第1111章章 典型控制方案典型控制方案 3 教學基本要求：教學基

3、本要求：1. 掌握自動控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用掌握自動控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用及相互影響關(guān)系；及相互影響關(guān)系；2. 理解自動控制系統(tǒng)中常用的各種術(shù)語，掌握方塊圖理解自動控制系統(tǒng)中常用的各種術(shù)語，掌握方塊圖的意義及畫法；的意義及畫法；3. 熟悉管道及控制流程圖上常用符號的意義；熟悉管道及控制流程圖上常用符號的意義；4. 了解控制系統(tǒng)的幾種分類了解控制系統(tǒng)的幾種分類，掌握系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài)；掌握系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài)； 5. 掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的幾掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的幾種基本形式及過渡過程品質(zhì)指標的含義。種基本形式及過渡過程品質(zhì)指標的含義

4、。教學要求第第 一一 章章第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第三節(jié)系統(tǒng)分類第三節(jié)系統(tǒng)分類第四節(jié)過渡過程第四節(jié)過渡過程 和品質(zhì)指標和品質(zhì)指標 1 1.靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 2 2.過渡過程過渡過程 3 3.品質(zhì)指標品質(zhì)指標 4 4.影響過渡過程影響過渡過程 品質(zhì)主要因素品質(zhì)主要因素第五節(jié)工藝管道及第五節(jié)工藝管道及 控制流程圖控制流程圖 1 1.圖形符號圖形符號 2 2.字母代號字母代號 3 3.儀表位號儀表位號4第第 一一 章章第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類第四節(jié)第四節(jié) 過渡

5、過程過渡過程 和品質(zhì)指標和品質(zhì)指標 1 1.靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 2 2.過渡過程過渡過程 3 3.品質(zhì)指標品質(zhì)指標 4 4.影響過渡過程影響過渡過程 品質(zhì)主要因素品質(zhì)主要因素第五節(jié)工藝管道及第五節(jié)工藝管道及 控制流程圖控制流程圖 1 1.圖形符號圖形符號 2 2.字母代號字母代號 3 3.儀表位號儀表位號 過程自動化過程自動化 在生產(chǎn)設(shè)備上配置一些裝置，在生產(chǎn)設(shè)備上配置一些裝置，代替人工的部分直接勞動，使生產(chǎn)過程在不同程度代替人工的部分直接勞動，使生產(chǎn)過程在不同程度上自動地進行。這種用自動化裝置來管理生產(chǎn)過程上自動地進行。這種用自動化裝置來管理生產(chǎn)過程的方式稱為過程自動化。的方式稱為過程自動

6、化。自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)110第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容過程自動化過程自動化 化工自動化化工自動化 化工類化工類（化工、煉油、輕工、（化工、煉油、輕工、食品食品）生產(chǎn)過程的自動化控制簡稱為生產(chǎn)過程的自動化控制簡稱為“化工自動化工自動化化”。第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容5111自動檢測 自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng) 利用各種檢測儀器儀表對主要參數(shù)利用各種檢測儀器儀表對主要參數(shù)（溫（溫度、壓力、流量、料位度、壓力、流量、料位 ）進行測量、指示或記錄

7、進行測量、指示或記錄，“了解了解” ” 生產(chǎn)的任務(wù)，這種系統(tǒng)稱為自動檢測系統(tǒng)。生產(chǎn)的任務(wù)，這種系統(tǒng)稱為自動檢測系統(tǒng)。1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化 圖中熱交換器是利用蒸汽來加熱冷介質(zhì)的，冷介質(zhì)經(jīng)加熱后圖中熱交換器是利用蒸汽來加熱冷介質(zhì)的，冷介質(zhì)經(jīng)加熱后的溫度是否達到要求，可用測溫元件配上平衡電橋來測量、指示的溫度是否達到要求，可用測溫元件配上平衡電橋來測量、指示和記錄；冷介質(zhì)的流量可以用孔板流量計來檢測，蒸汽壓力可用和

8、記錄；冷介質(zhì)的流量可以用孔板流量計來檢測，蒸汽壓力可用壓力表來指示，這就是一些常用的、簡單的自動檢測系統(tǒng)。壓力表來指示，這就是一些常用的、簡單的自動檢測系統(tǒng)。 由此可見，自動檢測儀表可包括包括壓力、溫度、流量、液由此可見，自動檢測儀表可包括包括壓力、溫度、流量、液位等的簡單測量儀表或它們的傳感器、變送器、顯示表等。位等的簡單測量儀表或它們的傳感器、變送器、顯示表等。 溫度計溫度計 溫度表溫度表 液位計液位計 浮子流量計浮子流量計 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 自動檢測系統(tǒng)實際上是代替了操作人員對工藝參數(shù)的觀察與自動檢測系統(tǒng)實際上是代替了操作人員對工藝參數(shù)的觀察與記錄，起到人的

9、眼睛的作用。記錄，起到人的眼睛的作用。 自動檢測系統(tǒng)的本質(zhì)（特點）自動檢測系統(tǒng)的本質(zhì)（特點）: 利用各種檢測儀器儀表對主要工藝參數(shù)進行檢測、指示或記利用各種檢測儀器儀表對主要工藝參數(shù)進行檢測、指示或記錄，達到錄，達到“了解了解” 生產(chǎn)任務(wù)的目的。生產(chǎn)任務(wù)的目的。6112聯(lián)鎖保護 在生產(chǎn)過程中，有時由于偶然因素的影響，導(dǎo)致工藝參數(shù)超在生產(chǎn)過程中，有時由于偶然因素的影響，導(dǎo)致工藝參數(shù)超出允許范圍而出現(xiàn)不正常情況，有可能引起事故。為此常對一些出允許范圍而出現(xiàn)不正常情況，有可能引起事故。為此常對一些關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置自動信號和聯(lián)鎖保護裝置自動信號和聯(lián)鎖保護裝置，當工藝參數(shù)超過允許范，當工藝參數(shù)超

10、過允許范自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化圍，在事故發(fā)生以前，信號系統(tǒng)圍，在事故發(fā)生以前，信號系統(tǒng)會自動地發(fā)出聲光信號，告誡操會自動地發(fā)出聲光信號，告誡操作人員及時采取措施。如工況已作人員及時采取措施。如工況已到達危險狀態(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)會立即到達危險狀態(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)會立即自動采取緊急措施，打開安全閥自動采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急?；蚯袛嗄承┩?，必要時緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴大。車，以防止事故的發(fā)生和擴大。 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保

11、護系統(tǒng)是是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容7113自動操縱自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化 根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行某種周期性操作，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行某種周期性操作，這種系統(tǒng)稱為這種系統(tǒng)稱為自動操縱系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng)。 例如：合成氨造氣車間的煤氣發(fā)生爐例如：合成氨造氣車間的煤氣發(fā)生爐 自動加料系統(tǒng)自動加料系統(tǒng) 按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過程自動

12、地投入運行或自動生產(chǎn)過程自動地投入運行或自動停車，這種系統(tǒng)稱為停車，這種系統(tǒng)稱為自動開停車自動開停車系統(tǒng)。系統(tǒng)。1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容8114自動控制自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化 生產(chǎn)過程中各種工藝條件不可能是一成不變的。特別是化工生產(chǎn)過程中各種工藝條件不可能是一成不變的。特別是化工生產(chǎn)，大多數(shù)是連續(xù)性生產(chǎn)，設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)，其中一臺設(shè)備生產(chǎn)，大多數(shù)是連續(xù)性生產(chǎn)，設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)，其中一臺設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時，會引起其他設(shè)備的某些參數(shù)

13、波動，偏離的工藝條件發(fā)生變化時，會引起其他設(shè)備的某些參數(shù)波動，偏離正常的工藝條件，因此需要設(shè)置正常的工藝條件，因此需要設(shè)置一些自動控制裝置，對生產(chǎn)中一一些自動控制裝置，對生產(chǎn)中一些關(guān)鍵性參數(shù)進行自動控制，使些關(guān)鍵性參數(shù)進行自動控制，使它們在受到外界干擾它們在受到外界干擾(擾動擾動)的影的影響而偏離正常狀態(tài)時，能自動地響而偏離正常狀態(tài)時，能自動地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，為此目的而設(shè)置的系統(tǒng)就是為此目的而設(shè)置的系統(tǒng)就是自動自動控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)。1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容9114自動控制a自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)

14、鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化 溫度傳感溫度傳感/ /變送器變送器 控制器控制器 液位傳感液位傳感/ /變送器變送器 執(zhí)行器執(zhí)行器 料位變送器料位變送器 壓力變送器壓力變送器 流量變送器流量變送器1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容1011e 化工生產(chǎn)的特點：化工生產(chǎn)的特點： （1 1）連續(xù)進行物理或化學反應(yīng)）連續(xù)進行物理或化學反應(yīng) （2 2）密閉空間，高壓）密閉空間，高壓 （3 3）高溫（深冷）高溫（深冷） （4 4）易燃、易爆介質(zhì)）易燃、易爆介質(zhì) （5 5）有毒、強腐蝕性介質(zhì)）有毒、強腐蝕性介質(zhì) （6 6）

15、類型紛繁，控制系統(tǒng)多種多樣）類型紛繁，控制系統(tǒng)多種多樣 對化工儀表、控制系統(tǒng)的要求：對化工儀表、控制系統(tǒng)的要求： （1 1）適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境）適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境 高溫高溫、高壓高壓、易燃易燃、腐蝕腐蝕 （2 2）適應(yīng)生產(chǎn)要求）適應(yīng)生產(chǎn)要求 控制穩(wěn)定控制穩(wěn)定、準確準確、靈敏靈敏 1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容1111e第一節(jié)小結(jié)1 由以上介紹可以看出：由以上介紹可以看出： 自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)只能完成只能完成“了解了解”生產(chǎn)過程進行情況的任務(wù)；生產(chǎn)過程進行情況的任務(wù)； 信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)只能在工藝條件進入某種極限狀態(tài)時，采只能在工藝條件進入某種極限狀態(tài)時，采取安全措施，

16、以避免生產(chǎn)事故的發(fā)生；取安全措施，以避免生產(chǎn)事故的發(fā)生； 自動操縱系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng)只能按照預(yù)先規(guī)定好的步驟進行某種周期性的只能按照預(yù)先規(guī)定好的步驟進行某種周期性的操縱；操縱； 只有只有自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)才能自動地排除各種干擾因素對工藝參數(shù)才能自動地排除各種干擾因素對工藝參數(shù)的影響，使它們始終保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)維持在的影響，使它們始終保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)維持在正?；蜃罴训墓に嚥僮鳡顟B(tài)。正?；蜃罴训墓に嚥僮鳡顟B(tài)。 因此，因此，自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)中的核心部分，也是本課是自動化生產(chǎn)中的核心部分，也是本課程了解和學習的重點。程了解和學習的重點。自動檢測系

17、統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)過程自動化過程自動化1-1 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容12120第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。所以，在開始介紹自動控生和發(fā)展起來的。所以，在開始介紹自動控制的時候，先分析人工操作，并與自動控制制的時候，先分析人工操作，并與自動控制加以比較，可以幫助我們分析和了解自動控加以比較，可以幫助我們分析和了解自動控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。人工控制人工控制自動控制自動控制第第 一一 章章第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主

18、要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類第四節(jié)第四節(jié) 過渡過程過渡過程 和品質(zhì)指標和品質(zhì)指標 1 1.靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 2 2.過渡過程過渡過程 3 3.品質(zhì)指標品質(zhì)指標 4 4.影響過渡過程影響過渡過程 品質(zhì)主要因素品質(zhì)主要因素第五節(jié)工藝管道及第五節(jié)工藝管道及 控制流程圖控制流程圖 1 1.圖形符號圖形符號 2 2.字母代號字母代號 3 3.儀表位號儀表位號第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第二節(jié)第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖13121人工控制人工控制人工控制自動控制自動控制 執(zhí)行執(zhí)行 ( (

19、手手) )行動行動: : 根據(jù)大腦發(fā)出的命令，通過手去改變閥根據(jù)大腦發(fā)出的命令，通過手去改變閥門開度，以改變出口流量門開度，以改變出口流量Qo，從而使液位保持在所需高度上。，從而使液位保持在所需高度上。 運算運算 ( (腦腦) )思考、判斷、決策、命令思考、判斷、決策、命令: : 大腦根據(jù)眼睛看到大腦根據(jù)眼睛看到的液位高度，加以思考并與要求的液位值進行比較，得出偏差的大的液位高度，加以思考并與要求的液位值進行比較，得出偏差的大小和正負，然后根據(jù)操作經(jīng)驗，經(jīng)思考、決策后發(fā)出命令小和正負，然后根據(jù)操作經(jīng)驗，經(jīng)思考、決策后發(fā)出命令。 檢測檢測 ( (眼眼) )觀察觀察: : 用眼睛觀察玻璃管液位計用

20、眼睛觀察玻璃管液位計( (測量元件測量元件) )中中液位的高低，并通過神經(jīng)系統(tǒng)告訴大腦。液位的高低，并通過神經(jīng)系統(tǒng)告訴大腦。動動 手手腦腦 想想眼眼 看看1-2 自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖14121自動控制檢測器檢測器( (變送器變送器) ) 將某一物理量（如：液位、流量、壓力、壓差將某一物理量（如：液位、流量、壓力、壓差或溫度等）轉(zhuǎn)變成可利用信號；變送器將該信號轉(zhuǎn)或溫度等）轉(zhuǎn)變成可利用信號；變送器將該信號轉(zhuǎn)變成標準信號。變成標準信號。 控制器控制器 根據(jù)變送器信號和工藝需求，算出偏差，經(jīng)過根據(jù)變送器信號和工藝需求，算出偏差，經(jīng)過某種運算發(fā)出控制信息。某種運算發(fā)出控制

21、信息。 執(zhí)行器執(zhí)行器 根據(jù)控制器的控制信息，改變閥門開度。根據(jù)控制器的控制信息，改變閥門開度。 人工控制人工控制自動控制自動控制檢測元件與變送器檢測元件與變送器自動控制器自動控制器（控制器）（控制器）執(zhí)行器執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥、控制閥）（調(diào)節(jié)閥、控制閥）自動化系統(tǒng)組成自動化系統(tǒng)組成 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，其主要裝置包括測量元件與變送器、發(fā)展起來的，其主要裝置包括測量元件與變送器、控制器、執(zhí)行器，分別代替了人的眼、腦、手三控制器、執(zhí)行器，分別代替了人的眼、腦、手三個器官的功能。個器官的功能。1-2 自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)

22、的組成及方框圖15121系統(tǒng)組成 在自動控制系統(tǒng)的組成中，除了必須具有前述的自動化裝置在自動控制系統(tǒng)的組成中，除了必須具有前述的自動化裝置外，還必須具有控制裝置所控制的生產(chǎn)設(shè)備。外，還必須具有控制裝置所控制的生產(chǎn)設(shè)備。 在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機器叫做器叫做被控對象被控對象，簡稱，簡稱對象對象。 前面舉例中液體貯槽前面舉例中液體貯槽 化工生產(chǎn)中的各種容器、反應(yīng)器、換熱器、泵和壓縮機化工生產(chǎn)中的各種容器、反應(yīng)器、換熱器、泵和壓縮機 甚至一段輸氣管道甚至一段輸氣管道 精餾塔、吸收塔等一個設(shè)備可能有幾個控制回路精餾塔、吸收

23、塔等一個設(shè)備可能有幾個控制回路被控對象被控對象檢測元件與變送器檢測元件與變送器自動控制器自動控制器（控制器）（控制器）執(zhí)行器執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥、控制閥）（調(diào)節(jié)閥、控制閥）自動化系統(tǒng)組成自動化系統(tǒng)組成1-2 自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖16122方塊圖 在研究自動控制系統(tǒng)時，為了能清楚地表示出自動控制在研究自動控制系統(tǒng)時，為了能清楚地表示出自動控制系統(tǒng)中各個組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系，便于對系系統(tǒng)中各個組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系，便于對系統(tǒng)分析研究，一般都用統(tǒng)分析研究，一般都用方塊圖方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。來表示控制系統(tǒng)的組成。1、方塊圖的組成、方塊圖的組成2

24、、開環(huán)與閉環(huán)、開環(huán)與閉環(huán)3、正反饋與負反饋、正反饋與負反饋1-2 自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖171、“方塊圖方塊圖”的組成：的組成： 這種表示方式稱這種表示方式稱為自動控制系統(tǒng)為自動控制系統(tǒng)方塊圖方塊圖。 方塊之間用一方塊之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號的相互作用關(guān)系，箭頭指向方塊表條帶有箭頭的線條表示其信號的相互作用關(guān)系，箭頭指向方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸出；示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸出；122 用方塊表示控制系統(tǒng)的每個組成部分用方塊表示控制系統(tǒng)的每個組成部分(環(huán)節(jié)環(huán)節(jié))； 線線條旁的字母或文字表示環(huán)節(jié)間相互作

25、用的變量。條旁的字母或文字表示環(huán)節(jié)間相互作用的變量。對象？對象？測量元件、變送器？測量元件、變送器？控制器？控制器？執(zhí)行器？執(zhí)行器？ 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖181221對象a 對對 象象 自動控制系統(tǒng)中，將需要控制自動控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機器（有其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機器（有時是生產(chǎn)設(shè)備或機器的一部分）叫時是生產(chǎn)設(shè)備或機器的一部分）叫做做被控對象被控對象

26、，簡稱，簡稱對象對象。 ? 換熱器換熱器 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+換熱器1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖191221b對象的輸出對象的輸出y,y(t) 在生產(chǎn)過程中需要保持恒定在生產(chǎn)過程中需要保持恒定的變量稱為的變量稱為被控變量被控變量。出口物料溫度T 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值

27、z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖201221c對象的輸入對象的輸入q,q(t) 具體實現(xiàn)控制作用的變具體實現(xiàn)控制作用的變量稱為量稱為操縱變量操縱變量。 用來實現(xiàn)控制作用的物用來實現(xiàn)控制作用的物料稱為料稱為操縱介質(zhì)操縱介質(zhì)或或操縱劑操縱劑。蒸汽流量蒸汽流量Q 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖211221d對象的輸入對象的輸入f,f(t) 引

28、起被控變量波動的外來因引起被控變量波動的外來因素在自動控制系統(tǒng)中稱為素在自動控制系統(tǒng)中稱為干擾作干擾作用用（擾動作用擾動作用）。）。蒸汽溫度蒸汽溫度T蒸汽壓力蒸汽壓力P進料溫度進料溫度T進料流量進料流量P進料組分進料組分 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖221222測量元件a測量元件、變送器測量元件、變送器 將某一物理量將某一物理量( (如：液位、流量、壓如：液位、流量、壓力、壓差或溫度

29、等力、壓差或溫度等) )轉(zhuǎn)變成可以利用的信轉(zhuǎn)變成可以利用的信號的元件稱為號的元件稱為測量元件測量元件；進一步將該信；進一步將該信號轉(zhuǎn)變成標準信號的儀表稱為號轉(zhuǎn)變成標準信號的儀表稱為變送器變送器。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+測溫元件測溫元件變送器變送器1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖231222b測量元件的輸入測量元件的輸入y,y(t)出口物料溫度T 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量

30、q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖241222c測量元件的輸出測量元件的輸出z,z(t)測量值 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖251223控制器a控控 制制 器器 根據(jù)變送器信號和工藝需求，根據(jù)變送器信號和工藝需求，算出偏差，經(jīng)過運算發(fā)出控制信

31、算出偏差，經(jīng)過運算發(fā)出控制信息的儀表稱為息的儀表稱為控制器控制器。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖261223b控制器的輸入控制器的輸入e,e(t) 變送器的輸出信號變送器的輸出信號z被送入比較被送入比較機構(gòu)，與工藝上希望保持的被控變機構(gòu)，與工藝上希望保持的被控變量的數(shù)值量的數(shù)值( (給定值、設(shè)定值給定值、設(shè)定值) )x進行比進行比較，得到偏差信號較，得到偏差信號e，exz。設(shè)定值測量

32、值 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖271223c控制器的輸出控制器的輸出p,p(t) 控制器的輸出信號控制器的輸出信號p可能可能是各種類型的信號：是各種類型的信號：420mA，15V，20100kPa 等。等?？刂破鬏敵鲂盘?給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z

33、干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖281224調(diào)節(jié)閥a 執(zhí)行器執(zhí)行器 根據(jù)控制器給出的控根據(jù)控制器給出的控制信息，改變操縱變量。制信息，改變操縱變量。 ? 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+調(diào)節(jié)閥1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖291224b執(zhí)行器的輸入執(zhí)行器的輸入p,p(t) 執(zhí)行器的輸入信號執(zhí)行器的輸入信號p可能可能是各種類型的信號：是各種類型的信號：420

34、mA，15V，20100kPa 等。等?？刂破鬏敵鲂盘?給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖301224c執(zhí)行器的輸出執(zhí)行器的輸出q,q(t) 具體實現(xiàn)控制作用的變具體實現(xiàn)控制作用的變量稱為量稱為操縱變量操縱變量。 用來實現(xiàn)控制作用的物用來實現(xiàn)控制作用的物料稱為料稱為操縱介質(zhì)操縱介質(zhì)或或操縱劑操縱劑。蒸汽流量蒸汽流量Q 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變

35、量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖311225注意 . .方塊圖具有方塊圖具有通用性通用性，用同一種形式的方塊圖可，用同一種形式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)。以代表不同的控制系統(tǒng)。 . .用方塊表示的每個用方塊表示的每個“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”都是組成系統(tǒng)的一都是組成系統(tǒng)的一部分部分實物實物（具體裝置）。（具體裝置）。 . .方塊之間帶有箭頭的線條方塊之間帶有箭頭的線條只表示信號的作用關(guān)只表示信號的作用關(guān)系與方向系與方向，不代表工藝管道、物料的流向。，不代表工藝管道、物

36、料的流向。 .“.“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”的輸入會引起輸出的變化，而輸出不的輸入會引起輸出的變化，而輸出不會反過來直接引起輸入的變化。環(huán)節(jié)的這一特性稱為會反過來直接引起輸入的變化。環(huán)節(jié)的這一特性稱為“單向性單向性” ” 。注意注意/ /關(guān)鍵點關(guān)鍵點：1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖321225a注意/關(guān)鍵點： 1. 方塊圖的通用性；方塊圖的通用性； 2. 方塊代表的是實物；方塊代表的是實物； 3. 箭頭和線條僅表示信號作用；箭頭和線條僅表示信號作用； 4. 環(huán)節(jié)的單向性環(huán)節(jié)的單向性。 方塊圖具有通用性，用同方塊圖具有通用性，用同一種形式的方塊圖可以代表不一種形式的方塊圖可以代表

37、不同的控制系統(tǒng)。同的控制系統(tǒng)。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖331225b注意/關(guān)鍵點： 1. 方塊圖的通用性；方塊圖的通用性； 2. 方塊代表的是實物；方塊代表的是實物； 3. 箭頭和線條僅表示信號作用；箭頭和線條僅表示信號作用； 4. 環(huán)節(jié)的單向性。環(huán)節(jié)的單向性。 用方塊表示的每個用方塊表示的每個“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”都是組成系統(tǒng)的一部分實物都是組成系統(tǒng)的一部分實物（具體裝置）。（具體裝置

38、）。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖341225c注意/關(guān)鍵點： 1. 方塊圖的通用性；方塊圖的通用性； 2. 方塊代表的是實物；方塊代表的是實物； 3. 箭頭和線條僅表示信號作用；箭頭和線條僅表示信號作用； 4. 環(huán)節(jié)的單向性。環(huán)節(jié)的單向性。 方塊間帶有箭頭的線條只表方塊間帶有箭頭的線條只表示信號的作用關(guān)系與方向，不示信號的作用關(guān)系與方向，不代表工藝管道、物料的流向。代表工藝管道、物

39、料的流向。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖351225d注意/關(guān)鍵點： 1. 方塊圖的通用性；方塊圖的通用性； 2. 方塊代表的是實物；方塊代表的是實物； 3. 箭頭和線條僅表示信號作用；箭頭和線條僅表示信號作用； 4. 環(huán)節(jié)的單向性。環(huán)節(jié)的單向性。 “環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”的輸入會引起輸出的變化，的輸入會引起輸出的變化，而輸出不會反過來直接引起輸入的變而輸出不會反過來直接引起輸入的變化。環(huán)節(jié)的這

40、一特性稱為化。環(huán)節(jié)的這一特性稱為“單向單向性性” ” 。 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖361226開環(huán)與閉環(huán)A 在控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號沿箭頭方向前進，通過若干環(huán)在控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號沿箭頭方向前進，通過若干環(huán)節(jié)后，最終又返回到原來的起始點，稱為節(jié)后，最終又返回到原來的起始點，稱為閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)。 所有的自動控制系統(tǒng)都是閉環(huán)系統(tǒng)。所有的自動控制系統(tǒng)都是閉環(huán)系統(tǒng)。 2、開環(huán)與閉

41、環(huán)、開環(huán)與閉環(huán) 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖371226B 操縱指令 操縱作用 工藝參數(shù)自動操縱裝置自動操縱裝置對對 象象 在控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號沿箭頭方向前進，通過若干環(huán)在控制系統(tǒng)的方塊圖中，信號沿箭頭方向前進，通過若干環(huán)節(jié)后，最終不能返回到原來的起始點，稱為節(jié)后，最終不能返回到原來的起始點，稱為開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)。 自動操縱系統(tǒng)就屬于典型的自動操縱系統(tǒng)就屬于典型的開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系

42、統(tǒng)。1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖381227反饋A 系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)后重新返回到輸系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)后重新返回到輸入端的做法叫做入端的做法叫做反饋反饋。 3、反饋、反饋 反饋信號取負值時稱為反饋信號取負值時稱為負反饋負反饋；負反饋能夠削弱原來的信號；負反饋能夠削弱原來的信號。 反饋信號取正值時稱為反饋信號取正值時稱為正反饋正反饋；正反饋能夠使原來的信號進一；正反饋能夠使原來的信號進一步增強。步增強。反饋反饋正反饋正反饋負反饋負反饋 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器

43、執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖39 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)中就利用了信息反饋作用：中就利用了信息反饋作用： 當當 被控變量被控變量y 由于某種原因的影響而偏離由于某種原因的影響而偏離 給定值給定值 x（例如：（例如：升高升高)時，只有時，只有 測量值測量值z 取負值才能夠使取負值才能夠使 偏差信號偏差信號 exz 降降低，此時低，此時 控制器控制器 經(jīng)過相應(yīng)運算將發(fā)出信號使經(jīng)過相應(yīng)運算將發(fā)出信號使 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 的開度發(fā)的開度發(fā)生變化，從而使被生變化，從而使被 控變量控變

44、量y 下降，回到下降，回到 給定值給定值x 。 此時此時 測量值測量值z 若不取負值，則會起到若不取負值，則會起到“火上澆油火上澆油”的作用。的作用。 因此，所有的因此，所有的自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)都采用都采用 閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。1227B 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量q被控變量被控變量y執(zhí)行器執(zhí)行器對對 象象測量元件測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖401227c 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)與與自動操縱裝置自動操縱裝置 二者本質(zhì)上的區(qū)別在于：二者本質(zhì)

45、上的區(qū)別在于： 自動控制系統(tǒng)是具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)； 自動操縱裝置是開環(huán)系統(tǒng)自動操縱裝置是開環(huán)系統(tǒng)。 自動操縱裝置的缺點：自動操縱裝置的缺點：在開環(huán)系統(tǒng)中，被控變量不反饋到輸在開環(huán)系統(tǒng)中，被控變量不反饋到輸入端，自動操縱裝置只能按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運轉(zhuǎn)。入端，自動操縱裝置只能按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運轉(zhuǎn)。即使工況發(fā)生了變化，自動操縱裝置也不能自動地根據(jù)實際工況即使工況發(fā)生了變化，自動操縱裝置也不能自動地根據(jù)實際工況來改變自己的操作。自動操縱裝置不能隨時來改變自己的操作。自動操縱裝置不能隨時“了解了解”被控對象的被控對象的情況并依此來改變自己的操

46、作狀態(tài)，這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。情況并依此來改變自己的操作狀態(tài)，這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。 自動控制系統(tǒng)的優(yōu)點：自動控制系統(tǒng)的優(yōu)點：由于自動控制系統(tǒng)是具有負反饋的閉由于自動控制系統(tǒng)是具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，它可以隨時了解被控對象的情況，有針對性地根據(jù)被控環(huán)系統(tǒng)，它可以隨時了解被控對象的情況，有針對性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近于所希望的狀態(tài)，這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。作狀態(tài)始終等于或接近于所希望的狀態(tài)，這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。1-2 自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖自動控制系統(tǒng)方塊圖及方框圖41 給定值給定值

47、x 解： 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量p被控變量被控變量y調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥反應(yīng)器反應(yīng)器溫度測量元件溫度測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+被控對象為反應(yīng)器被控對象為反應(yīng)器; 圖示為反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。圖示為反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進入反應(yīng)器反應(yīng)，通過改變兩種物料進入反應(yīng)器反應(yīng)，通過改變冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定。冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖方塊圖，并指出，并指出該控制系統(tǒng)中的該控制系統(tǒng)中的被控對象被控對象、被控變量被控變量、操操縱變量縱變量及及可能的擾動可能的

48、擾動各是什么各是什么?被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度;操縱變量為夾套冷卻水流量操縱變量為夾套冷卻水流量;主要干擾有：進入反應(yīng)器的主要干擾有：進入反應(yīng)器的A、B物料流量、溫度、濃度；物料流量、溫度、濃度； 夾套入口冷卻水溫度、壓力；夾套入口冷卻水溫度、壓力； 攪拌器轉(zhuǎn)速等。攪拌器轉(zhuǎn)速等。例：42 解： 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量p被控變量被控變量y調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥鍋爐汽包鍋爐汽包液位測量元件液位測量元件變送器變送器控制器控制器測量值測量值 z干擾作用干擾作用f+被控對象為鍋爐汽包被控對象為鍋爐汽包; 被控變量為鍋爐汽包液位被控變量為鍋爐汽包液位;操

49、縱變量為鍋爐給水流量操縱變量為鍋爐給水流量;主要干擾有：鍋爐給水溫度、壓力；主要干擾有：鍋爐給水溫度、壓力； 蒸汽壓力、流量；蒸汽壓力、流量； 爐膛溫度等。爐膛溫度等。 根據(jù)鍋爐汽包水位控制示意圖：根據(jù)鍋爐汽包水位控制示意圖： （1）畫出控制系統(tǒng)的）畫出控制系統(tǒng)的方塊圖方塊圖； （2）指出系統(tǒng)中的）指出系統(tǒng)中的被控對象被控對象、被控變量被控變量、操縱變量操縱變量及及可能的擾動可能的擾動分別是什么分別是什么? （3）當蒸汽負荷突然增加時，根據(jù)方塊）當蒸汽負荷突然增加時，根據(jù)方塊圖圖分析自控系統(tǒng)是如何實現(xiàn)自動控制的分析自控系統(tǒng)是如何實現(xiàn)自動控制的。43130第三節(jié)自動控制系統(tǒng)有多種分類方法：自動控

50、制系統(tǒng)有多種分類方法： 一、按被控變量分類一、按被控變量分類 二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類 三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類 最常用最常用第第 一一 章章第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類第四節(jié)第四節(jié) 過渡過程過渡過程 和品質(zhì)指標和品質(zhì)指標 1 1.靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 2 2.過渡過程過渡過程 3 3.品質(zhì)指標品質(zhì)指標 4 4.影響過渡過程影響過渡過程 品質(zhì)主要因素品質(zhì)主要因素第五節(jié)工藝管道及第五節(jié)工藝管道及 控制流程圖控制流程圖 1 1.圖形符號圖形符號 2 2.字母代號字母代號 3 3.儀表

51、位號儀表位號第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類第三節(jié)第三節(jié) 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類44131分類一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類被控變量被控變量溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng) T壓力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng) P液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng) L流量控制系統(tǒng)流量控制系統(tǒng) F 1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類45132分類控制規(guī)律控制規(guī)律比例控制比例控制 P比例積分控制比例積分控制 PI比例微分控制比例微分控制 PD比例微分積分控制比例微分積分控制 PID一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律

52、分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類46133分類給定值變化給定值變化定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 給定值給定值x恒定不變的系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。恒定不變的系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤控制）隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤控制） 給定值給定值x隨機變化的系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)，隨機變化的系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)，又稱自動跟蹤控制。又稱自動跟蹤控制。程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值給定值x按照已知規(guī)律按照已知規(guī)律(時間函數(shù)時間函數(shù))變化的系統(tǒng)變化的系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)，又稱順序控制系統(tǒng)。稱為

53、程序控制系統(tǒng)，又稱順序控制系統(tǒng)。 一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)( (自動跟蹤控制自動跟蹤控制) )程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)( (順序控制系統(tǒng)順序控制系統(tǒng)) )一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類47133a 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 給定值給定值x恒定不變的系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。恒定不變的系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。 所謂所謂“定值定

54、值”就是給定值恒定的簡稱。就是給定值恒定的簡稱。 在實際生產(chǎn)過程中，通?？刂葡到y(tǒng)的作用是使被控制的工藝在實際生產(chǎn)過程中，通常控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個生產(chǎn)指標上不變，或者說要求參數(shù)保持在一個生產(chǎn)指標上不變，或者說要求 被控變量被控變量y 恒定不恒定不變，即變，即 給定值給定值x 不變，這時就需要采用定值控制系統(tǒng)。不變，這時就需要采用定值控制系統(tǒng)。 前面討論的前面討論的 水槽對象液位控制系統(tǒng)水槽對象液位控制系統(tǒng)、換熱器溫度控制系統(tǒng)換熱器溫度控制系統(tǒng)都都是定值控制系統(tǒng)的例子，其目的就是使水槽內(nèi)的液位、換熱器的是定值控制系統(tǒng)的例子，其目的就是使水槽內(nèi)的液位、換熱器的出口物料溫度保持

55、恒定不變。出口物料溫度保持恒定不變。 化工生產(chǎn)中要求的大都是這種類型的控制系統(tǒng)，因此后面所化工生產(chǎn)中要求的大都是這種類型的控制系統(tǒng)，因此后面所討論的，如果未加特別說明，都是討論的，如果未加特別說明，都是指定值控制系統(tǒng)指定值控制系統(tǒng)。一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)( (自動跟蹤控制自動跟蹤控制) )程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)( (順序控制系統(tǒng)順序控制系統(tǒng)) )1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類48133b 隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤控制）隨動控制系統(tǒng)（自

56、動跟蹤控制） 給定值給定值x隨機變化的系統(tǒng)稱為隨機變化的系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)，又稱，又稱自動跟蹤控自動跟蹤控制系統(tǒng)制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的特點是給定值不斷地變化，而且這種變化不。這類系統(tǒng)的特點是給定值不斷地變化，而且這種變化不是已知的、預(yù)先規(guī)定好的，而是隨機的。隨動系統(tǒng)的目的就是使是已知的、預(yù)先規(guī)定好的，而是隨機的。隨動系統(tǒng)的目的就是使所控制的參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。所控制的參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。 隨動控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用有：航空導(dǎo)航雷達系統(tǒng)，電視臺天隨動控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用有：航空導(dǎo)航雷達系統(tǒng)，電視臺天線接收系統(tǒng)線接收系統(tǒng) 在化工生產(chǎn)中，有些在化工生產(chǎn)中，

57、有些比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)就屬于隨動控制系統(tǒng)。例就屬于隨動控制系統(tǒng)。例如要求如要求B物料的流量與物料的流量與 A物料的流量保持一定的比值，當物料的流量保持一定的比值，當A物料的物料的流量變化時，要求流量變化時，要求B物料的流量能快速而準確地隨之變化。由于物料的流量能快速而準確地隨之變化。由于A物料的流量變化在生產(chǎn)中可能是隨機的，所以物料的流量變化在生產(chǎn)中可能是隨機的，所以B物料的流量給定物料的流量給定值也是隨機的，故屬于隨動控制系統(tǒng)。值也是隨機的，故屬于隨動控制系統(tǒng)。一、按被控變量分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類定值控

58、制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)( (自動跟蹤控制自動跟蹤控制) )程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)( (順序控制系統(tǒng)順序控制系統(tǒng)) )1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類49133c 程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值給定值x按照已知規(guī)律按照已知規(guī)律(時間函數(shù)時間函數(shù))變化的系統(tǒng)稱為程序控制系變化的系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)，又稱順序控制系統(tǒng)。統(tǒng)，又稱順序控制系統(tǒng)。 這類系統(tǒng)的給定值這類系統(tǒng)的給定值x雖然也是變化的，但與隨動控制系統(tǒng)有所雖然也是變化的，但與隨動控制系統(tǒng)有所不同，它是一個已知的時間函數(shù)。不同，它是一個已知的時間函數(shù)。 這類系統(tǒng)在間歇式生產(chǎn)過程

59、中應(yīng)用比較普遍，如：合成纖維這類系統(tǒng)在間歇式生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較普遍，如：合成纖維錦綸生產(chǎn)中的熟化罐溫度控制，金屬熱處理的溫度控制錦綸生產(chǎn)中的熟化罐溫度控制，金屬熱處理的溫度控制近年近年來，程序控制系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，一些定型的或非定型的程控裝來，程序控制系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，一些定型的或非定型的程控裝置越來越多地被應(yīng)用到生產(chǎn)中，微型計算機的廣泛應(yīng)用也為程序置越來越多地被應(yīng)用到生產(chǎn)中，微型計算機的廣泛應(yīng)用也為程序控制提供了良好的技術(shù)工具與有利條件?？刂铺峁┝肆己玫募夹g(shù)工具與有利條件。 由于專業(yè)和課時限制，這類控制系統(tǒng)在本課程中不作介紹。由于專業(yè)和課時限制，這類控制系統(tǒng)在本課程中不作介紹。一、按被控變量

60、分類一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)( (自動跟蹤控制自動跟蹤控制) )程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)( (順序控制系統(tǒng)順序控制系統(tǒng)) )1-3 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類50140第四節(jié)第第 一一 章章第一節(jié)第一節(jié) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 及方塊圖及方塊圖第三節(jié)系統(tǒng)分類第三節(jié)系統(tǒng)分類第四節(jié)過渡過程第四節(jié)過渡過程 和品質(zhì)指標和品質(zhì)指標 1 1.靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 2 2.過渡過程過渡過程 3 3.品質(zhì)指標品質(zhì)指標 4 4.影響過渡過程影響過渡過程