系统总体方框图
自动调节系统的组成机方框图
利用各种仪表和设备代替人的一些复杂性、重复性的劳动，按照人们所预定的要求，自动的进行生产和操作，这种管理生产的办法，称为工业生产自动化。
同其它工业生产一样，在石油和天然气开采和储运工艺过程中，也可以广泛地采用自动化技术。
比如，在采输工艺管线和站库上装有各种自动化仪表，对原油及天然气的压力、温度、流量、液位等参数进行自动检测和调节。
也可采用“三遥”装置，对远距离泵站的单井的油气压力和温度进行遥测，对井口电动球阀进行遥控，对其阀位状态进行遥讯。
自动化系统是由自动检测系统、自动信号联锁保护系统、自动操作系统、自动调节系统组成。
自动调节系统在石油、天然气开采和储运中应用最多，也是最主要的系统，本篇将主要介绍自动调节系统。
一、自动调节系统的组成自动调节系统是在人工调节荃础上产生和发展起来的。
所以，在开始介绍自动调节的时候，先分析人工调节，并与自动调节加以比较，对分析和了解自动调节系统是有裨益的。
图7-1所示是一个人工液位调节示意图。
图中是一个液体储罐，储罐上装有玻璃管液位计。
根据工艺要求选择玻璃管液位计中间某一点作为正常工作时的液位高度，通过改变出液流量q0作为调节手段，当进液流量qi增加时，调节阀开大，使q0也增加，直到液位稳定在工艺要求的高度为止。
反之，当qi减少时，液位下降，应关小阀门，使q0也减少。
自力式压力调节阀:/归纳起来，人的工作过程可用方框图7-2来表示。
人工操作过程往往十分紧张和繁忙，劳动强度大，调节质量也不高。
在总结了人工调节的基础上，人们创造了用仪表代替人的大脑、手和眼的作用，实现了自动调节。
图7-3所示，为液位自动调节系统。
二、自动调节系统的方框图在研究自动调节系统时，为了更清楚地表示出一个自动调节系统各个组成部分之间相互影响和信号联系.便于系统分析研究，一般却用方框图来表示调节系统，例如图7-3的液位自动调节系统可以用图7-4气动薄膜单座调节阀:/的方框图来表示。
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用一条带有箭头的线条表示其相互关系，箭头指向方框表示为这个方框的输人，箭头离开表示为这个方框的输出。
生产系统管理方框图
生产系统管理组织结构图按两条铸轧生产线、一条冷轧生产线投产核定，生产系统人数为50人。
生产厂长岗位职责：1、组织建立、健全和不断完善生产管理标准、工作标准，批准公司各项工艺技术文件。
2、组织公司的生产及物料管理，做好各项物料平衡工作。
3、根据订货计划组织编制年度、月度及临时生产作业计划，并组织认真实施。
4、审核所属部门上报的各项采购计划，按公司流程进行报批。
5、制定生产考核方案，报公司批准后依据方案予以分解兑现。
6、负责安全管理工作，监督对生产现场进行安全检查。
7、制定生产定额并负责组织制定相关管理制度，并监督实施。
8、组织公司重大项目的技术审查和可行性论证，组织新产品开发的论证分析、调研、实施工作。
9、协调生产过程中出现的问题，组织解决生产难题。
10、负责质组织产品质量投诉处理，组织纠正、预防措施的实施和监控工作。
11、负责组织编制质量体系文件，并指导实施。
负责产品评审工作。
生产技术部部长职责：1、组织生产计划的实施，组织检查计划完成情况，协助生产厂长做好生产的协调调度和进度监控管理工作。
2、协助生产厂长建立公司安全、环保、质量、计量、能源管理工作制度并组织检查落实。
3、协助生产厂长建立公司生产经营目标和考核管理体系，审核有关技术经济指标，组织申报生产材料计划，负责生产消耗材料的定额管理工作。
4、组织完成公司月、季、年生产经营状况及生产、质量技术、安全月报的统计与分析工作。
；5、协助组生产厂长实施各项技术管理、新产品开发、技术改造工程、新材料的引进和推广应用工作。
6、负责组织编制、审核工艺技术文件，并指导实施，加强过程控制的管理，负责生产工艺的日常管理工作。
7、负责公司质量管理体系工作，组织质量体系文件的归档、保存以及发放、回收的管理工作；8、收集、分析与本企业相关的技术和市场信息，研究行业发展动态，为产品和技术发展决策提供意见和建议。
9、负责质量检验的业务管理、标准化管理工作；严格按照技术标准或有关文件负责组织、协调、监督整个生产过程中的质量检验工作。
系统模型及其分类
第
d t 2 3 d t 2r(t) d t 2
e(t )
r(t)
3
2
X
13
三．系统的分类
第
页
1．连续时间系统与离散时间系统
a.定义 连续时间系统：输入信号与输出信号都连续，
并且其内部也未转换为离散信号。 离散时间系统：输入信号与输出信号都离散。 混合系统：连续系统与离散系统组合运用
b.数学模型 连续时间系统：微分方程 离散时间系统：差分方程
X
14
第 页
2．即时系统与动态系统
a.定义 即时系统（无记忆系统）： 系统的输出只由相同时刻的激励信号决 定，而与过去的工作状态无关。 动态系统（记忆系统）： 系统的输出信号不仅与同时刻的激励信 号有关，还与它过去的工作状态有关。
X
15
5
第
系统模拟：
页
实际系统→方程→模拟框图 →实验室实现（模拟系统）→指导实际系统设计
例1-6-1：已知y”(t) + ay’(t)+ by(t) = f(t)，画框图。 解：将方程写为 y”(t) = f(t) –ay’(t) –by(t)
y"(t) ∑
∫ y'(t)
∫
y(t)
f(t)
a b
X
6
y(t) = 4x’(t)+ 3x(t)
根据前面，逆过程，得
y”(t) + 2y’(t) + 3y(t) = 4f’(t)+ 3f(t)
X
11
练习
第
页
请用积分器画出如下微分方程所代表的系统的系统框图。
d2 r(t) dt2
开环电子控制系统的结构方框图
04
开环电子控制系统的性能指标
稳定性
稳定系统
开环电子控制系统在受到外部干扰或 内部参数变化时，能够保持稳定运行 ，不出现振荡、失控等现象。
稳定性分析
通过系统稳定性分析，确定系统是否 稳定，并采取相应措施提高系统的稳 定性。
快速性
响应速度
开环电子控制系统在接收到输入信号后，能够快速响应并输出相应的控制信号， 以满足控制要求。
可靠性设计
通过可靠性设计，提高系统的抗干扰能力和故障恢复 能力，确保系统可靠运行。
05
开环电子控制系统的应用领域
工业自动化
自动化生产线控制
开环电子控制系统广泛应用于自动化生产线控制，如 机械臂、传送带、包装机等设备的协同工作，提高生 产效率。
工业机器人
开环电子控制系统为工业机器人提供精确的运动控制， 实现复杂动作的快速、准确执行。
简化控制系统设计
开环电子控制系统结构简单，设计相对容易。通过合理选择控制算法和 参数，可以快速构建出满足特定需求的控制系统。
03
降低能耗和资源消耗
开环电子控制系统能够实现精确控制，有效降低能耗和资源消耗。在能
源、环保等领域，开环控制系统的应用有助于实现节能减排和可持续发
展。
开环电子控制系统的历史与发展
执行机构的动作与控制
总结词
执行机构的动作是开环电子控制系统的关键 环节，主要任务是根据控制信号调节被控对 象的参数。
详细描述
执行机构通常由电动机、电磁阀、调节阀等 组成，根据接收到的控制信号调节被控对象 的参数，如温度、压力、流量等。执行机构 的动作直接影响被控对象的性能，因此需要
保证其稳定性和可靠性。
执行部分
总结词
驱动与调节
第04 讲方框图
C(s) E(s)
G1 (s)G2 (s)
G(s)
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第四讲 方框图
12
(2)反馈回路传递函数 假设N(s)=0 主反馈信号B(s)与输出信号C(s)之比。
B(s) H (s) C(s)
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第四讲 方框图
13
(3)开环传递函数 Open-loop Transfer Function 假 设N(s)=0
C(s) G(s) R(s) 1 H (s)G(s)
**
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第四讲 方框图
19
线性系统满足叠加原理，当控制输入R(s)
与扰动N(s)同时作用于系统时，系统的输 出及误差可表示为：
C(s) G(s) R(s) G2 (s) N(s)
1 G(s)H (s)
1 G(s)H (s)
E(s)
第四讲 方框图
4
二、系统方框图的构成
对于一个系统在清楚系统工作原理及信号传 递情况下，可按方框图的基本连接形式，把各个 环节的方框图，连接成系统方框图。
例2-5 图中为一无源RC网络。选取变量如图所示， 根据电路定律，写出其微分方程组为
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第四讲 方框图
5
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i1 (t )
1
R(s) G2 (s)H (s) N(s)
1 G(s)H (s)
1 G(s)H (s)
注意：由于N(s)极性的随机性，因而在求E(s)时，
不能认为利用N(s)产生的误差可抵消R(s)产生的误 差。
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第四讲 方框图
20
三、环节间的连接
环节的连接有串联、并联和反馈三种基本形式。
信号与系统-系统函数与信号流图_图文_图文
对于负反馈，总有
二．信号流图
系统的信号流图是用一些点和有向线段来描述系统。变成信号流图形式 就是用线段端点代表信号，称为节点。有向线段表示信号传输的路径和方 向，一般称为支路，每一条支路上有增益，所以每一条支路相当于乘法器 。
信号流图中的节点可以有很多信号输入，它们是相加的关系， 而且可以有不同方向输出。
对于连续时间动态LTI系统的模拟，通常由加法器、标量乘 法器和积分器三种部件构成。
系统模拟可以理解为就是用这三种部件画出系统的信号流图 或是系统的方框图，使得流图或方框图实现了指定的系统函数。
四．系统模拟
例： 用加法器、标量乘法器和积分器三种部件模拟下面微分方程描
述的系统
解：首先考虑下面的系统
由线性时不变系统的性质知道存在下面关系
节点:
三．Mason公式
表示系统中的变量或信号的点称为节点。
支路:
连接两节点间的有向线段称为支路。 支路增益就是两节点间的增益。
输入节点（源点）: 仅有输出支路的节点， 一 般为系统的输入。
输出节点（阱点）: 仅有输入支路的节点，一般为系统的输出
混合节点:
既有输入支路又有输出支路的节点
三．Mason公式
四．系统模拟
方程两边积分三次得到
说明
是某信号积分三次得到，可以画出部分框图。
四．系统模拟
第一个积分器的输入信号实际是 可以画出部分系统框图
四．系统模拟
可以画出完整的系统框图
四．系统模拟
对应的信号流图为
其中
若 则
表示积分器（拉普拉斯变换的性质）
通路: 从任一节点出发沿着支路箭头方向连续地穿过 各相连支路到达另一节点的路径称为通路。
自动控制原理第二章方框
在自动控制原理中，串联方框通常表示线性元件或环节，它们的输出是输入的线性变换。因此，当多 个串联方框连接在一起时，可以将它们的输出和输入端连接在一起，简化为一个单一的方框，这个方 框的传递函数是所有串联方框传递函数的乘积。
并联方框的简化
总结词
并联方框的简化是将多个并联的方框简化为单一方框，通过将多个方框的输出端合并为单一输出实现。
输入信号的特性
决定了系统输出信号的变 化规律，是分析系统性能 的重要依据。
常见的输入信号
阶跃信号、正弦信号数
描述系统内部动态特性的数学模型， 表示系统输出与输入之间的函数关系。
传递函数的定义
传递函数的性质
与时间变量无关，只与系统内部参数 有关，决定了系统对输入信号的响应 特性。
方框图的绘制方法
01
02
03
确定系统组成部分
首先需要确定系统的各个 组成部分，并了解它们的 功能和相互关系。
绘制方框图
根据各组成部分之间的关 系，使用方框、箭头和文 字绘制方框图。
标注参数和变量
在方框图中标注各组成部 分的参数和变量，以便于 分析和设计。
02
方框图的组成
输入信号
输入信号
表示系统外部对系统的激 励或作用力，是系统输入 端所接收的信号。
VS
详细描述
在自动控制原理中，反馈环是由一系列的 串联和并联方框组成的闭环系统。为了简 化方框图，可以将反馈环中的某些环节省 略，从而消除反馈环。这种简化方法可以 减少系统的复杂性和计算难度，但需要注 意保留必要的反馈环节以保持系统的稳定 性和性能。
04
方框图的分析
稳定性分析
1
稳定性分析是控制系统的重要特性，它决定了系 统在受到扰动后能否回到平衡状态。
课件：系统框图及其等效变换
2.4 系统框图及其等效交换
系统框图将系统中所有的环节用方块来表示，按照
C1 s
,
I2
s
U c1
s Uc
R
s
,
2
图2 R-C滤波网络
Uc
s
1 C2 s
I2
s
2）画出上述四式对应的方框图，如图2 a所示 3）根据信号的流向，将各方框单元依次连接起来，就得到 图2 b所示的方框图
7
图3 图 2 所示电路的系统框图
8
二: 框图的等效变换
原则: 变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变,或者说
系统中各个环节之间的联系，将各方块连接起来构成的；方
块的一端为相应环节的输入信号，另一端为输出信号，用箭
头表示信号传递的方向，并在方块内标明相应环节的传递函
数。
C(s) G(s)R(s)
将结构图化简，相当于联立方程组，消去中间变
量的过程，最后可得到系统输入和输出之间的传递函数。
1
构成框图的符号
相同性质的信号进行取代数和 (相同量纲的物理量)
图5 环节的并联连接
Cs C1s C2 s C3s
G1sRs G2sRs G3sRs
通式：
G1s G2s G3sRs
Cs Rs
Gs
G1
s
G
2
s
G
3
s
n
Gs Gi s i 1
现代控制2-3 系统方框图
n为相并联的环节数， 为相并联的环节数， 为相并联的环节数 G(s) = Gi (s) 当然还有“ 的情况 当然还有“-”的情况 i =1
∑
n
结论： 结论：并联环节的等效传递函数等于所有并联环 节传递函数的代数和 节传递函数的代数和
U i (s) － U o (s) （d）
10
1 R+ Ls
I ( s)
1 Cs
Uo (s)
如例2.1.4 试列写速度控制系统的微分方程 如例
R
2
R R1 C
+ 功放 -
ui
R1 R1
K1 +
+K2
ωm
ua SM
减ω 负 速 载
uf
测速机
ui uf
ue
1级运放 级运放
u1
2级运放 级运放
u2
功放
ua
R(s)
G(s)
C(s)
(2)方框 环节)：表示输入到 方框(环节 ： 方框 环节 输出单向传输间的函数关系
信号线
方框
3
(3)引出点 引出点（分支点、测量点） 引出点 表示信号测量或引出的位置
R(s)
G1(s)
P(s)
G2 (s)
C(s)
P(s)
注意： 注意：同一位置引出的信号大小和性质完全一样
4
27
（6）负号的移动 负号的移动
负号可以在回路中任意移动， 负号可以在回路中任意移动，但不能越过 任何一个引出点或比较点。 任何一个引出点或比较点。 R(s)
m
E(s)
G(s) H(s)
自控理论 2-3系统方框图
例2-7 绘制例2-6速度控制系统的方框图 绘制例2 解 由式(2-36) ～式(2-41)列方程 由式(2(2-41)列方程
N ( s) = N 1 ( s) + N 2 ( s) − K m (Ta s + 1) Ku N1 ( s) = M c ( s ), N 2 ( s ) = U a ( s) 2 2 TmTa s + Tm s + 1 TmTa s + Tm s + 1
4．绘制
先绘各部分的方框图，再按信号传递关系连 先绘各部分的方框图， 接成整个系统的方框图。对复杂系统。 接成整个系统的方框图。对复杂系统。可按下列 顺序整理方程组。 顺序整理方程组。 (1) 以输出量作为第一个方程左边的量; 以输出量作为第一个方程左边的量; (2) 从第二个方程开始,每个方程左边的量是上一方 从第二个方程开始, 程右边的中间变量; 程右边的中间变量; (3) 输入量至少要在一个方程的右边出现。 输入量至少要在一个方程的右边出现。
I(s)
1 R2
I2
1 U0(s) C2s
1 [U i ( s ) − U ( s )] I 1 ( s) = R1
(3)绘方框图 (3)绘方框图
Ui(s)
1 I1 R1
有三个相互交叉的闭环
1 U I C1 s
1 R2
I2
1 U0(s) C2s
(4)化简 (4)化简 注意: 相加点移到相加点上 分支点移到 注意: 相加点移到相加点上,分支点移到分支点 移到相加点 移到分支点 相加点与分支点不能交叉移 不能交叉移。 上; 且相加点与分支点不能交叉移。
C(s)
G1 G 2 G 3 C ( s) = R( s ) 1 + G 2 G 3 (G 4 + G 5 ) + G1G 2 G 3 G 6
系统的模拟图及框图
6-4 系统的模拟图与框图 一、 三种运算器系统模拟中应用的运算器有三种：加法器、数乘器(也称标量乘法器)和积分器。
三种运算器的表示符号及其时域、s 域中输入与输出的关系，如表6 - 3中所示。
二、系统模拟的定义与系统的模拟图在实验室中用三种运算器：加法器、数乘器和积分器来模拟给定系统的数学模型——微分方程或系统函数H(s)，称为线性系统的模拟，简称系统模拟。
经过模拟而得到的系统称为模拟系统。
从系统模拟的定义可看出，所谓系统模拟，仅是指数学意义上的模拟。
模拟的不是实际的系统，而是系统的数学模型——微分方程或系统函数H(s)。
这就是说，不管是任何实际系统，只要它们的数学模型一样，那么它们的模拟系统就一样，就可以在实验室里用同一个模拟系统对系统的特性进展研究。
例如当系统参数或输入信号改变时，系统的响应如何变化，系统的工作是否稳定，系统的性能指标能否满足要求，系统的频率响应如何变化，等等。
所有这些都可用实验仪器直接进展观测，或在计算机的输出装置上直接显示出来。
模拟系统的输出信号，就是系统微分方程的解，称为模拟解。
这不仅比直接求解系统的微分方程来得简便，而且便于确定系统的最正确参数和最正确工作状态。
这正是系统模拟的重要实用意义和理论价值。
在工程实际中，三种运算器：加法器、数乘器和积分器，都是用含有运算放大器的电路来实现，这在电路根底课程中已进展了研究，不再赘述。
系统模拟一般都是用模拟计算机或数字计算机实现，也可在专用的实验设备上实现。
由加法器、数乘器和积分器连接而成的图称为系统模拟图，简称模拟图。
模拟图与系统的微分方程(或系统函数H(s))在描述系统特性方面是等价的。
三、常用的模拟图形式常用的模拟图有四种形式：直接形式、并联形式、级联形式和混联形式。
它们都可以根据系统的微分方程或系统函数H(s)画出。
在模拟计算机中，每一个积分器都备有专用的输入初始条件的引入端，当进展模拟实验时，每一个积分器都要引入它应有的初始条件。
系统总体设计方案及实现方框图
简易频谱分析仪(C题)摘要本系统以单片机(MCU）为控制核心，辅以可编程逻辑器件（FPGA)，用数字频率合成芯片AD9851产生扫频信号，利用无源混频器件ADE—1ASK实现混频,基于外差式频谱分析原理,成功实现了对频率范围为1MHz～30MHz电压有效值为20mV 5Mv的信号的频谱测量与分析，并将其在示波器上显示，测量的中心频率和扫频宽度可通过键盘设置并在单片机的液晶屏上显示其频率及幅值。
人机界面友好关键词：外差式频谱分析DDS扫频示波器显示无源混频Facile Spectrum Analysis ApparatusAbstractBased on the theory of spectrum analysis，with SCM as its nucleus and FPGA as its subsidiary part，applying the DDS technology to generate frequency-scaning signals，the apparatus is able to analyze input signals and display the result on the oscillograph。
The frequency of the given signal can range from 10MHz to 30MHz and the virtual volt from 20mv to 5Mv, with both central frequency and scaning frequency range changeable.Keywords: spectrum analysis，DDS frequency scaning1。
1题目任务要求及相关指标的分析21。
1。
1设计任务：21.1。
2.设计要求:21。
2方案的比较与选择31。
2。
1扫频信号发生器的设计方案论证与选择:31。