简单控制系统PPT课件
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控制系统(MCS)ppt课件
单元机组模拟量控制系统 (MCS) 时
单元机组热工保护系统 10学时
期中测试
炉膛安全监控系统(FSSS)
4学时
精品课件
18学
第三章 单元机组模拟量控制系统 (MCS) 模拟量控制系统(Modulation Control System，MCS)是通过前馈和反馈作用对机、 炉及辅助系统的过程参数进行连续自动调节 的控制系统的总称，包含过程参数的自动补 偿和计算、自动调节、控制方式、无扰动切 换以及偏差报警等功能。
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7．负荷快速切回(Fast Cut Back，FCB) 机组在运行时，如果发生严重故障，例如 机组突然与电网解列(即送电负荷突然跳闸)， 或汽轮机跳闸，这时快速返回就已不能适应 迅速减少负荷的要求。CCS设计了快速切回信 号，以实现机组快速甩负荷。
精品课件
8．负荷增／减闭锁
当发生煤输送管道或燃烧喷嘴堵塞，挡板
精品课件
三、协调控制系统的主要功能是： (1)接受电网中心调度所的负荷自动调度指 令、运行操作人员的负荷给定指令、电网频 差信号，及时响应负荷请求，使机组具有一 定的电网调峰、调频能力，适应电网负荷变 化的需要。 (2)协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷 变化率较大时，能维持两者之间的能量平衡， 保证主蒸汽压力稳定。
精品课件
主控系统(负荷控制系统)的组成主要有两部分： 第一部分为负荷管理控制中心(机组指令处理 回路)，用以协调机组能力与电网需求的平衡 第二部分为机炉主控制器，根据机组功率指令 ULD、机组的运行工况、运行方式以及机、炉不 同的动态特性，协调锅炉与汽轮机间的能量平 衡，提供机组级的输出功率与机前压力的联合 控制，从而使机组的负荷适应性与运行稳定性 兼优。
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自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同 功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 ）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也 经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联 系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
运料小车控制系统设计PPT课件
步处于活动状态时，执行相应的非存储型动作，不处于 活动状态时则停止执行。
.
9
四、步的概念
3、步的动作
步的动作分为存储型、非存储型两种： 存储型：指那些需要在若干个步中都应为“ON”的动作，
在顺序功能图中，可以根据需要用置位指令S来将置 “ON”，用复位指令R来复位 。 非存储型：指那些只在步处于活动步时才为“ON”的动 作，当步转为非活动步时，动作也被复位，在顺序功能 图中，直接用线圈输出。步与它的非存储型动作“共存 亡” 。
.
6
三、顺序设计法简介
顺序控制：按照生产工艺和时间的顺序，在各个信号的作用下，根据 内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序的进 行操作，如前述小车运料系统工作过程可表示为图5.2。
初始状态
SB按下 I0.0·I0.2
工序1
Q0.0 前行
SQ2
I0.1 装料 定时8s
工序2
Q0.4 T37
流程图中有分支，系统会根据转换条件的不同选择不同的分支。
图b）中，当I0.0为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.1，当I0.1
为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.4，I0.0和I0.1不能同时为
1，选择序列的结束称为合并，图中两个分支在步S1.3前合并。
图 c）是选择性分支的一种特殊情况，即某一条分支上没有
T39
定时2s
T40
定时2s
T41
图5.9彩灯显示系统顺序功能图
.
17
图5.10 彩灯系统梯形图程序
//首次扫描位使 能初始步S0.0 //初始步S0.0开始
//按下启动按钮（I0.0）且各彩灯均为OFF时，程序 从步S0.0切换到步S0.1：第一盏灯亮状态
.
9
四、步的概念
3、步的动作
步的动作分为存储型、非存储型两种： 存储型：指那些需要在若干个步中都应为“ON”的动作，
在顺序功能图中，可以根据需要用置位指令S来将置 “ON”，用复位指令R来复位 。 非存储型：指那些只在步处于活动步时才为“ON”的动 作，当步转为非活动步时，动作也被复位，在顺序功能 图中，直接用线圈输出。步与它的非存储型动作“共存 亡” 。
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三、顺序设计法简介
顺序控制：按照生产工艺和时间的顺序，在各个信号的作用下，根据 内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序的进 行操作，如前述小车运料系统工作过程可表示为图5.2。
初始状态
SB按下 I0.0·I0.2
工序1
Q0.0 前行
SQ2
I0.1 装料 定时8s
工序2
Q0.4 T37
流程图中有分支，系统会根据转换条件的不同选择不同的分支。
图b）中，当I0.0为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.1，当I0.1
为ON时，功能图由步S1.0转到步S1.4，I0.0和I0.1不能同时为
1，选择序列的结束称为合并，图中两个分支在步S1.3前合并。
图 c）是选择性分支的一种特殊情况，即某一条分支上没有
T39
定时2s
T40
定时2s
T41
图5.9彩灯显示系统顺序功能图
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17
图5.10 彩灯系统梯形图程序
//首次扫描位使 能初始步S0.0 //初始步S0.0开始
//按下启动按钮（I0.0）且各彩灯均为OFF时，程序 从步S0.0切换到步S0.1：第一盏灯亮状态
自动控制系统ppt课件
(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有 N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期
令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
因为从原点始只有半个三角波
因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇 次周期函数
把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个 脉冲的起始和终止相位角
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型
定性分析 建立数学模型
定量分析
定性分析
对系统校正 工程实践
对系统校正
称心？
N
Y 工程实践
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术
后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
§7-1变频调速的基本控制方 式
电机调速时希望磁通量Φm为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1Φm f1------定子频率 KN1---基波绕组系数 N1-----定子每相绕组串联匝数 Φm ----每极气隙磁通量(Wb)
一.基频以下调速
f1从额定f1n向下调。 要求： Eg /f1 =常数。
二.自动控制系统的分类
③过程控制系统 特点：对生产过程自动提供一定的外界条件，
例如：温度、压力、流量、粘度、浓度等参 量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的 每一局部，可以是随动系统，也可以是恒值 系统。 例子：化工厂控制系统。
二.自动控制系统的分类
2.按数学模型分类 数学模型 描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。 静态模型 变量各阶导数为零的条件下。
二:直接变频装置(AC-AC)
第5章 简单控制系统的设计及参数调整方法
第五章 简单控制系统的设计
2. 控制参数的选择（重要选择）
依据过程特性对控制质量的影响，不难归纳选择控制参数的 一般原则：
K P越大越好 ， TP 适当小一些 ； （a）
（b） P 越小越好 ， P
/ TP 0.3
(c)K f 尽可能小， T f 尽可能大，尽可能多，尽可能将大的纯滞 后置于干扰通道，干扰进入系统的位置尽可能远离被控参数。
由此可见，时间常数越错开，K 0 越大，对系统稳定性越有 利，在保持一定稳定性的条件下，对保持质量越有利。
小结
控制通道的K P 越大越好，TP适当减小， P 越小越好，多个 时间常数的大小越错开越好。
第五章 简单控制系统的设计
（三）控制方案的确定
1、系统被控参数选取的一般原则 （a）应选取对产品的产量、质量、安全生产、经济运行、环 境保护有决定性作用、又可直接进行测量的工艺参数作为被 控参数（直接参数）； （b）选取与上述直接参数有单值对应关系的间接参数作为被 控参数； （c）间接参数对产品质量应有足够的灵敏性； （d）应考虑工艺的合理性及仪表的性能价格比等； 特别说明：被控参数一般由工艺工程师确定，控制工程师无 多大选择余地。
第五章 简单控制系统的设计
c）按下表计算出P、I、D调节器的参数
（2）优缺点：
a）该法可直接在闭环状态下进行，且无需测试过程的动态特性； b）方法简单，使用方便；
第五章 简单控制系统的设计
第五章 简单控制系统的设计
（2）P调节对系统质量的影响：
a）比例调节是一种有差调节？ b）比例调节系统的静差随比例带的增大而增大？比例带 的减少，意味着系统稳定性降低？ c）比例调节不适合给定值随时间变化的情况；
d）增大 K C（即减小比例带），可以减少系统的静差，加 快系统的响应速度？这是因为： KP KC KC K P TP s 1 C (s) K KP R( s) TP s 1 K C K P Ts 1 1 KC TP s 1 KC K P TP K ,T (惯性减小） 1 KC K P 1 KC K P
控制系统设计PPT课件
• 由此可见，控制系统在典型输入信号作用下的 性能指标，通常由稳态性能和动态性能两部分组 成。
三、系统的过渡过程和性能指标
(1)稳态性能 对于单输入单输出系统来说，在时域中稳态响
应的性能指标是稳态误差，它等于系统在典型信号 作用下，时间t趋向于无穷大时的稳态输出与参考 输入整定的希望输出之差。
对于单位反馈系统，在不同参考输入信号作用下 的系统响应的稳态误差就是：
• (2). 参量模型 • 当数学模型是采用数学方程式来描述时，
称为参量模型。参量模型按其讨论域可分 为时域模型、复数域模型和频域模型。 •
三、 数学模型的建立
建立数学模型的主要方法有： 分析法和实验法
分析法特点：方程复杂，难解算
实验法关键：测试方法和测试信号的选 择；常用测试方法有：时域法、频率 法和统计法；常用的测试信号：单位 阶跃信号
4．按系统输出的变化规律分类 (2)程序控制系统 特点：在外界条件的作用下系统的输出按预定程
序变化 这类系统的给定值是变化的，但它是一个已知的
时间函数，或按预定的规律变化。比如金属热处理的 温度控制装置、数控机床的数控程序加工，就是这类 系统的例子。
4．按系统输出的变化规律分类 (3) 随动控制系统
(Qi Qo )dt Adh
三、 数学模型的建立
• Q变、i量Q，、o得h出都只是有时间Qi和的h变为量变，量因的而关还系需式消。去考中虑间到
变化量很微小，可以近似认为Qo与h成正比，与
阀门2的阻力系数Rs成反比，即
h
Qo
和上式合并，可得：
Rs
h (Qi Rs )dt Adh
三、 数学模型的建立
随机系统、集中参数系统与分布参数系统、时变 系统与时不变系统
三、系统的过渡过程和性能指标
(1)稳态性能 对于单输入单输出系统来说，在时域中稳态响
应的性能指标是稳态误差，它等于系统在典型信号 作用下，时间t趋向于无穷大时的稳态输出与参考 输入整定的希望输出之差。
对于单位反馈系统，在不同参考输入信号作用下 的系统响应的稳态误差就是：
• (2). 参量模型 • 当数学模型是采用数学方程式来描述时，
称为参量模型。参量模型按其讨论域可分 为时域模型、复数域模型和频域模型。 •
三、 数学模型的建立
建立数学模型的主要方法有： 分析法和实验法
分析法特点：方程复杂，难解算
实验法关键：测试方法和测试信号的选 择；常用测试方法有：时域法、频率 法和统计法；常用的测试信号：单位 阶跃信号
4．按系统输出的变化规律分类 (2)程序控制系统 特点：在外界条件的作用下系统的输出按预定程
序变化 这类系统的给定值是变化的，但它是一个已知的
时间函数，或按预定的规律变化。比如金属热处理的 温度控制装置、数控机床的数控程序加工，就是这类 系统的例子。
4．按系统输出的变化规律分类 (3) 随动控制系统
(Qi Qo )dt Adh
三、 数学模型的建立
• Q变、i量Q，、o得h出都只是有时间Qi和的h变为量变，量因的而关还系需式消。去考中虑间到
变化量很微小，可以近似认为Qo与h成正比，与
阀门2的阻力系数Rs成反比，即
h
Qo
和上式合并，可得：
Rs
h (Qi Rs )dt Adh
三、 数学模型的建立
随机系统、集中参数系统与分布参数系统、时变 系统与时不变系统
《控制系统框图》课件
详细描述
总结词
掌握绘制框图的正确方法是学习控制系统框图的关键。
详细描述
在绘制控制系统框图时，需要遵循一定的规则和步骤。首先，确定系统中的各个组成部分，并为其分配相应的方框。然后，根据各部分之间的相互关系，使用箭头将它们连接起来，箭头方向表示信号或信息的流向。为了使框图更加清晰易懂，可以使用不同的符号或标记来表示不同类型的框图元素。
《控制系统框图》ppt课件
目录
控制系统概述控制系统框图基础控制系统框图的实例分析控制系统框图的优化与改进控制系统框图的应用与发展
01
CHAPTER
控制系统概述
03
控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。
01
控制系统是由控制器和被控对象组成的，通过改变被控对象的输入信号，使得被控对象的输出信号达到期望的输出值。
03
CHAPTER
控制系统框图的实例分析
总结词
描述了温度控制系统的组成和工作原理，包括温度传感器、控制器、加热器和冷却器等部件。
详细描述
温度控制系统框图包括温度传感器、控制器、加热器和冷却器等部件。温度传感器负责检测当前温度，并将信号传输给控制器。控制器根据设定温度与实际温度的差值，输出控制信号给加热器或冷却器，以调节温度。
交通管理
通过控制系统框图，实现农业设备的自动化控制，提高农业生产效率。
农业自动化
A
B
C
D
THANKS
感谢您的观看。
总结词
学会解读和分析框图是学习控制系统框图的重要目标。
要点一
要点二
详细描述
在掌握绘制方法的基础上，学会解读和分析控制系统框图是至关重要的。通过解读框图，可以了解系统的整体结构和各部分的功能，分析系统的工作原理和控制逻辑。同时，还可以通过分析框图来评估系统的性能、稳定性以及可能存在的问题。在分析过程中，需要运用相关的控制理论知识，如开环与闭环控制、稳定性分析等。
总结词
掌握绘制框图的正确方法是学习控制系统框图的关键。
详细描述
在绘制控制系统框图时，需要遵循一定的规则和步骤。首先，确定系统中的各个组成部分，并为其分配相应的方框。然后，根据各部分之间的相互关系，使用箭头将它们连接起来，箭头方向表示信号或信息的流向。为了使框图更加清晰易懂，可以使用不同的符号或标记来表示不同类型的框图元素。
《控制系统框图》ppt课件
目录
控制系统概述控制系统框图基础控制系统框图的实例分析控制系统框图的优化与改进控制系统框图的应用与发展
01
CHAPTER
控制系统概述
03
控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。
01
控制系统是由控制器和被控对象组成的，通过改变被控对象的输入信号，使得被控对象的输出信号达到期望的输出值。
03
CHAPTER
控制系统框图的实例分析
总结词
描述了温度控制系统的组成和工作原理，包括温度传感器、控制器、加热器和冷却器等部件。
详细描述
温度控制系统框图包括温度传感器、控制器、加热器和冷却器等部件。温度传感器负责检测当前温度，并将信号传输给控制器。控制器根据设定温度与实际温度的差值，输出控制信号给加热器或冷却器，以调节温度。
交通管理
通过控制系统框图，实现农业设备的自动化控制，提高农业生产效率。
农业自动化
A
B
C
D
THANKS
感谢您的观看。
总结词
学会解读和分析框图是学习控制系统框图的重要目标。
要点一
要点二
详细描述
在掌握绘制方法的基础上，学会解读和分析控制系统框图是至关重要的。通过解读框图，可以了解系统的整体结构和各部分的功能，分析系统的工作原理和控制逻辑。同时，还可以通过分析框图来评估系统的性能、稳定性以及可能存在的问题。在分析过程中，需要运用相关的控制理论知识，如开环与闭环控制、稳定性分析等。
自控原理课件 第1章-自动控制系统概
2
第1章 自动控制系统概述
第1章 自动控制系统概述
1.1自动控制系统基础知识
3
第1章 自动控制系统概述
4
第1章 自动控制系统概述
开环控制系统是一种最简单的控制系统。下面举例 说明其结构特点和工作原理。 图1.1所示是一个电阻炉温度控制系统，希望电阻炉 的温度T c保持在允许范围内。在该系统中，可以通过调 整自耦变压器滑动端的位置来改变电阻炉的温度，并使 其保持在允许范围内。因而被控对象就是电阻炉，被控 量就是电阻炉的温度。自耦变压器滑动端的位置对应了 一个电压值uc，也就对应了一个电阻炉的温度Tc，改变 M c也就改变了T”在这个控制系统中，没有对电阻炉的实 际温度进行测量，就是说，实际温度Tc是多少不得而知 。当系统中出现外部扰动(如炉门开关频繁变化)或内部 扰动(如电源电压波动)时，了c将偏离“c所对应的数值， 5 结果温度可能比希望值偏高或偏低。
25
第1章 自动控制系统概述
而放大器的输入电压为给定电压与反馈电压比 较后的偏差电压ΔU=Ug-Ufn, 其中Ug是由给定电 位器给定的，Ufn是由测速发电机TG输出电压 经电位器分压获得的。 Ufn的大小取决于转速 的高低。因此,测速发电机和电位器构成检测元 件和反馈单元；由于Ug和Ufn极性相反，所以构 成负反馈。
第1章 自动控制系统概述
6．检测元件 该装置用来检测被控制量，并将其转换成与 给定量相同的物理量。检测元件的精度和特性逐 渐影响控制系统的控制品质，它是构成自动控制 系统的关键部件。在此系统中是热电耦。
20
第1章 自动控制系统概述
由图1.6可见．系统中作用量的被控制量如
下： 给定量：又称为控制量或参考输入量。它通 常由给定信号电压构成，或通过检测元件将非电 量转换成电压信号。如图1.6中的给定电压UsT。 输出量：又称为被控制量。它是控制对象的 输出，是自动控制的目标。如图1.6中的炉温T 。 反馈量：是通过检测元件将输出量转换成与 给定量性质相同且数量级相同的信号。图1.6中 的反馈量是由热电偶将炉温转换来的信号电压 UfT。
《控制系统分析》课件
数学建模
1
系统建模
介绍控制系统的数学建模方法，如函数模型、状态空间模型和框图表示。
2
传递函数与状态空间模型
讲解传递函数和状态空间模型的定义、推导以及在控制系统分析中的应用。
3
系统的稳定性
探讨控制系统稳定性的概念和分析方法，包括极点位置和系统的稳定性判据。
经典控制方法
比例控制系统
介绍比例控制器的原理、调参方 法和在实际应用中的案例。
教学方法
本课程将采用理论讲授、案例分析和实践操作相结合的授课方式，提供综合性学习经验。
控制系统基础
1 控制系统概述
介绍控制系统的概念、定义以及在各个领域中的应用。
2 控制系统的基本概念
介绍控制系统的输入、输出、反馈和控制器等基本组成部分。
3 控制系统的分类
讨论不同类型的控制系统，如开环系统和闭环系统，并比较它们的优缺点。
《控制系统分析》PPT课 件
欢迎来到《控制系统分析》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨控制系 统的基本概念、数学建模、经典与现代控制方法以及实际应用与案例分析。
课程介绍
课程目标
通过本课程，学生将掌握控制系统的基本原理、模型建立与分析方法，以及掌握常见控制方 法的设计与应用。
课程内容
本课程包括控制系统的基础概念、数学建模、经典与现代控制方法和实际应用与案例分析。
最优控制
介绍最优控制的数学理论、最优化问题和在实际控制中的应用。
实际应用与案例分析
控制系统在各个领域中都有重要应用。通过案例分析，我们将深入了解控制 系统在自动化、工业、交通、航空等领域中的实际应用。
比例-积分-微分控制系统
讲解PID控制器的工作原理、参 数调整和控制系统优化方法。
自动控制基础知识.详解ppt课件
双位控制在给排水工程中采用普遍，如:水池、水箱的液 位控制，实验室恒温箱的温度控制等。
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执 行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料 量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡， 得不到比较平衡的控制过程。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（2）主要特点： 从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。 从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如 图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全 关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于 给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得 越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也 能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就 会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比 例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
被控量——输出量 给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化 规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执 行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料 量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡， 得不到比较平衡的控制过程。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（2）主要特点： 从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。 从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如 图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全 关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于 给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得 越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也 能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就 会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比 例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
被控量——输出量 给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化 规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用
控制工程基础PPT课件(王积伟)第一章 控制系统的基本概念共39页
给定信号
比较 u1
电压 放大器
+
u
+ u2
功率 执行 放大器 电动机
热电偶 加热电阻丝
减速器 调压器
5/21/2020
恒温箱自动控制系统
~220V
6
第一章 控制系统的基本概念
恒温箱自动控制系统工作原理：
➢恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2
➢恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度
u2比较得到温度偏差信号u＝u1 u2
第一章 控制系统的基本概念 一、控制系统的工作原理及其组成
控制 对对象施加某种操作，使其产生所期望的行为。
如：[钢铁轧制]:轧出厚度一致的高精度铁板
自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或 装置（称为控制装置或控制器），使机器、设备 或生产过程（通称被控对象）的某个工作状态或 参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
偏差的大小和方向 ➢ 根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电
阻丝的电流以调节温度回复到要求值。 人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差。
5/21/2020
4
第一章 控制系统的基本概念
期望 温度
大脑
实际
手
调压器
恒温箱
温度
眼睛
温度计
人工控制恒温箱系统功能框图
5/21/2020
5
第一章 控制系统的基本概念
输出量维持期望的输出。
5/21/2020
10
第一章 控制系统的基本概念
由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预 计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考 输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏 差，故称之为反馈控制。
控制系统的组成精美课件PPT
形式，培养学生协作学习以及勤于观察、思考生活 生产中的通用技术知识的意识。
用方框图表示就应该是：
目的
手段
对象
结果
目的
手段
反馈
对象
结果
构成闭合回路：
输入 反馈环节
输出
案例1：投掷飞镖
期望值
大脑
肢体
飞镖
落点
案例1：投掷飞镖
投掷飞镖的控制过程包括了下 面几个组成部分：
大脑
命令 发出者
肢体
命令 执行者
门的开/关
火炉
连动 系统
相关量
庙门
门的开/关
课堂小结
1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念 2、开环控制系统
给定值 控制量
控制器
3、闭环控制系统
给定值
执行器
被控 对象
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
被控量
控制量
控制器
比较器
执行器
被控 对象
被控量
反馈环节
控制系统的组成
控制系统有那些组成？
• 你知道控制系统都有哪些组成？ • • • • 对象 目的 手段 它们是怎样的关系呢？
目 录
知识与技能：理解控制系统的组成，掌握控制器、
控制器、被控对象和被控量等概念。
方法与过程：通过实例分析、活动体验、小组讨
论等课堂内容，使学生理解及把握相关概念。
情感态度与价值观：通过活动体验、小组讨论等
“穿针引线”过程中
命令发出者是： 命令执行者是： 命令的作用对象 是： 反馈环节是：
大脑
手
针、线
眼睛
2、电冰箱工作原理
预置温度 比较器 结果
温度传感器
微型电脑
用方框图表示就应该是：
目的
手段
对象
结果
目的
手段
反馈
对象
结果
构成闭合回路：
输入 反馈环节
输出
案例1：投掷飞镖
期望值
大脑
肢体
飞镖
落点
案例1：投掷飞镖
投掷飞镖的控制过程包括了下 面几个组成部分：
大脑
命令 发出者
肢体
命令 执行者
门的开/关
火炉
连动 系统
相关量
庙门
门的开/关
课堂小结
1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念 2、开环控制系统
给定值 控制量
控制器
3、闭环控制系统
给定值
执行器
被控 对象
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
被控量
控制量
控制器
比较器
执行器
被控 对象
被控量
反馈环节
控制系统的组成
控制系统有那些组成？
• 你知道控制系统都有哪些组成？ • • • • 对象 目的 手段 它们是怎样的关系呢？
目 录
知识与技能：理解控制系统的组成，掌握控制器、
控制器、被控对象和被控量等概念。
方法与过程：通过实例分析、活动体验、小组讨
论等课堂内容，使学生理解及把握相关概念。
情感态度与价值观：通过活动体验、小组讨论等
“穿针引线”过程中
命令发出者是： 命令执行者是： 命令的作用对象 是： 反馈环节是：
大脑
手
针、线
眼睛
2、电冰箱工作原理
预置温度 比较器 结果
温度传感器
微型电脑
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.
精馏塔流程图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蒸汽
11
选择被控变量的原则
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
1.能代表工艺的操作指标，能反映工艺操作状态。
2.被控变量在操作过程中经常受到干扰影响，需 要频繁控制的。 3.直接指标无法获得时，应选与直接指标有单值 对应关系的间接指标作为被控变量。
对象较难控制。
进料
冷凝器 回流罐
顶采出 苯
要求苯、甲苯达到一定 的纯度，因此，馏出物 的浓度XD应作为被控变 量。
.
蒸汽 甲苯
精馏塔流程图 8
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
XD为被控变量，获取测量信号尚有困难时，可 以找出与XD有关的参数作为被控变量，进行间接 指标控制。
测量变送器
简单控制系统的方框图
.
3
4
冷流体
温度控制系统
换热器
.
载热体
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
5
液位控制系统
.
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
实现控制作用的操纵变量。即执行器所控制的参数。 最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等。
干扰通道 （ Kf、Tf、f ）
干扰 操纵变量
对象
被控变量
.
控制通道（ K0、T0、0） 16
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
2. 对象特性对选择操纵变量的影响 1）对象静态特性的影响 （ Kf、Tf、f ）
Q1
h
Q2
反应器温度控制系统
希望T0适当小，有利于克服
干扰缩短过渡过. 程的时间。
19
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
（2） Tf 对控制质量的影响 希望Tf越大，对被控变量影响越小。
（3）0、 f 对控制质量的影响
① 控制通道滞后时间 0 的影响
如果控制通道 大0 ，那么T0也大。因此，
被控对象
- Pv
测量变送器
简单控制系统的方框图
y
t
.
2
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
第一节 简单控制系统的设计
简单控制系统： 由一个被控对象、测量变送器、控制器和执 行器所组成的单回路负反馈控制系统。
干D扰
给Sv定 Dv
Mv
q
y
控制器
调节阀
被控对象
- Pv
设计内容(本节讲述主要内容） 根据工艺的要求 ：
一、被控变量选择； 二、操操纵纵变变量量的的选选择择；； 三、测量元件特性的影响； 四、控控制制器器的的选选择择;； 五、控制器参数的工程整定。
确定合理的控制系统方案
.
6
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
一、被控变量的选择
2）对象动态特性的影响 （1）控制通道时间常数T0 的影响 T0太大或太小都不利于提高控制质量。 控制通道如果是一阶环节，T0小，控制就灵敏。 但太小，控制作用过于灵敏易引起控制过程震荡， 而不稳定。
Q1
h
.
Q2
18
控制通道如果是二阶环节，T0大，控制作用就 反应迟钝,过渡时间长，控制作用就弱。
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
放大系数 K0、Kf ，是对象的（ K 静0、 态T0参、数0）。
① K 0：希望K 值0 大一些好, K越0 大,表示控制作用 灵敏,抑制干扰的能力越强。但 太K大0 会破 坏系统的稳定性。
②K f ：K f 无论对系统的静态还是动态对控制质量 都有害， K尽f 可能小。
.
17
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
4.间接参数能够被测出，并有足够的灵敏度。
5.考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。
6.间接参数应是独立的。
.
12
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
二、操纵变量的选择
给Sv定x Dev
- Pzv
控制器
干D扰 f
Mv
操纵q变量
y
调节阀
被控对象
测量变送器
简单控制系统的方框图
3）找出与XD有关的参数 XD = f（TD，P）
（浓度与温度和压力有关） ①当压力恒定时，即P = 常数
XD = f（TD） 如图所示 XD↑温度越低 TD↓
XD↓温度越高 TD↑
测出温度可以知道浓度。
.
9
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
②当温度恒定时，即TD = 常数 XD = f（P）
如图所示 XD↑压力越高 P↑ XD↓压力越低 P↓
测出压力可以知道浓度。
4）考虑工艺的合理性 结论：固定压力，选择温度为被控变量。
.
10
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
5）考虑被控变量的 灵敏度。
6）考虑被控变量的
独立性。
进料
冷凝器
回流罐
顶采出
TT
TC
例如 造纸过程中的硫酸盐法 蒸煮过程中，质量指标 是浆料的硬度和强度， 是间接指标。
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
第七章 简单控制系统
第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定
.
1
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
干D扰
给Sv定 Dv
Mv
q
y
控制器
调节阀
干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。
操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。
.
13
14
冷流体
温度控制系统
换热器
.
载热体
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
15
液位控制系统
.
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
SHAN DONG INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY
从生产过程对控制系统的要求出发，找出对 产量、质量、安全等方面起决定作用的变量。
1. 采用直接指标控制 直接指标：指的是生产过程中的压力、流量、 物位、温度 等参数的测量控制。
直接指标控制最直接，最有效。
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2. 采用间接指标控制 以蒸馏塔控制为例 1）精馏原理 2）精馏塔对自控的要求
精馏塔流程图
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蒸汽
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选择被控变量的原则
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1.能代表工艺的操作指标，能反映工艺操作状态。
2.被控变量在操作过程中经常受到干扰影响，需 要频繁控制的。 3.直接指标无法获得时，应选与直接指标有单值 对应关系的间接指标作为被控变量。
对象较难控制。
进料
冷凝器 回流罐
顶采出 苯
要求苯、甲苯达到一定 的纯度，因此，馏出物 的浓度XD应作为被控变 量。
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蒸汽 甲苯
精馏塔流程图 8
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XD为被控变量，获取测量信号尚有困难时，可 以找出与XD有关的参数作为被控变量，进行间接 指标控制。
测量变送器
简单控制系统的方框图
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冷流体
温度控制系统
换热器
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载热体
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液位控制系统
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实现控制作用的操纵变量。即执行器所控制的参数。 最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等。
干扰通道 （ Kf、Tf、f ）
干扰 操纵变量
对象
被控变量
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控制通道（ K0、T0、0） 16
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2. 对象特性对选择操纵变量的影响 1）对象静态特性的影响 （ Kf、Tf、f ）
Q1
h
Q2
反应器温度控制系统
希望T0适当小，有利于克服
干扰缩短过渡过. 程的时间。
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（2） Tf 对控制质量的影响 希望Tf越大，对被控变量影响越小。
（3）0、 f 对控制质量的影响
① 控制通道滞后时间 0 的影响
如果控制通道 大0 ，那么T0也大。因此，
被控对象
- Pv
测量变送器
简单控制系统的方框图
y
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第一节 简单控制系统的设计
简单控制系统： 由一个被控对象、测量变送器、控制器和执 行器所组成的单回路负反馈控制系统。
干D扰
给Sv定 Dv
Mv
q
y
控制器
调节阀
被控对象
- Pv
设计内容(本节讲述主要内容） 根据工艺的要求 ：
一、被控变量选择； 二、操操纵纵变变量量的的选选择择；； 三、测量元件特性的影响； 四、控控制制器器的的选选择择;； 五、控制器参数的工程整定。
确定合理的控制系统方案
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一、被控变量的选择
2）对象动态特性的影响 （1）控制通道时间常数T0 的影响 T0太大或太小都不利于提高控制质量。 控制通道如果是一阶环节，T0小，控制就灵敏。 但太小，控制作用过于灵敏易引起控制过程震荡， 而不稳定。
Q1
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控制通道如果是二阶环节，T0大，控制作用就 反应迟钝,过渡时间长，控制作用就弱。
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放大系数 K0、Kf ，是对象的（ K 静0、 态T0参、数0）。
① K 0：希望K 值0 大一些好, K越0 大,表示控制作用 灵敏,抑制干扰的能力越强。但 太K大0 会破 坏系统的稳定性。
②K f ：K f 无论对系统的静态还是动态对控制质量 都有害， K尽f 可能小。
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4.间接参数能够被测出，并有足够的灵敏度。
5.考虑工艺过程的合理性及仪表的现状。
6.间接参数应是独立的。
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二、操纵变量的选择
给Sv定x Dev
- Pzv
控制器
干D扰 f
Mv
操纵q变量
y
调节阀
被控对象
测量变送器
简单控制系统的方框图
3）找出与XD有关的参数 XD = f（TD，P）
（浓度与温度和压力有关） ①当压力恒定时，即P = 常数
XD = f（TD） 如图所示 XD↑温度越低 TD↓
XD↓温度越高 TD↑
测出温度可以知道浓度。
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②当温度恒定时，即TD = 常数 XD = f（P）
如图所示 XD↑压力越高 P↑ XD↓压力越低 P↓
测出压力可以知道浓度。
4）考虑工艺的合理性 结论：固定压力，选择温度为被控变量。
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5）考虑被控变量的 灵敏度。
6）考虑被控变量的
独立性。
进料
冷凝器
回流罐
顶采出
TT
TC
例如 造纸过程中的硫酸盐法 蒸煮过程中，质量指标 是浆料的硬度和强度， 是间接指标。
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第七章 简单控制系统
第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定
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干D扰
给Sv定 Dv
Mv
q
y
控制器
调节阀
干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。
操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。
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冷流体
温度控制系统
换热器
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载热体
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液位控制系统
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从生产过程对控制系统的要求出发，找出对 产量、质量、安全等方面起决定作用的变量。
1. 采用直接指标控制 直接指标：指的是生产过程中的压力、流量、 物位、温度 等参数的测量控制。
直接指标控制最直接，最有效。
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2. 采用间接指标控制 以蒸馏塔控制为例 1）精馏原理 2）精馏塔对自控的要求