自动控制系统简介
自控系统 介绍文案
自控系统介绍文案
自控系统是一种自动化的控制系统，它能够通过传感器、控制器和执行器等设备，实现对被控对象的自动控制和调节。
自控系统广泛应用于各个领域，如工业、航空、军事等，为我们的生活和生产带来了极大的便利。
自控系统的基本原理是通过传感器实时监测被控对象的状态，并将这些状态信息传输给控制器。
控制器根据预设的算法和规则，对接收到的状态信息进行处理和分析，生成控制指令。
然后，执行器根据控制指令对被控对象进行调节和操作，使其达到预设的目标状态。
自控系统的优点在于其高度的自动化和智能化。
通过自控系统，我们可以实现对被控对象的精确控制和调节，提高生产效率和质量。
同时，自控系统还可以实现对环境的实时监测和预测，为我们的决策提供科学依据。
自控系统的应用领域非常广泛。
在工业领域，自控系统可以应用于生产线的自动化控制、设备的远程监控和维护等。
在航空领域，自控系统可以应用于飞机的自动驾驶、飞行姿态的调整等。
在军事领域，自控系统可以应用于导弹的制导、火炮的自动瞄准等。
总之，自控系统是一种非常重要的自动化控制系统，它为我们的生活和生产带来了极大的便利和效益。
随着科技的不断发展，自控系统的功能和应用范围也在不断扩展和深化。
我们相信，未来的自控系统将会更加智能化、高效化，为我们的生活和生产带来更多的惊喜和便利。
自动控制系统简介
自动控制系统简介一、自动控制系统的组成1、看以下框图2、被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程成为对象，如下塔、主冷、空冷塔、粗氩冷凝器。
3、被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。
如下塔液空液位、空冷塔液位、粗氩冷凝器液位。
4、控制变量（操作变量）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量。
如由下塔进入上塔经过液空节流阀（LV1）的液空。
5、干扰：除控制变量外作用于对象并能引起被控变量变化的一切因素。
比如进下塔空气量改变，影响液空产量，对下塔液空液位有影响。
6、给定值：工艺规定被控变量要保持的数值。
7、偏差：设定值与测量值之差。
8、控制器：对来自变送器的测量信号与给定值相比较所产生的偏差，并根据一定的规律进行运算（PID运算），并输出控制信号给执行器。
9、检测与变送装置：它测量被控变量，并将被控变量转换为特定的信号送给控制器的比较环节。
10、执行器：它根据控制器送来的信号相应地改变控制变量，以达到控制被控变量的目的。
如LV1根据控制器送来的信号，可以改变进入上塔的液空量（操作变量），从而控制了被控变量下塔液空液位。
11、正作用环节：输出信号随输入信号增加而增加的环节称为正作用，输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节。
12、执行器、变送器、被控对象三个环节组成广义对象，当广义对象为正作用时，控制器为反作用特性。
13、选择控制器的正反作用：13.1判断被控对象的正反作用方向。
当控制变量增加时，被控对象的输出（被控变量）也增加，控制变量减小时，被控对象的输出（被控变量）也减小，则被控对象为正作用方向。
如果被控变量与控制变量的变化方向相反，则被控对象为反作用方向。
13.2确定执行器的正、反作用方向。
气开阀为正作用，气闭阀为反作用。
执行器气开、气闭是根据工艺安全角度考虑。
13.3确定广义对象的正、反作用，一般变送器为正作用，只需根据被控对象和执行器的作用方向判断广义对象的作用方向，这两个环节同向，则广义对象为正作用，反之为反作用。
自动控制系统概述
1.1 引言
自动控制概念： 是指在无人直接参与的情况下，利用 控制装置（控制器）使被控对象（如生产过程中的位 移，速度，温度，电力系统中的电压,电流,功率等物理 量，或某些化合物的成分，航空航天中的飞船姿态等） 依照预定的规律进行运动或变化。 这种能对被控对象的工作状态进行控制的系统称为自 动控制系统。它一般由控制装置和被控对象组成
负反馈：输入信号—反馈信号（输出信号） 线性定常系统根据参考输入量又可分为：
它一般由控制装置和被控对象组成
自动控制：传感器、控制器、执行器、水箱+阀门
控制器
执行器
h 水箱系统
传感器
典型的自动控制系统方框图
参考输入 元件
参 考
理想化系统
输
入
r(t) +
_
b(t)
e(t)
控制元件
偏 差
主 反 馈
执行元件 反馈元件
+
g(t)
_ 系统误差
被控对象
被 C(t) 控 量
1.3自动控制与自动控制系统
反馈：将输出量通过一定的方式送回到输入端，并与 输入信号比较产生偏差信号过程称为反馈
负反馈：输入信号—反馈信号（输出信号） 输出偏差减小
正反馈：输入信号+反馈信号 反馈控制、闭环控制:按偏差进行控制
一些基本概念
b.设计。根据分析确定控制方法：
0.6
数字——物理装置
c. 仿真：数字，物理仿真，反复进行
0.4
d.实现：制作，调试、重购。
0.2
0 0
1
2
3
4
5
第一章 自动控制系统概述
+ 杠 杆
-
自动控制系统概述
控制装置(简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某
一物理量（如温度、压力等）准确地按照预期的规律运行。
二、自动控制系统的常用术语
在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象 或对象；被控制的物理量称为被控量或输出量；决定被控量 的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正 常控制的所有因素称为扰动量。给定量和扰动量都是自动控 制系统的输入量。扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
第一章 自动控制系统概述
三、闭环控制系统
系统的控制装置和被控对象不仅有顺 向作用，而且输出端和输入端之间存在反 馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控 制系统就是反馈控制系统。
第一章 自动控制系统概述
直流电动机调速系统
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
闭 环 控制
第一章 自动控制系统概述
系统框图
第一章 自动控制系统概述
返回
第一章 自动控制系统概述
第五节 自动控制系统的性能指标
一、稳定性
系统的稳定性：系统在受到外部作用后，能否恢复平衡状态
稳定
的能力。
不稳定
第一章 自动控制系统概述
稳定的重要性：不稳定的系统是无法进行工作的；因此，对
任何自动控制系统，首要的条件便是系统能 稳定正常运行。
二、快速性
系统响应的快速性：是指在系统稳定性的前提下，通过系统 的自动调节，最终消除因外作用改变而引起的输出量与给定 量之间偏差的快慢程度。一般用调节时间来衡量 。如图1-16 所示，系统输出即系统响应经过几次振荡后，达到新的稳定 状态。对于系统动态过程性能的优劣除了快速性之外，还有 反映系统动态过程平稳性指标，故将快速性和平稳性作为表 征系统动态性能的指标，统称为动态性能指标。
CH01自动控制系统简介
状态空间法设计原理及步骤
设计状态反馈控制器或输出反馈控制 器，以满足系统性能指标要求。
通过仿真或实验验证控制器的性能。
PART 06
自动控制系统的应用实例
工业过程自动化控制实例
化工过程自动化
电力系统自动化
通过自动控制系统实现化学反应的温 度、压力、流量等参数的实时监测和 调节，确保产品质量和生产安全。
智能家居
随着智能家居的兴起，自动控制系统也应用于家庭环境中 ，如智能照明、智能空调、智能安防等，提供了更加舒适 和便捷的生活体验。
PART 02
自动控制系统的基本原理
控制系统的数学模型
01
02
03
微分方程模型
描述系统动态行为的数学 形式，通过求解微分方程 可以得到系统的输出响应。
传递函数模型
在复数域中描述系统输入 输出关系的数学模型，便 于进行系统分析和设计。
线性控制系统与非线性控制系统
线性控制系统
线性控制系统是一种满足叠加原理和齐次性 的控制系统。它的输出信号与输入信号之间 呈线性关系，且系统的动态特性可以用线性 微分方程来描述。因此，线性控制系统具有 简单、易于分析和设计的优点。
非线性控制系统
非线性控制系统是一种不满足叠加原理和齐 次性的控制系统。它的输出信号与输入信号 之间呈非线性关系，且系统的动态特性需要 用非线性微分方程来描述。因此，非线性控 制系统具有复杂、难以分析和设计的缺点， 但在某些特定情况下，非线性控制系统可以
应用领域及意义
工业自动化
自动控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，如生产 线自动化、机器人控制、过程控制等，提高了生产效率和 产品质量。
交通运输
自动控制系统在交通运输领域的应用包括智能交通系统、 自动驾驶汽车、列车自动控制等，提高了交通效率和安全 性。
自动控制系统
自动控制系统自动控制系统（Automatic Control System）是一种通过感知、判断和控制，使得系统能够自主完成复杂动作的技术，广泛应用于工业、交通、医疗、环保等领域，为人类生产和生活的发展带来了不可替代的作用。
一、自动控制系统的基本组成（1）传感器（Sensor）：能够将被检测物理量转换为电信号，并传输到控制系统中。
（2）执行器（Actuator）：将控制系统输出的电信号转换为机械运动，从而改变被控对象的运动状态。
（3）处理器（Processor）：主要是指控制器，负责控制系统的逻辑运算、执行判断，并发出控制信号。
（4）被控对象（Controlled Object）：指被控制的机器、设备或系统等。
二、自动控制系统的基本原理自动控制系统的基本原理是反馈控制，即通过传感器对照被控对象的实际状态进行监测，将得到的信号与设定值进行比较后，通过控制器输出控制信号，使得运动状态接近预设状态的过程。
三、自动控制系统的应用领域（1）工业自动化：自动化生产线的应用，生产厂家可以通过自动控制系统对生产线的效率和质量进行控制。
（2）交通运输：自动化驾驶技术将汽车、飞机、船只等交通工具转化为复杂的控制系统。
（3）医疗系统：自动化手术机器人替代了传统手术方式，可以最大限度地减少病人手术时的风险。
（4）环境保护：气体监测、空气净化器和环境控制系统，通过自动控制技术对环境进行管控，使得环境污染得到一定程度的改善。
四、自动控制系统的未来前景随着科技的不断进步，自动控制系统在人工智能、物联网和大数据等领域中的应用也越来越广泛。
特别是在5G与自动控制系统融合后的应用，其应用场景更是具备无限可能。
总之，自动控制系统在人类的生产和生活中扮演着越来越重要的角色，其发展已成为推动整个社会前进与进化的重要力量，我们有理由相信，在未来社会自动控制技术将发挥更大的作用。
自动控制系统概述
自动控制原理：经典控制理论，即研究反馈控制。 自动化 自动控制（视频资料） 在没有人参与的情况下，通过控制器或控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使
得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制目的。 是研究控制系统的一般规律，不是讲具体的控制对象、系统、元件。 对象：如炼钢、化工反应，航空航天，机械汽车加工。 系统：运动过程，力学、电学、光学、生物等 元件：控制器、执行（电机），传感器
2021/3/27
2
CHENLI
第一章 自动控制系统概述
自动化的发展过程回顾： ①设备自动化 本世纪50年代开始发展起来，由最初的机器、设备的控制问题，引出了机床、轧钢机等设备 的自动化。主要特点：自动调节系统的出现及其大量应用。 ②生产过程自动化 生产过程自动化需要考虑生产过程的协调、优化、计划与调度等问题。它是生产车间级的自动 化。 离散型生产过程的自动化 机械制造自动化，电子制造自动化，…… 连续型生产过程的自动化 化工自动化，冶金自动化，…… ③工厂自动化 工厂是由若干个生产车间组成的、能够完成一定的产品生产任务的实体，工厂自动化实现了产 品加工生产的自动化，工厂自动化=生产过程自动化+管理自动化。 ④企业自动化 企业自动化包括企业的生产加工、企业管理、产品（设计/开发）、市场、销售、计划等方面 的综合自动化，企业自动化的支撑技术包括：制造资源管理MRP-II，企业资源计划ERP，计 算机辅助设计/制造CAD/CAM，计算机集成制造CIM，并行工程CE，产品数据管理PDM，… 计算机集成制造CIM将制造视为一个信息处理、信息转换的过程，将制造过程视为一个集成的 过程，多种计算机技术与工具的综合应用。
自动化控制系统的介绍(19页)
自动化控制系统的介绍自动化控制系统是一种通过使用计算机和电子设备来自动执行任务和过程的系统。
它广泛应用于工业、商业、交通、医疗、教育等多个领域，为人类的生活和工作带来了极大的便利和效率提升。
自动化控制系统的工作原理是基于传感器、执行器和控制器的相互作用。
传感器用于检测和收集环境中的信息，如温度、压力、流量等，并将这些信息传递给控制器。
控制器根据预设的程序和算法，对收集到的信息进行分析和处理，然后向执行器发出指令，执行器根据指令执行相应的动作，从而实现对过程的控制。
自动化控制系统的优势在于其高精度、高效率和稳定性。
通过自动化控制，可以实现对过程的精确控制，减少人为错误和不确定性，提高生产效率和产品质量。
同时，自动化控制系统还可以实现远程监控和操作，方便管理人员对过程的实时监控和调整。
然而，自动化控制系统也存在一些挑战和问题。
自动化控制系统的设计和实施需要专业的知识和技能，需要投入大量的人力和物力资源。
自动化控制系统可能存在安全风险，如系统故障、误操作等，需要采取相应的安全措施来保障系统的稳定运行。
自动化控制系统可能对就业产生一定的影响，需要合理规划和培训，以适应自动化时代的就业需求。
自动化控制系统作为一种先进的技术手段，为人类的生活和工作带来了巨大的变革和提升。
随着科技的不断发展和应用，自动化控制系统将在更多的领域发挥重要作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
自动化控制系统的广泛应用自动化控制系统在各个领域的应用广泛且深入，下面将介绍几个主要的应用领域及其特点。
1. 工业生产：在工业生产中，自动化控制系统被广泛应用于生产线、制造过程、质量控制等方面。
通过自动化控制，可以实现生产过程的自动化、智能化和高效化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。
2. 商业管理：在商业管理领域，自动化控制系统被应用于库存管理、销售预测、客户关系管理等方面。
通过自动化控制，可以实现商业活动的自动化、智能化和高效化，提高商业运营效率，降低运营成本。
自动控制系统概述
自动控制系统概述自动控制系统是一种能够实现自主操作和反馈控制的系统，可以对一些或多个过程进行监测、调整和控制。
它是一种通过传感器、执行器和控制器之间的相互作用来实现的技术体系。
自动控制系统在现代工业生产、交通运输、通讯、航空航天等领域起着至关重要的作用。
自动控制系统的核心是控制器，它是一个电子装置或者计算机程序，可以检测和测量系统的状态，并根据事先设定的标准或规则来调整系统的输出。
控制器通常根据测量结果实施一系列的逻辑或算法操作，以实现对系统的有效控制。
传感器负责监测和测量系统的输入和输出变量，将其转换成数字或模拟信号供控制器使用。
执行器根据控制器的指令来改变和调整系统的输出结果。
自动控制系统的组成部分包括：传感器、执行器、控制器、反馈回路和电源等。
自动控制系统的工作原理是通过控制器对传感器所获得的反馈信息进行分析和判断，根据事先设定的目标或标准，调整执行器的输出，使系统的输出状态达到预期的目标。
其中，反馈机制是实现自动调节的核心机制之一，通过将系统输出与目标进行比较，产生偏差信号，并通过控制器对执行器进行控制，以减小系统输出与目标之间的偏差。
在自动控制系统中，控制器的设计和优化是关键问题之一、常见的控制器类型有比例控制器、积分控制器、微分控制器和PID控制器。
PID控制器是一种广泛应用的控制器，通过比例、积分和微分三个部分的组合使用，实现对系统输出的准确控制。
PID控制器根据系统的输出偏差和变化率来调整执行器的输出，使系统能够快速、精确地响应外界的变化。
自动控制系统具有许多重要的优点。
首先，它可以提高生产效率和系统性能，实现对复杂过程的监测和控制。
其次，自动控制系统可以减少人为错误和操作失误，提高系统的可靠性和安全性。
此外，自动控制系统还可以减轻人力负担，降低生产成本，并且可以应对复杂的环境条件和工作要求。
然而，自动控制系统也存在一些挑战和局限性。
首先，自动控制系统的设计和实施需要专业知识和技术，对于新技术和设备的应用需要不断的研究和创新。
自动控制系统概述
第一节 自动控制系统的组成
自动控制系统的组成：控制器、执行器、被控对象及 测量变送环节四部分组成。
自动控制系统方块图
第一节 自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之四
（4） 过渡时间
从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平 衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态 值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再 越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过 渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有 的规定为±２％）。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之五
（5）震荡周期或频率
过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振 荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同 的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短 一些为好。
第四节 过渡过程和品质指标
举例 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、 衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不 高的场合，如果被控
等幅震荡过程 ？变的量范允围许内在振工荡艺（许主可要
指在位式控制时）， 才可采用。
发散震荡过程
X
自动控制系统简介
PLC的工作原理
扫描技术： 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程 序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运 行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样
用户程序执行
输出刷新
PLC的工作原理
比较下二个程序的异同：
程序1
THANK YOU！
自动控制系统简介
PLC的基本概念及工作原理简介
总结及互动
PLC的定义
PLC即可编程控制器，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于 其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等
面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械
或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的 计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但 可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件 需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
PLC的基本结构
中央处理单元 电源
输入电路
输出电路
PLC的基本结构
继电器
端子排
PLC的基本结构
24V开关电源
交换机
电源模块 通讯模块 DI、DO、AI、AO模块
光纤收发器 终端盒 跳线
PLC的基本结构
浪涌保护器
空气开关
保险端子排
PLC的工作原理
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这 两者的运行方式是不相同的：
自动控制系统简介
第二章自动控制系统随着生产和科学技术的发展，自动控制广泛应用于电子、电力、机械、冶金、石油、化工、航海航天、核反应等各个学科领域及生物、医学、管理工程和其他许多社会生活领域，并为各学科之间的相互渗透起到促进作用。
自动控制技术的应用，不仅使生产过程实现了自动化，改善了劳动条件；同时全面提高了劳动生产率和产品质量、降低了生产成本、提高了经济效益；在人类征服大自然、探索新能源、发展新技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。
可以说，自动控制已成为推动经济发展，促进社会进步所必不可少的一门技术，掌握有关自动控制的知识显得越来越重要。
§2.1自动控制系统概述所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或工作机械自动地按预选规定的规律运行，达到要求的指标；或使它的某些物理量按预定的要求变化。
所谓系统，就是通过执行规定功能、实现预定目标的一些相互关联单元的组合体。
自动控制系统就是为实现某一控制目标所需要的所有装置的有机组合体。
例如，家用电冰箱能保持恒温；高楼水箱能保持恒压供水；电网电压和频率自动保持不变；火炮根据雷达指挥仪传来的信息，能够自动地改变方位角和俯仰角，随时跟踪目标；人造卫星能够按预定的轨道运行并返回地面；程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削，加工出预期几何形状的零件；焊接机器人能自动地跟踪预期轨迹移动，焊出高质量的产品。
所有这些自动控制系统的例子，尽管它们的结构和功能各不相同，但它们有共同的规律，即它们被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。
自动控制系统中常用的名词术语系统——系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。
在工程领域中，系统可以是电气、机械、气动和液压或它们的组合。
不同的系统所要完成的任务也不同。
有的要求某物理量(如温度、压力、转速等)保持恒定，有的则要求按一定规律变化。
输入信号——作用于系统的激励信号定义为系统的控制量或参考输入量。
自动控制系统简介
1 100% 式中 C 为仪表系数。比例度与放大系数 Kp
成反比。比例度越小，控制器的放大系数越大，它将偏差放大的能力越强。比例 度越大，控制器的放大系数越小，它将偏差放大的能力越弱 3、比例积分控制（PI） ：通过引入积分控制，可以使被控变量消除余差。
1 u (t ) Kp e(t ) e(t )dt Ti
5
轮机、主空气压缩机、增压机的运行与维护等操作集中在该系统中进行。主空气 压缩机、 循环增压机采用恒压调节，即通过调节入口导叶对压缩机机后压力进行 控制。空分装置的精馏过程需要在恒压条件下进行，压缩机选用恒压调节，有利 于保证空分装置的稳定运行。汽轮机的有关操作也在 ITCC 中进行。
6
Ti:积分时间
积分时间表示了积分速度的大小，积分时间越大，在同样的输入作用下，输出的
4
变化速度越慢， 即积分作用越弱。 积分时间越小， 积分速度越快， 积分作用越强， 但系统容易出现振荡。 4、比例微分控制（PD） ：微分控制是根据偏差变化的快慢进行调节，
de(t ) 具有超前调节的作用。 u (t ) Kp e(t ) Td dt
2
4、对于一个检测系统而言，传感器和变送器可以是两个独立的环节，也可以是 一个有机整体。 变送器的输入输出特性通常是指包括敏感元件和变送环节的整体 特性，敏感元件的某些特性需要通过变送环节进行处理和补偿以提高测量的精 度。 5、压力检测：所谓压力是指均匀而垂直作用于单位面积上的作用力，用符号 p 表示。 国际单位是帕斯卡（Pa） 。压力变送传感器是利用敏感元件将被测压力直 接转换成各种电量进行测量的仪表。 6、温度检测：接触式的敏感元件分为热电偶和热电阻，热电偶是基于热电效应 的原理， 热电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测 量。 7、流量检测：空分装置的流量检测一般是指体积流量检测。 7.1 空分装置流量检测元件是基于速度法原理进行的，即先测量出管道内的平均 速度，再乘以管道截面积来求取流体的体积流量。 7.2 节流式流量计。 又称为差压式流量计， 如果在管道中安置一个固定的阻力件， 它的中间开一个比管道截面小的孔，当流体流过该阻力件时，由于流体的流速加 快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大压差，压差的大小与流体 流速有关，流速越大，压差越大，只要测出压差就可以推算出流速，所以可以计 算出流体的流量。 通过节流元件检测出压差值，然后通过变送器将该差压值转换 成标准的电信号。 7.3 此外空分装置中还使用了电磁流量计、涡街流量计、转子流量计、一体式均 速管流量计，其中一体式均速管流量计也是基于差压原理来测量的。 8、差压式液位计：
自动化控制系统概述
随着设备连接的增加，数据安全问题将更加突出，需要加强数据加密和安全防护措施。
云计算与自动化控制
数据存储和处理
云计算技术将提供高效的数据存储和处 理能力，支持大规模的自动化控制系统 数据处理和分析。
VS
远程监控与控制
通过云计算平台，可以实现远程监控和控 制自动化系统，提高系统的可维护性和灵 活性。
04 自动化控制系统的未来发 展
人工智能与自动化控制
人工智能技术
人工智能技术将进一步融入自动化控制系统中，实现更智能化的决策和控制，提高生产 效率和降低能耗。
深度学习
深度学习技术将在自动化控制领域发挥重要作用，通过学习历史数据和实时反馈，优化 控制策略和算法。
物联网与自动化控制
设备连接
物联网技术将促进设备间的互联互通，实现更高效的数据采集和传输，为自动化控制系统提供更多维度的数据支 持。
自动化控制系统概述
目 录
• 自动化控制系统简介 • 自动化控制系统的工作原理 • 自动化控制系统的应用领域 • 自动化控制系统的未来发展 • 自动化控制系统的挑战与解决方案
01 自动化控制系统简介
定义与特点
定义
自动化控制系统是一种利用计算 机、电子和自动化技术实现设备 或生产过程的自动控制和监测的 系统。
详细描述
农业自动化通过各种传感器、控制器和执行器，实现农田土壤湿度、温度、光照 等参数的监测和控制，自动化灌溉、施肥、喷药等功能，提高农作物的产量和质 量。
机器人技术
总结词
机器人技术是利用自动化控制系统实现机器人的智能化行为，广泛应用于工业、医疗、服务等领域。
详细描述
机器人技术通过各种传感器、控制器和执行器，实现机器人的感知、决策和执行能力，能够完成复杂 、危险或重复性的任务，提高工作效率和质量。
自动控制系统概念
许多自动控制系统在关键任务中起到重要作用，如何保证 系统的可靠性和稳定性，防止因故障导致生产事故或安全 事故，也是一个重要的技的行业和应用领域具有 各自的特点和需求，如何根 据具体需求定制和优化自动 控制系统是一个挑战。
人员培训
自动控制系统的应用需要对 操作人员进行专业培训，以 确保他们能够正确地使用和 维护系统。
物联网和通信技术的进步将推动自动控制 系统向网络化方向发展，实现远程监控和 控制。
模块化
安全性
模块化设计将有助于提高自动控制系统的 可维护性和可扩展性，方便系统升级和功 能扩展。
随着网络安全问题的日益突出，自动控制 系统的安全性将受到更多关注，将会有更 多的安全防护措施被应用到系统中。
技术挑战
数据处理
和稳定性。
反馈回路
反馈回路是自动控制系统中不可或缺 的部分，它能够将受控对象的输出信 号反馈给控制器，形成一个闭环控制 系统。
通过反馈回路，控制器可以实时地了 解受控对象的当前状态，并根据需要 调整控制动作，以达到更好的控制效 果。
03
自动控制系统类型
开环控制系统
开环控制系统是指系统中各个环节之 间没有反馈，只将系统输出量直接反 馈到输入端，通过输入端控制输出量 。
系统集成
将自动控制系统与其他设备 和系统集成时，需要解决不 同设备和系统之间的通信和 接口问题。
成本效益
自动控制系统的建设和运行 需要投入大量的资金和技术 支持，如何平衡成本和效益 的关系是一个挑战。
THANKS
感谢观看
传感器的种类和规格非常多，需根据具体的控制 要求进行选择和配置。
传感器的精度和稳定性对整个控制系统的性能有 着至关重要的影响。
受控对象
第1章 自动控制系统简介
微积分（含微分方程）
课程学习要面临
数学基础宽而深 控制原理抽象 计算复杂且繁琐 绘图困难
ax bx c d
2
计算机数学语言 MATLAB 数值解/解析解（数学运算）
控制理论的内容
二十世纪三项科学革命：控制论、量子论、相对论 控制论：
经典控制理论 现代控制理论（智能控制理论）
1.1.2 自动控制系统举例
一个自动运行的系统，就是指它的运行不需要人为的干预。
令人的体温保持在37℃的自动温控系统 心跳控制系统 眼球聚焦系统 温控系统 汽车自动导航控制系统 电梯调度系统自动发送电梯搭载乘客
空调—自动调节房间温度：
以取暖为例，空调通过温度传 感器检测房间的温度高低，空调控 制器将检测的温度与设定值进行比 较，若温度低于设定值的下限，则 使压缩机运行，温度上升，温度上 升到设定值的上限时则停止运行。 空调运行基于反馈信息（温度 测量值），属于 “反馈控制”，最 为常见。
• 由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解 释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大 约一个世纪之久。
自动控制理论的开端
• 1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出： • 不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控 制的不稳定。 • 建立系统微分方程，分析微分方程解的稳定性，从 而分析实际系统是否会出现不稳定现象。这样，控 制系统稳定性的分析，变成了判别微分方程的特征 根的实部的正、负号问题。
1.2.3 闭环控制系统（核心）
把输出量直接或间接地反馈到系统的输入端，形成 闭环，参与控制，称为闭环控制系统。
前/正向通道
反/负向通道
闭环控制系统的优缺点
什么是自动化控制系统
什么是自动化控制系统
自动控制技术
在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象按照预定的技术要求进行工作。
或：利用外加设备或装置（控制装置、控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按预
定的规律运行（控制目标）。
自动控制系统
自动控制系统是指用一些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时，能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。
生产过程中各种工艺条件
不可能是一成不变的。
特别是化工生产，大多数是连续性生产，各设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地
波动，偏离了正常的工艺条件。
当然自动调节是指不需要人的直接参与。
自动控制系统是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
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（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通
电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪 个位置上都会立即同时动作。
（2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线
圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动 作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各 类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于 100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这 样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么 区别了。
自动控制系统简介
PLC的基本概念及工作原理简介
总结及互动
PLC的定义
PLC即可编程控制器，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于 其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等
面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械
或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的 计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但 可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件 需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
PLC的工作原理
扫描技术： 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程 序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运 行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样
用户程序执行
输出刷新
PLC的工作原理
比较下二个程序的异同：
程序1
程序2
这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。程序1 只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新； 程序2要用四次扫描周期，才 能完成对%M4的刷新。
PLC的工作原理
采用扫描用户程 序的运行结果与 继电器控制装置 的硬逻辑并行运 行的结果有所区 别。
自控系统的构成
重要的监控运行目标的实现
PLC的基本结构
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能
接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及
警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时， 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映 象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令 的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有 的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内 的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
PLC的基本结构
中央处理单元 电源
输入电路
输出电路
PLC的基本结构
继电器
端子排
PLC的基本结构
24V开关电源
交换机
电源模块 通讯模块 DI、DO、AI、AO模块
光纤收发器 终端盒 跳线
PLC的基本结构
浪涌保护器
空气开关
保险端子排
PLC的工作原理
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这 两者的运行方式是不相同的：
自控系统的构成
如图所示：***公司的自动控制系统由中央控制室监控及各分站、
子站监控组成的两级监控部分和现场控制站、控制子站组成，控制子站 的现场操作设备为触摸屏。
自控系统的
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总结及互动
我们看到了什么
日常注意事项
整洁干燥的环境 无论系统工作或者停机状态下，电器柜门要始终处于关闭状态 保持电气柜散热风扇的运行良好 定期检查、清洗或更换散热风扇的过滤网 定期清洁电气柜内部及电气元件的灰尘 电缆、电线进出口保持密封状态，防止杂物、灰尘侵入 运行环境的检查 检查plc的程序存储器的电池是否需要更换
ห้องสมุดไป่ตู้
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