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。
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8．负荷增／减闭锁
当发生煤输送管道或燃烧喷嘴堵塞，挡板
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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
运动控制系统简介及简单应用 ppt课件
第二代：全控型器件，如GTO、BJT、IGBT、 MOSFET等 。此类器件用于无源逆变 (DC→AC) 和直流调压（DC→DC）时，无须 强迫换流回路，主回路结构简单。另一个特点 是可以大大提高开关频率，用脉宽调制（ PWM）技术控制功率器件的开通与关断，可 大大提高可控电源的质量。
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13
(2)数字控制器 :硬件电路标准化程度高、制作成本低、而 且不受器件温度漂移的影响。控制规律体现在软件上 ，修改起来灵活方便。此外，还拥有信息存储、数据 通信和故障诊断等模拟控制器无法实现的功能。
PPT课件
14
4．信号检测与处理－传感器
运动控制系统中常用的反馈信号是电压、电流 、转速和位置，为了真实可靠地得到这些信号 ，并实现功率电路（强电）和控制器（弱电） 之间的电气隔离，需要相应的传感器。
PPT课件
6
3．微电子技术－－控制基础 微电子技术的快速发展，各种高性能的大规模 或超大规模的集成电路层出不穷，方便和简化 了运动控制系统的硬件电路设计及调试工作， 提高了运动控制系统的可靠性。高速、大内存 容量、多功能的微处理器或单片微机的问世， 使各种复杂的控制算法在运动控制系统中的应 用成为可能，并大大提高了控制精度。
在工程实际中，对于一些难以求得其精确解析解的问题， 可以通过计算机求得其数值解，这就是计算机数字仿真。 计算机数字仿真具有成本低，结构灵活，结果直观，便于 贮存和进行数据分析等优点。计算机辅助设计(CAD)是在 数字仿真的基础上发展起来的，在系统数学模型基础上进 行仿真，按给定指标寻优进行计算机辅助设计，已成为运
传感器安装位置 ➢ ?电极轴端 ➢ ?负载
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知识领域： 控制理论
知识领域： 电力电子与驱动技术
知识领域： 电机原理与模型
PPT课件
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(2)数字控制器 :硬件电路标准化程度高、制作成本低、而 且不受器件温度漂移的影响。控制规律体现在软件上 ，修改起来灵活方便。此外，还拥有信息存储、数据 通信和故障诊断等模拟控制器无法实现的功能。
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4．信号检测与处理－传感器
运动控制系统中常用的反馈信号是电压、电流 、转速和位置，为了真实可靠地得到这些信号 ，并实现功率电路（强电）和控制器（弱电） 之间的电气隔离，需要相应的传感器。
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3．微电子技术－－控制基础 微电子技术的快速发展，各种高性能的大规模 或超大规模的集成电路层出不穷，方便和简化 了运动控制系统的硬件电路设计及调试工作， 提高了运动控制系统的可靠性。高速、大内存 容量、多功能的微处理器或单片微机的问世， 使各种复杂的控制算法在运动控制系统中的应 用成为可能，并大大提高了控制精度。
在工程实际中，对于一些难以求得其精确解析解的问题， 可以通过计算机求得其数值解，这就是计算机数字仿真。 计算机数字仿真具有成本低，结构灵活，结果直观，便于 贮存和进行数据分析等优点。计算机辅助设计(CAD)是在 数字仿真的基础上发展起来的，在系统数学模型基础上进 行仿真，按给定指标寻优进行计算机辅助设计，已成为运
传感器安装位置 ➢ ?电极轴端 ➢ ?负载
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知识领域： 控制理论
知识领域： 电力电子与驱动技术
知识领域： 电机原理与模型
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
控制系统的工作过程与方式课件
（输入） -
控制器
水流量
电磁阀门
游泳池
检测装置
游泳池的 水位
（输出）
开环控制系统与闭环控制系统的区别:
开环控制系统
闭环控制系统
区别
信号传递是单向的
信号传递是闭合回路
•控制系统的工作过程与方式
•13
简单闭环控制系统的方框图：
比较器 +
给定量
控制器
-
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
特点：信号传递是闭合回路。
输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量
开环控制系统的方框图
•控制系统的工作过程与方式
•7
开环控制系统可以由下面的方框图
来描述：
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象
输出量
(给定量)
(被控量)
控制量与被控量的区别:
特点:
控制量:执行器的输出信号。 信号的传递 被控量:控制系统的输出信号。 是单向的。
•控制系统的工作过程与方式
•控制系统的工作过程与方式
•4
2、开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的 控制产生任何影响，这种控制系统 称为开环控制系统。
例如：游泳池注水控制系统
设定注水 的时间 （输入）
定时器
水流量
电磁阀门
游泳池
游泳池的 水位
（输出）
•控制系统的工作过程与方式
•5
输入量：控制系统的给定量。
控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置 或元件。
风速的挡位 （输入）
电机、扇叶
风速 （输出）
•控制系统的工作过程与方式
•2
控制器
水流量
电磁阀门
游泳池
检测装置
游泳池的 水位
（输出）
开环控制系统与闭环控制系统的区别:
开环控制系统
闭环控制系统
区别
信号传递是单向的
信号传递是闭合回路
•控制系统的工作过程与方式
•13
简单闭环控制系统的方框图：
比较器 +
给定量
控制器
-
控制量
执行器
被控对象
被控量
检测装置
特点：信号传递是闭合回路。
输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量
开环控制系统的方框图
•控制系统的工作过程与方式
•7
开环控制系统可以由下面的方框图
来描述：
输入量
控制器
控制量
执行器
被控对象
输出量
(给定量)
(被控量)
控制量与被控量的区别:
特点:
控制量:执行器的输出信号。 信号的传递 被控量:控制系统的输出信号。 是单向的。
•控制系统的工作过程与方式
•控制系统的工作过程与方式
•4
2、开环控制系统
控制系统的输出量不对系统的 控制产生任何影响，这种控制系统 称为开环控制系统。
例如：游泳池注水控制系统
设定注水 的时间 （输入）
定时器
水流量
电磁阀门
游泳池
游泳池的 水位
（输出）
•控制系统的工作过程与方式
•5
输入量：控制系统的给定量。
控制器：对输入信号进行处理并发出控制命令的装置 或元件。
风速的挡位 （输入）
电机、扇叶
风速 （输出）
•控制系统的工作过程与方式
•2
控制系统方块图 ppt课件
2.4 控制系统方块图
•方块图的绘制 •方块图的化简
PPT课件
1
引言
• 求系统的传递函数时，需要对微分方程组或 经拉氏变换后的代数方程组进行消元。而采 用结构图，更便于求取系统的传递函数，还 能直观地表明输入信号以及各中间变量在系 统中的传递过程。因此，结构图作为一种数 学模型，在控制理论中得到了广泛的应用。
G1 ( s)
R1 R2C1C2 s 2
1 (R1C1
R2C2
R1C2 )s
1
G2 (s)
1 R1C1s 1
1 R2C2s 1
1
R1R2C1C2s2 (R1C1 R2C2 )s 1
G1(s)中的 R1C2s 项是由负载效应产生的，因此不能按照 两个RC网络串联来处理，若需要按串联使用，需在两级
C(s) G(s)E(s) B(s) H (s)C(s) E(s) R(s) B(s)
消去E(s)和B(s)，得:
C(s) G(s)[R(s) H (s)C(s)] [1 G(s)H(s)]C(s) G(s)R(s)
C(s) R(s)
GB
(s)
1
G(s) G(s)H
综合点后移
PPT课件
16
（2） 综合点之间的移动 下图为相邻两个综合点前后移动的等效变换。
挪动前，总输出信号 : 挪动后，总输出信号 :
可以互换
CR X Y
CRY X
PPT课件
17
（3） 引出点前后移 在图中给出了引出点后移的等效变换。
挪动后的支路上的信号为:
R 1 G(s)R R G(s)
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•方块图的绘制 •方块图的化简
PPT课件
1
引言
• 求系统的传递函数时，需要对微分方程组或 经拉氏变换后的代数方程组进行消元。而采 用结构图，更便于求取系统的传递函数，还 能直观地表明输入信号以及各中间变量在系 统中的传递过程。因此，结构图作为一种数 学模型，在控制理论中得到了广泛的应用。
G1 ( s)
R1 R2C1C2 s 2
1 (R1C1
R2C2
R1C2 )s
1
G2 (s)
1 R1C1s 1
1 R2C2s 1
1
R1R2C1C2s2 (R1C1 R2C2 )s 1
G1(s)中的 R1C2s 项是由负载效应产生的，因此不能按照 两个RC网络串联来处理，若需要按串联使用，需在两级
C(s) G(s)E(s) B(s) H (s)C(s) E(s) R(s) B(s)
消去E(s)和B(s)，得:
C(s) G(s)[R(s) H (s)C(s)] [1 G(s)H(s)]C(s) G(s)R(s)
C(s) R(s)
GB
(s)
1
G(s) G(s)H
综合点后移
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16
（2） 综合点之间的移动 下图为相邻两个综合点前后移动的等效变换。
挪动前，总输出信号 : 挪动后，总输出信号 :
可以互换
CR X Y
CRY X
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17
（3） 引出点前后移 在图中给出了引出点后移的等效变换。
挪动后的支路上的信号为:
R 1 G(s)R R G(s)
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第1课 自动控制系统 课件(共13张PPT) 六下信息科技浙教版(2023)
第1课 自动控制系统
学习内容
1.常见的自动控制系统。 2.计算机在控制系统中的作用。
探索 智慧农场为什么可以实现自动灌溉?
建构
生产生活中有很多自动控制系统，为人类社会的发展提 供了帮助。
一、常见的自动控制系统
随着科学技术的发展，控制技术也得到了迅速发展，出现了自 动控制。自动控制系统在无人参与的情况下能自动实现目标。
例如，智慧农场的灌溉系统通过计算机指令，不仅能根 据土壤的湿度来实现自动灌溉，还能根据种植的不同农作物 ，实现分类灌溉。
想一想
智慧农场的自动灌溉系统，除了根据不同的农作 物进行分类灌溉之外，还可以利用计算机实现什么控 制?
练习
制作一份电子小报，介绍一个生活中常见的计算机自 动控制系统，说一说它的特点，并简单说明计算机在其 中的作用。
水箱水位自动控制
全自动干手机
通过设定空调温度实现降温
汽车中的定速巡航
二、计算机在自动控制系统中的作用
计算机在自动控制系统中的作用主要体现在两个方面： 首先，计算机利用指令实现更精准、更复杂的控制；其次， 利用计பைடு நூலகம்机指令能实现智能的控制方式，使系统的改动更加 便利。
二、计算机在自动控制系统中的作用
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
学习内容
1.常见的自动控制系统。 2.计算机在控制系统中的作用。
探索 智慧农场为什么可以实现自动灌溉?
建构
生产生活中有很多自动控制系统，为人类社会的发展提 供了帮助。
一、常见的自动控制系统
随着科学技术的发展，控制技术也得到了迅速发展，出现了自 动控制。自动控制系统在无人参与的情况下能自动实现目标。
例如，智慧农场的灌溉系统通过计算机指令，不仅能根 据土壤的湿度来实现自动灌溉，还能根据种植的不同农作物 ，实现分类灌溉。
想一想
智慧农场的自动灌溉系统，除了根据不同的农作 物进行分类灌溉之外，还可以利用计算机实现什么控 制?
练习
制作一份电子小报，介绍一个生活中常见的计算机自 动控制系统，说一说它的特点，并简单说明计算机在其 中的作用。
水箱水位自动控制
全自动干手机
通过设定空调温度实现降温
汽车中的定速巡航
二、计算机在自动控制系统中的作用
计算机在自动控制系统中的作用主要体现在两个方面： 首先，计算机利用指令实现更精准、更复杂的控制；其次， 利用计பைடு நூலகம்机指令能实现智能的控制方式，使系统的改动更加 便利。
二、计算机在自动控制系统中的作用
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
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
第6课 控制系统的输入 课件(共12张PPT)五下信息科技浙教版(2023)
想一想 下列控制系统中的输入信号分别是什么?
二、案例分析
1.人脸识别进站闸机控制系统中的“输入”环节。 火车站人脸识别进站系统，当旅客在进站的闸机上刷身份证信 息，同时进行人脸识别对比，并在数据库中查找这一身份信息，判 断该旅客是否购买了本站车次车票，然后做出是否打开闸门的决定 。 思考，该控制系统中的“输入”环节是什么?
第6课 控制系统的输入
学习内容
1.各种各样的输入。 2.分析人脸识别进站闸机控制系统、智能烤箱温控系统。
ห้องสมุดไป่ตู้
探究
自动小夜灯、自动感应水龙头、感应烘干机等在日常生 活中经常会遇到，他们也是小型的控制系统，那么这些控制 系统中的输入环节是什么呢?
一、各种各样的输入
控制系统中输入的形式是多种多样的：当验证指纹正确，智能 门锁打开；当检测到声音，声控灯打开，当烟雾浓度达到一定的值 ，烟雾报警器响起，“指纹”“声音”“烟雾浓度”都可以是这些控制系 统的输入信号。
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二、案例分析
2.烤箱控制系统中的“输入”环节。 智能烤箱能够根据食物变熟过程智能调节烘焙的温度，食物吸 收烤箱热量后温度下降，烤箱实时进行调整，让温度回到设定值。 思考，该控制系统中的“输入”环节是什么?
练习 选择生活中你了解的一个控制系统，说一说它的输入 环节是怎样的?输入了什么信号?
谢谢聆听！
《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。
控制系统框图ppt课件
精选课件PPT
9
框图 小练习：
表示
用方框图将下面的几
个控制系统表示出来。
精选课件PPT
10
1、供水水箱的水位自动控制系统
2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
精选课件PPT
4、希罗的自动门控制系统 11
1、供水水 箱的水位 自动控制 系统
预设 水位
比较器
控制器
进水量
水位
阀门
水箱
浮球
精选课件PPT
精选课件PPT
66
1、开环
框图表示
给定值
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
给定值 比较器
2、闭环
控制器
控制量
被控量
执行器
被控 对象
反馈环节
精选课件PPT
7
绘制框图的方法
精选课件PPT
8
2、事例分析
回顾
1、供水水箱的水位自动控制系统 2、加热炉的温自动控制系统
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
答案：（1）开环控制系统（2）音乐的声信号、水柱 的高度（3）控制器的控制作用
精选课件PPT
16
2.通道与环节
• 通道指框图中信息流经的路径 • 闭环系统中有两类通道：前向通道和反馈
通道 • 环节：系统的各组成部分，包含传感器，
控制器，执行器等
精选课件PPT
17
王大伯盖了一个能自动调节温度的小型花房，花房 的温度冬季一般控制在18℃左右，夏季一般控制在 25℃左右。请分析它可能的工作过程，并画出花房 温度控制系统的方框图。 （5分）提示：该花房温 控设备包括控制器、加热元件和制冷元件、检测装 置、比较器等。
《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。
《PLC控制系统概述》课件
详细描述
开放性的PLC控制系统可以与各种主流的工业自动化设 备进行连接，实现不同厂商产品之间的协同工作。这有 助于降低企业采购成本和维护成本，提高生产效率。同 时，开放性的PLC控制系统也方便了用户进行二次开发 和定制，满足特定应用的需求。
06
CATALOGUE
PLC控制系统案例分析
案例一：交通信号灯PLC控制系统
确定I/O点数
根据控制要求，统计所需的输入输出点数，为后续的硬件配置提供依据。
系统设计
硬件配置
根据I/O点数和系统规模，选择合适的PLC硬件，包括处理器模块、I/O模块、通讯模块 等。
软件设计
根据控制要求，设计控制算法、编写控制程序，实现控制逻辑。
编程与测试
要点一
编程
使用PLC编程软件，将控制程序写入PLC。
详细描述
高性能化的PLC控制系统具备更快的扫描速度和更高的 控制精度，能够实现更复杂的控制算法和数据处理。这 使得PLC在工业自动化领域的应用更加广泛，能够应对 各种复杂和严苛的控制需求。
网络化
总结词
随着工业物联网的兴起，PLC控制系统逐渐实现网络 化，能够与其他工业设备、传感器和执行器进行无缝 通信和数据共享。
ABCD
灵活性
PLC的编程语言简单易懂，可以灵活地改变控制 方案，以适应不同的生产需求。
强大的通讯功能
现代的PLC通常具有多种通讯接口，可以方便地 与其它设备进行数据交换。
PLC的应用领域
电力行业
用于发电厂的控制 、电网调度等。
楼宇自动化
用于智能建筑、空 调系统、照明系统 等的控制。
制造业
用于生产线的控制 、设备的自动化等 。
《PLC控制系统概述》 PPT课件
中控DCS基础知识ppt课件
DCS基础知识
孟庆浩 2015年03月
1
内容提要
DCS系统概述及特点 DCS系统发展历史 DCS基础知识 联锁逻辑基础知识 简单控制系统 复杂控制系统
2
DCS系统概述及特点
DCS是分布式控制系统的英文缩写（ Distributed Control System），在国内 自控行业又称之为集散控制系统。
10
DCS发展历史
第一阶段 1975-1980，在这个时期集散控制系统的技术
特点表现为： 1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散
控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回 路控制，具有自诊断功能
2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离 ，实现集中监视，集中操作
3）采用较先进的冗余通信系统
14
DCS发展历史
15
DCS基础知识
仪表功能标志 仪表功能常用字母 附加功能符号（字母Y） 仪表常用缩写字母 仪表常用图形符号 ECS-700流程图画面
16
DCS基础知识—仪表功能标志
仪表功能标志组成
仪表功能标志由一个首字母及一个或二至三个后继 字母组成。示例如下：
设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信 ，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能 时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络 或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机 的工作。
5
DCS系统概述及特点
灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行
软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间 连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律 以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监 控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系 统。
联锁系统图形为细实线菱形，菱形中标注“I”（Interlock缩写），在局部联锁系统多 时，应将联锁系统编号，图例如下：
孟庆浩 2015年03月
1
内容提要
DCS系统概述及特点 DCS系统发展历史 DCS基础知识 联锁逻辑基础知识 简单控制系统 复杂控制系统
2
DCS系统概述及特点
DCS是分布式控制系统的英文缩写（ Distributed Control System），在国内 自控行业又称之为集散控制系统。
10
DCS发展历史
第一阶段 1975-1980，在这个时期集散控制系统的技术
特点表现为： 1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散
控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回 路控制，具有自诊断功能
2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离 ，实现集中监视，集中操作
3）采用较先进的冗余通信系统
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DCS发展历史
15
DCS基础知识
仪表功能标志 仪表功能常用字母 附加功能符号（字母Y） 仪表常用缩写字母 仪表常用图形符号 ECS-700流程图画面
16
DCS基础知识—仪表功能标志
仪表功能标志组成
仪表功能标志由一个首字母及一个或二至三个后继 字母组成。示例如下：
设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信 ，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能 时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络 或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机 的工作。
5
DCS系统概述及特点
灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行
软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间 连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律 以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监 控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系 统。
联锁系统图形为细实线菱形，菱形中标注“I”（Interlock缩写），在局部联锁系统多 时，应将联锁系统编号，图例如下：
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。
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2 3 4
5
图 气动薄膜调节阀的外形和内部结构 1－薄膜 2－平衡弹簧 3－阀杆 4－阀芯 5－阀体 6－阀座
7
11:36
执行器
执行器分类
根据驱动信号的不同，执行器分为三种形式 1.电动执行器； 2.气动执行器； 3.液动执行器。（推力最大，笨重，很少使用） 其中，气动薄膜调节阀应用最为广泛。
8
执行器
18
阀门定位器
11:36
YT-1000R-PTM（带反馈） 电气阀门定位器 1050元
SIEMENS西门子阀门定位器 6DR5115-0EG00-0AA0 9800元
19
11:36
阀门定位器
电-气阀门定位器
具有两个重要特点： 1、具有电气转换作用 2、具有阀门定位功能
工作原理方框图：
力矩平衡
气信号
积分控制作用的输出变化量Δu与输入偏差e的积分
成正比，即
t
u
KI
e(t )dt 0
KI 表示积分速度
注意：具有积分控制规律的控制器，其输出信号的大小， 不仅决定于偏差信号的大小，还取决于偏差存在时间的长短。
26
11:36
控制规律
比例积分控制规律（PI）与积分时间（ TI ）
比例积分控制规律是比例作用与积分作用的叠加，
执行机构
力矩平衡
20
11:36
控制规律
双位控制
理想的双位控制器其输出p与输入偏差e 之间的关系为
p
pmax, pm in ,
e e
0(或e
0或e
0)
0
特点：控制器只有两个输出，相应的执行器只有 开和关两个极限位置。 双位控制又称为开关控制。
21
11:36
控制规律
继电器
电磁阀
22
控制规律
简单控制系统的方块图？
3
执行器
设定值
控制器
执行器
11:36
扰动 被控对象 被控变量
测量变送
接受控制器的输出的控制信号，改变操纵变量，使被控 变量向设定值靠拢的装置，称为执行器。
最常用的执行器是控制阀，也称调节阀。
4
11:36
执行器
执行器是控制系统最薄弱的环节。 自控系统出故障，70%都是执行器出问题。 原因：执行器与介质（操纵变量）直接接触
气动薄膜调节阀
1、接受20 ~100KPa的 标准气压信号； 2、在膜片上产生推力； 3、推动阀杆产生位移； 4、带动阀芯动作。
11:36 9
执行器
气动薄膜执行机构的正反作用
气源PO
11:36
气源PO
正作用执行机构（ZMA）
反作用执行机构（ZMB）
10
11:36
执行器
气动薄膜调节机构的正反作用
正作用
结论
比例度与比例增益成反比。 比例度越小，则比例增益越大，比例控制作用就越强； 反之，比例度越大，则比例增益越小，比例控制作用 就越弱。
24
11:36
比例度对过渡过程的影响
实现快速控制
25
11:36
控制规律 积分控制（I）
一、积分控制规律及其特点
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的 基础上，再加上积分控制作用。
(强)腐蚀性、(高)粘度、(易)结晶、 高温、深冷、高压、高差压
5
11:36
执行器
执行器的组成
调节机构是根据执行机构输出信号去改 变能量或物料输送量的装置，通常指控 制阀。
执行机构
调节机构
执行机构是根据控制器的控制信号产生 推力或位移的装置。
6
11:36
执行器
PO 1
气 动 执 行 机 构
6
调 节 机 构
11:36
简单控制系统
1
11:36
控制系统的分类
串级控制系统
前馈控制系统
比值控制系统
控制系统复 简杂 单控 控制 制系 系统 统
选择性控制系统 均匀控制系统
分程控制系统
.
.
.
2
11:36
简单控制系统的定义：
由一个被控对象、一个检测变送单元、一个控 制器和一个执行器所组成的单闭环负反馈控制 系统叫做简单控制系统，也称为单回路控制系 统。
其数学表达式为：
u(t)
Kc
e(t)
1 TI
t 0
e(t
)dt
Kc 为比例增益， TI 为积分时间， Kc / TI K I
比例积分控制器的传递函数为：
G(s)
Kc
Kc TI s
27
11:36
控制规律
结论
u(t)
Kc
e(t)
1 TI
t 0
e(t)dt
1、积分时间越小，积分作用越强。反之，积分时间越大， 积分作用越弱。 2、若积分时间为正无穷大，就没有积分作用，此时的 比例积分控制器就称为纯比例控制器了。
11:36
比例控制( P )
比例控制规律及其特点
e
Δu
比例控制器KC
图4-7 比例控制器
e（偏差）为控制器的输入信号，Δu为输出信号（变化
量），KC为比例增益（放大倍数）， KC越大，比例作
用越强。 比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大量
23
11:36
控制规律
比e(t)
反作用
正作用：阀芯向下， 阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积减少。 反作用： 阀芯向上，阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积增大。
11
执行器
11:36
气开式：气信号增加，阀门开度增大。
气关式：气信号增加，阀门开度减小。
四种组合 正作用
正作用
正作用
反作用
反作用 正作用
反作用 反作用
气关式
气开式
气开式
15
11:36
执行器
16
11:36
阀门定位器
阀门定位器的工作机理 阀门定位器接受控制器的输出信号，然后将控制器
的输出信号成比例地输出到执行机构，当阀杆移动以后， 其位移量又通过机械装置负反馈作用于阀门定位器
控制器
阀门定位器
执行机构
控制阀
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11:36
阀门定位器
输 入 信 号电气-动气阀阀门门定定位位器器
13
11:36
执行器
控制阀的流量特性
理想流量特性，即在阀的前后压差固定的条件下，流 量与阀杆位移之间的关系，它完全取决于阀的结构参 数。 理想流量特性主要有线性、等百分比及快开三种。这 三种特性完全取决于阀芯的形状，不同的阀芯曲面可 以得到不同的理想流量特性。
14
执行器
11:36
快开：平板结构 线性：曲面形状，“瘦” 等百分比：曲面形状，“胖”
气关式
12
11:36
执行器
气开式与气关式的选择
生产安全。
气信号中断，控制阀复位，应能确保生产工艺设备的安全。 如果阀处于打开位置时危害性小，应用气关式；反之， 阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀
例一：加热炉的燃料进料阀应采用？ 气开阀，即当信号中断时应切断进炉燃料，以 免炉温过高发生事故。
例二：控制进入设备的易结晶气体的控制阀， 应选用？ 气关阀，以防堵塞。
28
11:36
积分时间对过渡过程的影响
减小积分时间， 积分作用增强， 克服余差的能力增强， 准确性增强， 但是震荡加剧， 稳定性降低， 快速性降低。