单回路控制系统

School of electrical engineering and automation
天津大学电气与自动化工程学院
过程控制系统
第三章单回路控制系统
液位控制系统的示例
? 当系统受到外界扰动的影响时 为使被控变量（液位）与设定值保持一致； 检测被控变量，并与设定值比较得到偏差； 按一定控制规律对偏差运算； 输出信号驱动操纵变量（流量）； 最终使被控变量恢复到设定值；
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第三章单回路控制系统
闭环系统模型
首先我们需要了解什么 是闭环系统，了解综合系统 的生产和控制过程是怎样实 现的。
传热设备
蓄水漕
加热器
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第三章单回路控制系统
3.1 单回路控制系统的结构与组成
简单控制系统是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、 一个控制阀、一个被控对象所构成的单闭环控制系统，因此也 称为单回路控制系统。
? 变送器检测温度。 ? 控制器对偏差运算。 ? 执行器改变操纵变量。
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第三Βιβλιοθήκη Baidu单回路控制系统
控制系统的有关术语
?箭头表示信号流向，不是物流和能量流。 ? 各环节增益的正负根据稳态条件下输出增量与输入增量之比确定。该环 节输入增加时，输出增加，增益为正；输出减少，增益为负。 ? 常用执行器、被控对象和检测变送环节组成广义对象，用 G0(s)表示。
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第三章单回路控制系统
闭环系统模型
传递函数 Gc(s)：控制器 Gv (s) ：阀 Gp (s) ：反馈过程 Gs (s)：传感器 Gd (s) ：扰动过程
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变量 CV(s)：被控变量 CVm(s)： CV(s)的测量值 D(s) ：扰动 E(s)：偏差 MV(s)：控制变量（操纵变量） SP(s)：设定值
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第三章单回路控制系统
控制系统的有关术语
? 控制通道：操纵变量到被控变量的通道。 扰动通道：扰动变量到被控变量的通道。
? 扰动影响被控变量或设定变化时，通过控制通道调节。 改变操纵变量，克服扰动对被控变量的影响或跟随设定变化。
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过程控制系统
实际
第三章单回路控制系统
在过程系统中有许多因素影响安全、可靠、精确、动态性和成本。 工程设计者必须要明确这些细节。
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第三章单回路控制系统
? 定值控制系统：设定值固定的控制系统。 随动控制系统：被控变量跟随设定值变化的控制系统。 采样控制系统：包含采样开关的控制系统。如，计算机控制系统。
? 常将检测变送环节表示为 1，检测变送与被控对象合并考虑。 ? 尽可能选择直接被控变量，少用间接被控变量。
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概念
第三章单回路控制系统
通过过程和装置的示意图可以得到传感器的位置、测量的变量、相 关的执行机构（如：阀）和执行机构的位置。
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第三章单回路控制系统
单回路控制系统
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第三章单回路控制系统
通过学习，我们可以得 到以下收获：
? 单回路控制系统的结构与组成 ? 控制、被控变量及控制参数的选择 ? 控制系统执行、传感与变送机构 ? 控制器设计与控制规律的选择 ? 单回路控制系统的调试与参数整定 ? 应用举例
? 变送器检测液位。 ? 控制器对偏差运算。 ? 执行器改变操纵变量。
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第三章单回路控制系统
压力控制系统的示例
? 当系统受到外界扰动的影响时 为使被控变量（压力）与设定值保持一致； 检测被控变量，并与设定值比较得到偏差； 按一定控制规律对偏差运算。 输出信号驱动操纵变量（流量）。 最终使被控变量恢复到设定值。
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第三章单回路控制系统
闭环系统模型
我们可以通过许多方法实现反馈 无控制：系统响应所有的输入，任意“漂移” 手动控制： 依靠人观察测量值，并引入补偿，系统的调节依 赖于人。 开关控制： 控制（操纵）变量只有两种状态，结果可能导致 系统的振荡。 连续自动控制： 通过对被控变量与期望值的偏差的自动调整 实现控制。 紧急控制： 当紧急状态发生时，将执行极端的作用（停机）。
? 变送器检测压力 ? 控制器对偏差运算。 ? 执行器改变操纵变量。
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第三章单回路控制系统
温度控制系统的示例
? 当系统受到外界扰动的影响时 为使被控变量（温度）与设定值保持一致； 检测被控变量，并与设定值比较得到偏差； 按一定控制规律对偏差运算。 输出信号驱动操纵变量（流量）。 最终使被控变量恢复到设定值。