第一章 反馈控制系统实例
TERM1P1
在机舱中所要控制的运行参数很多,
各控制系统的控制任务和结构形式 可能不同,但它们的组成单元及工作
过程基本相同。
一、柴油机 气缸冷却水温度的控制过程
把柴油机气缸冷却水温度控制在最佳 值上是保证柴油机安全、可靠和高效率运
行的重要因素之一。
1. 手动控制过程
眼
主 机
淡水泵 三通阀
脑
手
海水入口
海水出口
冷却器
理和特性,以及反馈控制过渡过程
的特点,掌握正确的使用和管理反 馈控制系统所应注意的问题。
第一章
反馈控制系统的基本概念
第一节 反馈控制系统的组成 第二节 反馈控制系统的动态过程
反馈控制系统的基本概念
反馈控制系统是将各种运行 参数如温度、压力、液位、粘度、 流量等控制在最佳值上。
反馈控制系统的基本概念
改变调节阀的开度也就是通过改变流入控制对象
的物质或能量流量来控制被控量的变化。
例如:在气缸冷却水温度控制系统中,淡水冷却
器是控制对象,冷却水温度是被控量。
2). 测量单元
测量单元用来测量被控量的实际值。
把被控量的实际值称为测量值,用Z表 示。测量单元把被控量的测量值检测 下来,并转变成统一的标准信号。
※ 减压阀、定值器 ※ 稳压电源
二、反馈控制系统的传递方框图
为了清楚地表明各单元在控制系统中的地位
和作用,以及各单元之间的信号传递关系,可
以不考虑各单元的具体结构形式和特点,而把 每个单元都抽象成一个方框,各方框之间用带 箭头的信号线连接起来,就构成了反馈控制系 统的传递方框图。
反馈控制系统的传递方框图
的信号线表示输出量。
1. 环 节
信号传递的单向性:输入量 的变化与环节的特性决定输出量 的变化 ,而输出量的变化不影响
第一章控制系统的基本概念
1.给定元件 主要用于产生给定信号或输入信号。例如,图1.2中电位计 里的可变电阻。 2.反馈元件 它测量被控制量或输出量,产生主反馈信号。一般,为了便 于传输,主反馈信号多为电信号。因此,反馈元件通常是一些用 电量来测量非电量的元件。 必须指出,在机械、液压、气动、机电、电机等系统中存在 着内在反馈。这是一种没有专设反馈元件的信息反馈,是系统内 部各参数相互作用而产生的反馈信息流,如作用力与反作用力之 间形成的直接反馈。内在反馈回路由系统动力学特性确定,它所 构成的闭环系统是一个动力学系统。 3.比较元件 用来接收输入信号和反馈信号并进行比较,产生反映两者差 值的偏差信号。例如,图1.2中的电位计。
准确地复现控制信号
的变化规律(此即伺
服的含义)。控制指
令可以由操作者根据
需要随时发出,也可
以由目标物或相应的 测量装置发出。
图1.7 液压仿形车床工作原理图
图1.7所示为液压仿形车床工作原理图。当阀心8处于图示中 间位置时,没有压力油进入液压缸前后两腔,液压缸不动。当阀 心偏离中位,例如向前伸出时,节流口2、4保持关闭,节流口1、 3打开,压力油经节流口3进入液压缸前腔,而其后腔的油液经 节流口1流回油箱,缸体带动刀具向前运动;同样,当阀心偏离 中位向后收缩时,节流口1、3关闭,2、4打开,压力油经节流 口2进入液压缸后腔,而缸前腔的油液则经节流口4流回油箱, 缸体带动刀具向后运动。图中,液压缸缸体和控制阀阀体连成一 体,形成液压缸运动的负反馈,使液压缸缸体与阀心的运动距离 和方向始终保持一致,所以液压缸缸体(刀具)完全跟随阀心 (触销8)运动。因此,这是一个随动(伺服)系统。
若参数配置不当,很容易引起振荡, 由11台小型电动机驱动
《控制理论CAI教程》答案
k
Pk Δk
而信号流程图的特征式Δ Δ=1-(所有不同回路的增益之和)
+(每两个互不接触回路增益乘积之和)
-(每三个互不接触回路增益乘积之和)
第二章 控制系统的数学模型
2.7
1.初始条件为0时,H
(s)
=
s2
1 + 3s
+1
=
C(s) R(s)
现s2c(s) − sc(0) − c' (0) + 3sc(s) − 3c(0) + c(s) = R(s)
5−3 5 2
2.ess = 6
第二章 控制系统的数学模型
习题练习
Z1
Uc1
C1
+
Ui
R1
_
L
+ i
R2 Uo Z2
Uc2
C2 _
(1) 列出系统的微分方程; (2) 确定其传递函数 (系统初值为零)
解:由基尔霍夫电压、电流 定律的系统微分方程:
ui
=
uc1
+
L
di dt
+
R2i
+ uc2
i
=
C1
第二章 控制系统的数学模型
2-2 (a) C
R
-
R
+ ui
R uo
ui + ui − uo = 0 R R+ 1
Cs
传递函数G = uo 而非 ui
ui
uo
第二章 控制系统的数学模型
2-2 (b)
2R u3 2R
R ui R
C -
+
uo
ui + u3 = 0 R 2R
轮机自动化控制讲座-第一章反馈控制系统实例
返回最近
F反 l
3
l 2
l 1
p2
p 1
气源 Fig.1-4-7
单
杠
杆
差
V
压
变
送
p出
器 工
作
原
理
图
返回最近
Fig.1-4-8
双 杠 杆 差 压 变 送 器 受 力 分 析 图
q'反 l4 l3
p出
p2
q反
量程 支点
l2
l1 p1
返回最近
2.迁移原理 Fig.1-4-9
第一章 反馈控制系统实例
第一节 柴油机汽缸冷却水温度自动控制系统 第二节 VAF型燃油粘度控制系统 第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统 第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制 第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制
返回目录
第一节 柴油机冷却水温度控制系统
感温元件
主
调
机
节
器
感温元件
主
调
机
节
器
理 图 13-膜盒
ST
4-顶针架 3-顶针 2-迁移螺钉 1-放大器
气源
输 20-琐紧螺钉
出
19-反馈波纹管
18-量程调节指点
17-底版
16-密封簧片
15-紧固螺母 14-正压室 返回最近
气源
p出 p2
Fig.1-4-5
双
杠
杆
差
压
变
送
器
工
作
原
p
理
1
图
返回最近
Fig.1-4-6
测 量 部 分 结 构 原 理 图
三、VCU-160粘度控制器
《反馈控制原理》课件
系统复杂性与可维护性
总结词
随着反馈控制系统变得越来越复杂,系统的可维护性和可靠性成为亟待解决的问题。
详细描述
随着系统规模的扩大和组件的增多,反馈控制系统的复杂性也随之增加,这给系统的维护和故障排查 带来了挑战。为了提高系统的可靠性和稳定性,需要加强系统的可维护性和故障预防措施,同时优化 系统架构和组件之间的交互方式。
STEP 02
STEP 01
稳定性的分类
稳定性的定义
如果一个系统受到扰动后 能够回到原来的平衡状态 ,则称该系统是稳定的。
STEP 03
稳定性判据
常用的稳定性判据有劳斯 判据、赫尔维茨判据和奈 奎斯特判据等。
根据系统响应的不同,稳 定性可以分为线性稳定性 和非线性稳定性。
动态响应分析
动态响应的定义
系统在输入信号的作用下,从初始状态变化到最终状 态的过程称为动态响应。
动态响应的分类
根据系统响应的快慢,动态响应可以分为瞬态响应和 稳态响应。
动态响应的性能指标
常用的性能指标有超调量、调节时间和稳态误差等。
误差分析
01
02
03
误差的定义
实际输出与期望输出之间 的差值称为误差。
误差的分类
根据误差的性质,误差可 以分为随机误差和系统误 差。
反馈控制概念
反馈控制原理的核心在于通过不断获取系统的状态信息,与期望状态进行比较,并采取 相应的调整措施,以实现系统的稳定和性能优化。
反馈控制的重要性
提高系统稳定性
通过反馈控制,系统能够 及时发现并纠正偏差,提 高系统的稳定性和可靠性 。
优化系统性能
通过反馈控制,系统能够 不断调整自身状态,以适 应外部环境变化,提高系 统性能和效率。
第一章 反馈控制原理
第一章 反馈控制原理
+ + E + _
+
电位器
电 压 _ 放大器
功 率 放大器
n
Mc
_
电动机
+
负载
_
测速发电机
设上述系统原已在某个给定电压 ug 相对于的转速 n 状态下运 行,若一旦受到某些干扰(如负载转矩突然增大)而引起转速 下降时,系统就会自动地产生调整过程
第一章 反馈控制原理
闭环控制的优点——抑制扰动能力强,与开环控制 相比,对参数变化不敏感,并能获得满意的动态特性和 控制精度。 闭环控制的缺点——但是引入反馈增加了系统的复 杂性,如果闭环系统参数的选取不适当,系统可能会产 生振荡,甚至系统失稳而无法正常工作,这是自动控制 理论和系统设计必须解决的重要问题。
奠定基础20世纪经典控制论3040年代奈奎斯特提出系统稳定性的频率判据奈氏图奈氏判据从时域分析转到频域分析1940年伯德在频率法中引入对数坐标系伯德图1942年哈里斯引入传递函数概念1948年伊万恩提出根轨迹分析方法1949年英国人维纳在火炮控制中发现了反馈的概念出版了控制关于在动物和机器中控制和通讯的科学发现了控制论是信息反馈与控制三个基本要素奠定了控制论的基础50年代中期添加了非线性系统理论和离散控制理论形成了完整的理论体系
自动控制理论主要研究闭环控制系统
第一章 反馈控制原理
三、自动控制系统的基本组成
1、组成
r (t )
扰动 给定 元件
+
比较 环节 偏差 信号e
参考输入
-
串联 校正元件
+ -
放大 元件
执行 元件
被控 对象
c(t )
输出量
主 反 馈 信 号
单回路反馈控制系统
第一篇过程控制系统第一章单回路反馈控制系统简称:单回路控制系统、简单控制系统在所有反馈控制系统中,单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。
在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统(70%)。
研究单回路系统的分析和设计方法,是研究复杂控制系统的基础。
1.1 单回路系统的结构组成一、系统的组成举例:如图所示的水槽,流入量F1、流出量F2,为了控制水槽的液位L不变,选择相应的变送器、控制器、控制阀,并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-2 水槽液位控制系统注:LC表示液位控制器,sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭,控制器为反作用。
偏差:测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时,偏差为正,反之为负。
第一种情况(初始状态:平衡状态F1=F2)入口阀突然开大→ F1>F2 → L↑ → 正偏差→ 输出减小→ 控制阀↑ → F2 ↑→ L↓→F1=F2→ 系统达到新的平衡 入口阀突然开小→ F1<F2→L ↓ → 负偏差→ 输出增大→ 控制阀↓ → F2 ↓→ L ↑ → F1=F2 → 系统达到新的平衡第二种情况初始状态:平衡状态F1=F2) 出口阀突然开大→F2>F1→L ↓→ 负偏差→输出增大→控制阀↓→F2↓→ L↑→ F1=F2→系统达到新的平衡出口阀突然关小→ F1>F2 → L ↑ → 正偏差→ 输出减小→ 控制阀↑ → F2 ↑ → L ↓ → F1=F2→系统达到新的平衡3单回路控制系统方框图R(S):给定值的拉氏变换式Gc(S):控制器传递函数X(S):测量值的拉氏变换式Gv(S):控制阀传递函数E(S):偏差的拉氏变换式Gm(S) 变送器传递函数U(S):控制信号的拉氏变换式Go(S):对象控制通道的传函Q(S):操纵变量的拉氏变换式Gf(S):对象扰动通道的传函Y(S):被控变量的拉氏变换式F(S):扰动信号的拉氏变换式几点说明:(1)图中的各个信号值都是增量初始状态为零;图中箭头表示的是信号流向,而不是物料或能量的流向。
第一章 反馈控制系统的概念(本)
5 在反馈控制系统中,调节单元根据________的大小和方向,输出一个控制信号。 A.给定位 B.偏差 C.测量值 D.扰动量
6 在反馈控制系统中,设定值如果按照某一函数规律变化,则称为________。 A. 定值控制 B. 程序控制 C.随动控制 D.函数控制
7 在反馈控制系统中,执行机构的输入是________。 A.被控参数的实际信号 C.被控参数的偏差信号 B. 调节器的输出信号 D.被控参数的给定信号
过渡过程 : transient:指自动控制系统在动态中被控量随时间的变化过程。 或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。 y
t 平衡状态 平衡 状态 过渡过程
自动控制系统过渡过程曲线
二.控制系统的典型输入信号 为便于系统分析,定义几种常见的系统输入信号:
( 1)阶跃输入: ( 2)速度输入 :
( 3)加速度输入:
( 4)脉冲输入:
( 5)正弦输入: 其中,阶跃输入对系统的工作最为不利。
r(t) R 0 r(t)
r(t)
Rt
t
0 r(t)
t
½ Rt2
0
0
t
t
r(t) 1/h 0 h t 单位脉冲函数
h→0
r(t)
r(t)→∞
0
t
h→0时,称为理想的单 位脉冲函数,记作δ(t)。
三. 评定控制系统动态过程品质的指标
四. 反馈控制系统的分类
1.按所用能源分类:气动控制系统和电动控制系统 2.按仪表的结构形式分类:单元组合仪表和基地式仪表 单元组合仪表:各单元分别制成一台独立仪表 基地式仪表 : 各单元组装成一台仪表 3. 按给定值的变化规律分类:
( a)定值控制;(b)程序控制;(c)随动控制。
给排水工程仪表与控制第1章自动控制基础知识
发展与趋势:
发展过程:任务的需要、理论的开拓、技术工具的应用 相互影响、相互推动、相互促进
综合技术:数学、物理、电子、计算机、仪表、水处理、 机械、设备
发展过程
位于几个检测器与一个执行器之间
时代
原始控制 理论(经 验总结)
经典控制 理论
(来自工 程界)
现代控制 理论
(来自数 学家)
时间 十二世纪
1756年
1930’s
任务的需要
航海交通 工业革命 工业应用 系统稳定性
1940’s 需要的领域在拓宽
工业发展需要复杂
1950’s
控制系统
1960’s 航空、航天、军事
1970’s
工业发展 军事发展 简单-复杂-多变
水处理过程控制存在问题
研究过程: (1) 注重工艺工况研究,基础研究不够 (2) 研究精度不足,分析连续性差,数据粗糙 (3)自动控制能力差,环境条件变化大
实际工程: (1) 盲目引进,不适国情 (2) 配合不够,建而无用 (3) 维护不力,故障频繁
6
1.1 自动控制的概念和构成 1.1.1 什么是自动控制?
20
(6)恒值控制系统 控制系统的输入量是一个常值,要求被控量也是一个常 值,如果被控量是生产过程的参量时,称为过程控制系统。 系统的重点是克服干扰,研究抗扰动措施。 曝气池DO控制系统; 曝气池MLSS定值控制系统; 出水COD、氨氮、TP等控制系统; 沉淀池浊度、滤池出水浊度控制系统; 出厂水余氯、压力控制系统等
12
调节器输出P:遵照工艺规律,按一定控制算法,得到的控制 调节作用的电信号或其它信号
生理学 (3)
第三讲机体生理功能的调节一、生理功能的调节方式(一)神经调节●概念:通过神经系统的活动对机体功能进行调节。
基本方式:反射(reflex)。
●反射:在中枢神经系统的参与下,机体对刺激产生的规律性反应。
结构基础:反射弧(reflex arc);组成:感受器、传入神经、中枢、传出神经和效应器;类型:非条件反射和条件反射。
●神经调节的特点:迅速、精确、时间短暂。
例:颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射(负反馈调节)例:脊柱的神经传导活动(二)体液调节●概念:体内的一些细胞能生成并分泌某些特殊的化学物质,后者经由体液运输,到达全身的组织细胞或某些特殊的组织细胞,通过作用于细胞上相应的受体(receptor),对这些细胞的活动进行调节。
●类型:全身性体液调节、局部性体液调节、神经-体液调节●特点:缓慢、弥散、持久神经-体液调节神经细胞直接或间接地调节一些内分泌细胞的作用,使这些内分泌细胞成了反射弧的传出纤维的延长部分,以这种方式发挥的调节作用称为神经-体液调节。
(三)自身调节●概念:环境变化时,器官、组织、细胞不依赖神经或体液调节而产生的适应性反应。
肾血流自身调节:动脉血压在80-180mmHg范围内变动时,肾血流量能保持相对稳定。
脑血流自身调节:动脉血压在60-140mmHg范围内变动时,脑血流量能保持相对稳定。
●特点:调节幅度小,不灵敏,局限。
二、体内的控制系统●人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律。
●从控制论的角度来看,人体内存在数以千计的各种控制系统(control system);甚至在一个细胞内也存在着许多极其精细复杂的控制系统,对细胞的各种功能进行调节。
因此,学者们也应用控制论的概念、原理和方法来认识和分析机体各种功能的调节。
●从控制论的观念来分析,任何控制系统都由控制部分和受控部分组成。
控制系统可分为三大类:非自动控制系统反馈控制系统前馈控制系统(一)非自动控制系统●非自动控制系统是一种“开环”系统。
热工控制系统B思考题与习题
热工控制系统B思考题与习题第一章控制系统概述1. 什么叫自动控制系统?2.自动控制系统主要由哪几部分组成?每一部分的作用是什么?3.控制对象、被控制量、控制量和给定值是如何定义的?请举例说明。
4.自动控制系统的主要分类方法有哪几种?说明各种分类方法的特点,指出各种分类方法所包括的系统是什么?各系统的特点是什么?5.什么叫前馈控制系统?什么叫反馈控制系统?6.什么叫反馈?什么叫负反馈?7、什么叫定值控制系统?对定值控制系统来说,系统的输入量是什么?举例说明日常生活中的定值控制系统。
8.什么叫随动控制系统?对随动控制系统来说,系统的输入量是什么?举例说明日常生活中的随动控制系统。
9.、对一个实际控制系统如何实现负反馈?10.说明汽包锅炉有哪些被控制量?相应的控制量、控制机构有哪些?锅炉运行过程中被控制量可能会受到哪些扰动?11.控制过程的基本形式有哪几种?它们各有什么特点?如何根据控制过程曲线来检验控制系统是否满足基本要求?哪种控制过程的基本形式符合热工控制过程的要求,给出稳定性指标的范围。
12.通常从哪三个方面衡量自动调节系统的工作品质,表示调节系统的工作品质的指标有哪几个?如何兼顾这些指标?13.举出反馈控制系统的实例,指出被控制量、控制量、控制机构、给定值、扰动,画出控制系统的示意图。
14.水位自动控制系统的两种方案如下图所示,在运行中,希望水位高度H维持不变:(1)说明各系统的工作原理。
(2)画出各系统的方框图,并说明控制对象、被控制量、给定值、扰动各是什么?(3)试说明两系统各属于何种结构的控制方式。
(4)当水箱出口水流量q2变化时,各系统能否使水位高度保持不变?试从原理上定性说明。
第二章控制对象的动态特性1.为什么要研究对象动态特性?2.热工控制对象一般有哪几种类型?每种类型的特点是什么?写出相对应的传递函数。
3.热工控制对象的特征参数有哪些?是如何定义的,物理意义是什么?4.写出表示有自平衡能力对象动态特性的两套特征参数和它们之间的关系。
自动控制原理(第一章)
Automatic Control Theory——Basic Concept of Automatic Control Theory——Basic
① 恒值控制系统
系统的输入量是一个常值,要求被控量也等于一个 系统的输入量是一个常值,要求被控量也等于一个 一个常值 常值。 常值。 基本任务:当出现扰动时, 基本任务:当出现扰动时,使得系统的输出量保持 恒定的希望值。 为恒定的希望值。
Automatic Control Theory——Basic Concept of Automatic Control Theory——Basic
1-1 自动控制的基本原理
1) 自动控制技术及其应用 )
控制器 自动控制(Automatic Control)是指在没有人直接参 是指在没有人直接参 自动控制 是指在 的情况下, 机器、 与的情况下,利用外加的设备和装置,使机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数,自动地 按照预定的规律运行。 按照预定的规律运行。
1-2 自动控制系统示例
函数记录仪 飞机-自动驾驶仪系统 飞机 自动驾驶仪系统 电阻炉微型计算机温度控制系统 锅炉液位控制系统
Automatic Control Theory——Basic Concept of Automatic Control Theory——Basic
1-3 自动控制系统的分类
Automatic Control Theory——Basic Concept of Automatic Control Theory——Basic
2)快速性 )
对控制系统过渡过程的时间的要求。 对控制系统过渡过程的时间的要求。
期望 温度
大脑
手 眼睛
调压器
恒温箱
《自动控制原理》第一章-自动控制原理精选全文完整版
● 执行环节: 其作用是产生控制量,直接推动被控对象的 控制量发生变化。如电动机、调节阀门等就是执行元件。
常用的名词术语
1.稳定性
一个控制系统能正常工作的首要条件。 稳定系统:当系统受到外部干扰后,输出会偏离正 常工作状态,但是当干扰消失后,系统能够回复到 原来的工作状态,系统的输出不产生上述等幅振荡、 发散振荡或单调增长运动。
2.动态性能指标
反映控制系统输出信号跟随输入信号的变化情况。 当系统输入信号为阶跃函数时,其输出信号称为 阶跃响应。
时,线性系统的输出量也增大或缩小相同倍数。
即若系统的输入为 r(t) 时,对应的输出为 y(t),则
当输入量为 Kr(t)时,输出量为 Ky(t) 。
(2)非线性系统
● 特点:系统某一环节具有非线性特性,不满足叠加原理。 ● 典型的非线性特性:继电器特性、死区特性、饱和特性、
间隙特性等。
图1-5 典型的非线性特性
对被控对象的控制作用,实现控制任务。
图1-3 闭环控制系统原理框图
Hale Waihona Puke (3)复合控制系统 工作原理:闭环控制与开环控制相结合的一种自动控制系 统。在闭环控制的基础上,附加一个正馈通道,对干扰信 号进行补偿,以达到精确的控制效果。
图1-4 复合控制系统原理框图
2.按系统输入信号分类
(1)恒值控制系统 系统的输入信号是某一恒定的常值,要求系统能够克服 干扰的影响,使输出量在这一常值附近微小变化。
举例:连续生产过程中的恒温、恒压、恒速等自动控制 系统。
第一章 控制系统的基本概念
而能够直接获取的信息是被控变量的测量值。因此,通常把给定 值与测量值的差作为偏差,即 e = y s-y m。在反馈控制系统中, 调节器根据偏差信号的大小去控制操纵变量。 控制信号 u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
1.4 控制系统系统的分类
自动控制系统的分类方法有很多。例如,按被控变量的不同, 可以分为温度控制系统、流量控制系统、压力控制系统、液位控制 系统、成分控制系统等。按调节器的控制规律来分类,可分为比例 控制系统、比例积分控制系统、比例微分控制系统、比例微分积分 控制系统等。但是,在分析自动控制系统的特性时,常常采用下述 几种分类方法。
(3)自动操纵系统 : 这是一种根据预先规定的程序, 自动的对生产设备进行某种周期性操作,极大地减轻操 作人员的繁重或重复性体力劳动的装备。例如,合成氨 造气车间煤气发生炉的操作就是按照程序自动地进行的, 如自动进行吹气、上吹、下吹制气、吹净等步骤,周期 性地接通空气与水蒸气实现自动操纵。 (4)自动控制系统: 利用一些自动控制仪表及装 置,对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节, 使它们在受到外界干扰影响偏离正常状态后,能够自动 地重新回复到规定的范围内,从而保证生产的正常进行。
过程装备控制技术 及应用
过控教研室
前
言
《过程装备控制技术及应用》课程是经全国高等学校化工类及 相关专业教学指导委员会化工装备教学指导组讨论决定,确定为 “过程装备与控制工程”专业的核心课程之一。本专业学生通过该 课程的学习,可以将过程机械、计算机自动测试、控制、自动化等 方面的知识有机地结合在一起,培养学生成为掌握多学科知识与技 能的复合型人才。
比较自动控制与人工控制:在自动控制系统中,测量仪表,控制 仪表,自动调节阀分别代表了人工控制中人的观察,思考和手动操 作,因而大大降低了人的劳动强度;同时由于仪表的信号测量、运 算、传输、动作速度远远高于人的观察,思考和操作过程,因此自 动控制可以满足信号变化速度快,控制要求高的场合 。 1.2.2 控制系统的组成 从上面锅炉汽包水位的自动控制系统中可以看出,一个自动控 制系统主要由两大部分组成:一部分是起控制作用的全套自动控制 系统,它包括测量仪表,变送器,控制仪表以及执行器等;另一部 分是自动控制装置下的生产设备,即被控对象如锅炉、反应器、换 热器等。图1-1(b)中,锅炉、差压便送器、调节器、执行器等 构成了一个完整的自动控制系统。系统各部分的作用如下。 被控对象 :在自动控制系统中,工艺变量需要控制的生产设备 或机器称为被控对象,简称对象。在化工生产中,各种塔器、反应 器、泵、压缩机以及各种容器。贮罐、贮槽、甚至一段输送流体的 管道或复杂塔器(如精馏塔)的某一部分都可以是被控对象。图1 -1的锅炉即为汽包水位控制系统中的被控对象。
第1章反馈控制系统的基础知识PPT课件
例如自动舵的随动操舵系统,其舵角给定 值完全取决于当时的航制系统的动态过程
1、动态过程特点 系统从受到扰动开始到被控量稳定在新稳态值,
系统达到新的平衡状态的过程,也就是被控量随时间 的变化规律,称为动态过程(过渡过程)。
.
17
C.组成一个反馈控制系统,必须有四个最基本的环节,即 控制对象、测量单元、调节单元和执行机构。
.
4
(1)控制对象 控制对象是指所要控制的机器、设备或装
置。把所要控制的运行参数叫做被控量。 在锅炉水位自动控制系统中,锅炉是控制
对象,水位是被控量。 在柴油机冷却水温度自动控制系统中,淡
水冷却器是控制对象,冷却水温度是被控量。 在柴油机转速自动控制系统中,柴油机是
输入端,这个过程叫反馈。 正反馈是指经反馈能加强闭环系统输入效应,
即使偏差e增大。 负反馈是指经反馈能减弱闭环系统输入效应,
即使偏差e减小。
.
13
三、反馈控制系统的分类 按给定值的变化规律分类方法: 1、定值控制系统
系统的给定值是恒定不变的,为某个确 定值,则该系统称为定值控制系统。
例如主锅炉水位与蒸汽压力控制系统, 柴油机气缸冷却水温度控制系统,燃油粘度 控制系统,发电机的原动机转速控制系统等 都属于定值控制系统。
.
6
(3)调节单元
调节单元是指具有各种调节作用规律的调节器。 把运行参数所希望控制的最佳值叫给定值,用 r 表示; 被控量的测量值用 z 表示。把被控量的测量值偏离给 定值的数量叫偏差值,用 e 表示,显然,e = r - z 。
调节器首先接收测量单元送来的被控量的测量信号,
并与被控量的给定值相比较得到偏差信号,再根据偏差
第一章单回路反馈控制系统
过程控制系统及工程
第1章 单回路反馈控制系统
从上页图反应曲线可以看出,对象受到阶跃作用后,被 控变量就发生变化,当 t→∞时,被控变量不再变化而达到 了新的稳态值h(∞),这时上式可得:
h KQ1 或
h K Q1
(1-10)
对于简单水槽对象, K=RS,即放大系数只与出水阀的阻 力有关,当阀的开度一定时,放大系数就是一个常数。
过程控制系统及工程
第1章 单回路反馈控制系统
1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择
●对象特性分析
对于实际过程,影响输出的因素一般不只一个, 因此,实际上都是多输入系统(MIMO)
F1 F2 Fn Y
精馏塔: 影响塔顶成分的有:温度、压力、
进料流量、进料成分等
过程控制系统及工程
第1章 单回路反馈控制系统
第1章 单回路反馈控制系统
第 1章
单回路反馈控制系统
1.1 单回路系统的结构组成 1.2 被控变量的选择 1.3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择 1.4 控制阀的选择 1.5 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法 1.6 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择
1.7 系统的关联及其消除方法
质量指标:塔顶产品的纯度 xD 1、直接测量:选择合适的成分分析仪表 2、间接测量:用间接控制参数进行控制 原因:(1)没有合适的仪表 (2)测量滞后打,控制效果差,达不到质量要求
P
T一定
T
P一定
X D f T , P
0 50 100%
XD 0
50
100%
XD
苯、甲苯百分含量(%)
过程控制系统及工程
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调节器杆系
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调节器表盘
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正作用与反作用
正作用式调节器:当测量输入增加时,输出也增加 反作用式调节器:当测量输入增加时,输出减少。 正作用式→反作用式: (1)喷嘴旋转90℃ (2)M点由左上角→右上角
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调节器与调节阀作用形式的配合 正作用式调节器与气开式调节阀 反作用式调节器与气关式调节阀(优选)
R5
R4
SW1
B
R3
_ C4
R6 C1 +16V C2
R10
TU1 +
R8 W3
R12
R11
W2
R13
_
板
15
, 输
入
与
指
示
电
路
图1-1-3a
SW2
R9
TU2 +
C7
T1
G -16V
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图1-1-3c MRD板,脉冲宽度调制电路 R10
_
+16V
R8
5 R1
R2
TU1 +
D6
R6
R3 C3
R5
第一章 反馈控制系统实例
第一节 柴油机汽缸冷却水温度自动控制系统 第二节 VAF型燃油粘度控制系统 第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统 第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制 第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制
返回目录
第一节 柴油机冷却水温度控制系统
感温元件
主
调
机
节
器
感温元件
主
调
机
节
器
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
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第二节 VAF型燃油粘度控制系统
船舶柴油机,尤其是主机,通常燃用重油。 重油的粘度较大,为便于燃油的输送和雾化, 必须对燃油进行加热,并使其粘度值维持在设 定范围内。
目标:控制柴油机燃油的粘度,使之保 持在最佳喷射粘度值上。
原理:燃油的粘度随温度增加而下降。 方法:改变燃油的加热程度。
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图1-1-4
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图1-1-3d
增温 C1 R1
降温 R2 C2
220V SW
降温
Re2 D2
L1 R3 SW1
Sr1
+16V 增温
Re1
D1
Sr2
R4 L2
F1 D1
SW2
MRP板,主电源电路
F2 +16V
C1
0V
-16V
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+16V
T802
+16V
R7
MRB
R1 R2
10
A
W1
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
一、控制系统的组成、功能及特点 二、测量单元 三、VCU-160粘度控制器
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
一、控制系统的组成、功能及特点 Fig. 1-3-1
特点:P 22
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
图1-1-3b
MRV板,比例微分控制电路
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图1-1-3c MRD板,脉冲宽度调制电路 R10
_
+16V
R8
5 R1
R2
TU1 +
D6
R6
R3 C3
R5
D1 D3
T2
R11 D7 降温
W1
W2 _
C1
R4
-16V -16V
TU2 +
C2 R7
D2 D4
R9
增温 D8 R13
D5 T1
R12
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第二节 VAF型燃油粘度控制系统
四、调节器 立体图 fig.1-2-4 简图 杆系 表盘 PB和Ti的调整 正作用式与反作用式 调节器与调节阀作用形式的配合 手-自动切换
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第二节 VAF型燃油粘度控制系统
比例带调整方法: 比例带调整盘上M点的位置 逆时针→负反馈↑ → 比例带↑ 顺时针→负反馈↓ → 比例带↓
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图1-1-2
组成
调节器 开关组 限位开关 过载保护 三相伺服
马达 三通阀
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MR-Ⅱ型调节器 MR-Ⅱ型调节器是电动基地式仪表,它把测量、 显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一 个控制盒内,设置在集中控制室。
控制盒的组成: 图1-1-4
1. MRB板,输入与指示电路 2. MRV板,比例微分控制电路 3. MRD板,脉冲宽度调制电路 4. MRK板,继电器和开并装置 5. MRP板,主电源电路 6. MRS板,稳压电源电路
二、测量单元
1.EVT-10C 粘度传感器 粘度传感器 Fig. 1-3-2 单片机变送器 Fig. 1-3-3
2.PT 100 温度传感器 Fig. 1-3-4
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
三、VCU-160粘度控制器
1.控制方式和过程 控制方式:温度程序控制、温度定值控 制、粘度定值控制 作用规律:PI控制(由单片机程序实现) 控制方式选择开关:DO、STOP、HFO
D1 D3
T2
R11 D7 降温
W1
W2 _
C1
R4
-16V -16V
TU2 +
C2 R7
D2 D4
R9
增温 D8 R13
D5 T1
R12
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14
15 R1 R14 C1
R5
R8
R13
C2 R2
R3 R4 R7
_ C3 TU1
W2 R10
_ C4
+ R6 W1
R9
TU3 +
R11
5
_ C4
TU2 +
三通调节阀
M
执行电机
冷却器
三通调节阀
M
执行电机
冷却器
图1-1-1 汽缸冷却水温度控制原理
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直接作用式冷却水温度控制
膨胀水柜
冷却器
泵
主 机
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MR-Ⅱ型电动冷却水温度控制系统
一、控制系统的组成及工作过程 图1-1-2 二、电源电路及继电器开关电路 图1-1-3d 三、输入电路和指示电路 图1-1-3a 四、PD控制电路 图1-1-3b 五、脉冲宽度调制电路 图1-1-3c 六、管理要点
第二节 VAF型燃油粘度控制系统
常用燃油粘度控制系统: (1)VAF型燃油粘度控制系统; (2)NAKAKITA型燃油粘度控制
系统; (3)VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统(单片机控制)。 Nhomakorabea返回本节
第二节 VAF型燃油粘度控制系统
一、VAF型燃油粘度控制系统的组成 fig.1-2-1 二、测粘计 fig.1-2-2 三、差压变送器 fig.1-2-3 四、调节器 五、气动调节阀 fig.1-2-6 六、控制系统常见故障分析及管理要点
图1-1-3c MRD板,脉冲宽度调制电路 R10
_
+16V
R8
5 R1
R2
TU1 +
D6
R6
R3 C3
R5
D1 D3
T2
R11 D7 降温
W1
W2 _
C1
R4
-16V -16V
TU2 +
C2 R7
D2 D4
R9
增温 D8 R13
D5 T1
R12
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管理要点
1.面板功能 2.投入使用 3.故障排除通则 4.参数调整