5-1 反馈控制系统组成

§5-1 反馈控制系统的组成
1．被控对象：指被控制的机器或设备（如淡水冷却器） 被控量：控制系统的输出量 即所控制的运行参数，如冷却水温度。
2．测量单元：检测被控量的实际大小和变化， 并将其转化为统一的标准信号
组成：传感器+变送器 如： ◆温度传感器+温度变送器 用于冷却水温度控制系统 ◆水位发讯器（参考水罐）+差压变送器， 用于锅炉水位自动控系统。
反馈控制系统一定是闭环系统。 无反馈回路的系统称为开环系统，它不能对被控对象进行 自动控制。 一般按偏差控制运行参数的系统必为负反馈系统。
三。 反馈控制系统的工作过程
扰动
e 调节器 p 执行机构
被控对象
r
显示单元
测量单元 （反馈环节）
控制系统动态过程的概念
1、稳态 系统输出量不随时间变化
而是稳定在给定值上或给定 值附近的状态称为稳态。
2、动态
系统从受到扰动开始到被控量稳定 在新稳态值，达到新的平衡状态的过 程称为动态过程，又称过渡过程。
四、评价反馈控制系统品质的指标
1、稳定性指标：衰减te率smaxφ和振荡tr 次 数N
p
tp
ts
2、精确性指标：最大动态偏差、静态偏差 和超调量 σ
3、快速性指标：过渡过程时间 、上升时 间 和峰值时间
◆信号传递具有单向性。 2．扰动：引起被控量变化的因素（即控制对象的输入量）。
分以下两类： ★ 外部扰动：外部作用于被对象上的干扰因素。
如引起锅炉水位变化的锅炉负荷。 ★内部扰动：系统内部的控制作用（即执行机构的
输出）施加于对象上，如锅炉给水 调节阀的开度变化。
3．闭环系统 封闭的控制回路
4．反馈：系统的输出量对系统的输入量产生的影响。 ★正反馈：反馈能加强闭环系统的输入效应，即使偏差e↑ ★负反馈：反馈能减弱闭环系统的输入效应，即使偏差e↓。
y
r
y1
来自百度文库
y3
Tp
T
TS
C
y(∞) t
3.快速性指标 （1）过渡过程时间
控制系统受到扰动开始到被控制量重新下来 所需的时间
（2）上升时间
在衰减振荡中，被控制量从初始平衡状态第 一次达到新稳态值所需的时间
（3）峰值时间
在衰减振荡中，被控制量从初始平衡状态达 到第一个波峰峰值所需的时间
1、稳定性指标：衰减率φ和振荡次数N
衰减率是指在衰减振荡中，第一个波峰幅值与第二个同向 波峰幅值的差值与第一个波峰幅值之比。
振荡次数N是指在衰减振荡中，被控量的振荡次数。 理想值： φ：0.75～0.9 ；衰减比：4：1 ；振荡次数：2～
3
( y1 y ) ( y3 y ) y1 y
4．执行机构：调节器的控制信号→执行机构→改变进入被控 对象物质或能量流，以减小偏差。
种类 气动系统：气动薄膜调节阀或气动活塞。 电动系统：可逆转伺服电机或三相交流伺服电机。
5．其他辅助设备 ◆显示单元（显示测量值或给定值）； ◆气源装置和定值器 ◆稳压电源
二、反馈控制系统的传递框图
1．环节：满足以下几个条件： ◆有输入和输出量； ◆输出量的变化取决于输入量的变化和环节的特性，输出不 影响输入；
3．调节单元（调节器）：具有比较、放大、判断决策与发 出指令功能的，具有一定调节规律。
调节器一般有两输入量： 运行参数所希望控制的最佳值——给定值r（给定信号） 测量单元送出的被控量实际值——测量值z（反馈信号） 偏差值：被控量的测量值离开给定值的数量。
e>0，z<r——正偏差； e<0，z>r——负偏差； e=0，z=r——无偏差。
ts
2、精确性指标：最大动态偏差、静态偏差、超调 量
最大动态偏差 衰减振荡中第一个波峰的峰值
静态偏差
被控量 新(y1 稳yy1)态 (yy3值 y与) 给定值之间的差值
超调量 σϬᵟᵟ 第一个波峰减去新稳态值与新稳 态值之比的百分数（给yy13 定yyts 值改变）
轮机自动化基础
轮机自动化
第五章船舶反馈控制系统基础 第一节 反馈控制系统的基本概念
含义：利用控制装置使被控 感温元件
对象按人的预定要求自动运行。
反馈控制系统的组成(三管)
主
机
由四个基本单元组成：

控制对象

测量单元

调节单元
三通调节阀

执行机构
调 节 器
M
执行电机
冷却器
图1-1-1 汽缸冷却水温度控制原理