过程控制系统优秀课件
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是衡量控制系统控制准确性的稳态指标。是指被控变量 的设定值x与过渡过程终了时的新稳态值 y（∞） 之差，用C表示。
C=x—y（∞）
4．振荡周期T（或振荡频率f）
是衡量控制系统控制速度的品质指标。将过渡 过程曲线相邻两波峰之间的时间称作振荡周期， 用T表示。其倒数称为工作频率，用f表示。
四、控制对象的特性
检测对象
检测环节
现场（一次表）
转换处理环节 变送器或传感器
显示环节 控制室（二次表）
（二）按显示地点不同分类
远传显示的自动检测系统
（1）非统一信号的远传显示自动检测系统
（2）统一信号的远传显示自动检测系统
第二节 自动控制系统概述
一、自动控制系统的组成
一、自动控制系统的组成
被控变量y——是指需要控制的工艺变量。 设定值x——是被控变量的希望值。 偏差e——是指设定值与被控变量的测量值之差。 操纵变量q——是由控制器操纵，用于控制被控变量的
（1）是用被控变量偏离设定值的最大程度来描述， 即最大偏差，用图A表示。
（2）用被控变量偏离新稳态值C的最大程度来描 述，即超调量，用图B表示。
2．衰减比n 是衡量控制系统稳定性的一个动态指标。它是 指过渡过程曲线同方向相邻两个峰值之比。一 般认为，衰减比为4:1至10:1为宜。
n B B
3．余差C
K0↑ → 控制作用↑(多种控制手段 ) Kf ↑ → 干扰影响↑(多种扰动 )
四、控制对象的特性
2．时间常数T 时间常数是反映对象在输入变量作用下，被控 变量变化快慢的一个参数。时间常数越大，在 阶跃输入作用下，被控变量变化得越慢，达到 新的稳态值所需的时间就越长。
四、控制对象的特性
3．滞后时间τ
三、自动控制系统的过渡过程和品质指标
（一）控制系统的过渡过程
系统的静态 :被控变量不随时间变化的稳定状态 称为系统的静态。
系统的动态 :把被控变量随时间变化的不稳定状 态称为系统的动态。
控制系统的过渡过程 :把被控变量从受扰动影响 开始，到控制系统将其调回到新的稳定状态为 止的变化过程称为控制系统的过渡过程，即系 统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的中 间过程。
对象特性 ：是指对象在输入信号作用下，其输 出变量（即被控变量）随时间变化的特性。通 常，对象可以看作有两种输入，即操纵变量的 输入信号和外界扰动信号。 操纵变量对被控变量的作用途径称为控制通道。 扰动信号对被控变量的作用途径称为扰动通道。
四、控制对象的特性
1．放大系数K
放大系数是指输出信号（被控变量）的变化量与引起该 变化的阶跃输入信号（操纵变量的变化量或扰动信号的 变化量）的比值。其中与前者的比值称为控制通道的放 大系数，用K0表示；而与后者的比值称为扰动通道的 放大系数，用Kf表示。
检测对象
检测环节
转换处理环节
显示环节
图2-1 就地显示的自动检测系统组成框图
（二）按显示地点不同分类
远传显示的自动检测系统
这种检测系统的检测环节（检测仪表）在现场，而显示环节 （显示仪表）则安装在控制室（通常称现场仪表为一次表，控 制室仪表为二次表），而转换处理环节可以是输出统一标准信 号的变送器也可以是输出非统一标准信号的器。
二、自动控制系统的种类
2．按设定值的情况不同 （1）定值控制系统 是指设定值恒定的控制系统。其基本任务是克服扰动 对被控变量的影响，使被控变量保持在设定值。
（2）随动控制系统 也称自动跟踪系统。这类系统的特点是设定值不断地 变化，而且这种变化是随机的、不可预知的。随动系 统的主要任务是使被控变量能尽快地、准确地跟踪设 定值的变化。
（3）程序控制系统 其设定值也是变化的，但它是时间的已知函数，即设 定值按人规定的时间程序变化。
3.按被控变量来分类
压力控制系统 液位控制系统 流量控制系统 温度控制系统
成分控制系统
5.从控制系统构成的复杂程度
复杂控制系统 简单控制系统
4.按控制器所具有的控制规律来分类
比例控制系统 比例积分控制系统 比例积分微分控制系统
名称
y
等幅振荡
y
发散振荡
y
衰减振荡
y
发散收敛
y
单调发散
五种过渡过程
Fra Baidu bibliotek特性
t
振幅小时可取
t
不可取
t
理想状态
余差 c t
均匀控制采用
t
不可取
三、自动控制系统的过渡过程和品质指标
（二）控制系统的品质指标（针对定值系统）
振荡周期
超调量 n B
B
最大偏差 超调量
余差
1．最大偏差A（或超调量B） 是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标。
滞后是指对象的输出变化落后于输入变化的现象。 滞后时间就是描述对象滞后现象的动态参数。
纯滞后时间τ0（纯滞后是由距离与速度引起的滞后） 容量滞后时间τC（容量滞后是多容对象的固有属性，
对象的容量个数越多，其容量滞后就越大）。
执行器——也叫控制阀。作用是接受控制器送来的信 号，相应地去改变操纵变量。
二、自动控制系统的种类
1．按控制系统的基本结构
（1）闭环控制系统 控制作用会影响到输出（被控变量），而测量、变 送器又将这个输出送回到控制系统的输入端。这样 控制系统就形成了一个闭合的环路，称闭环控制系 统。
（2）开环控制系统 若系统的输出信号不反馈到输入端，也就不能形成 闭合回路，这样的系统就称为开环控制系统。
物理量。 扰动f——除操纵变量外，作用于过程并引起被控变量
变化的因素。
一、自动控制系统的组成
对象——指需要控制其工艺变量的工业过程、设备或 装置。
检测元件和变送器——其作用是把被控变量转化为测 量值。
比较机构——作用是将设定值与测量值比较并产生偏 差；
控制器——作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按预定的控制规律实施控制作用。
过程控制系统
第一节 自动检测系统
一、自动检测系统的组成
检测对象 检测环节 信号转换处理环节 显示环节
二、自动检测系统的种类
（一）按被检测的变量不同分类
物位检测系统 温度检测系统 压力检测系统 流量检测系统 成分检测系统
（二）按显示地点不同分类
1．就地显示的自动检测系统
这种检测系统的检测环节与信号转换处理环节及显示环节一般 是合为一体的，即构成了一块就地显示仪表，由这种就地显示 仪表与检测对象一起构成的就是就地显示的自动检测系统。
C=x—y（∞）
4．振荡周期T（或振荡频率f）
是衡量控制系统控制速度的品质指标。将过渡 过程曲线相邻两波峰之间的时间称作振荡周期， 用T表示。其倒数称为工作频率，用f表示。
四、控制对象的特性
检测对象
检测环节
现场（一次表）
转换处理环节 变送器或传感器
显示环节 控制室（二次表）
（二）按显示地点不同分类
远传显示的自动检测系统
（1）非统一信号的远传显示自动检测系统
（2）统一信号的远传显示自动检测系统
第二节 自动控制系统概述
一、自动控制系统的组成
一、自动控制系统的组成
被控变量y——是指需要控制的工艺变量。 设定值x——是被控变量的希望值。 偏差e——是指设定值与被控变量的测量值之差。 操纵变量q——是由控制器操纵，用于控制被控变量的
（1）是用被控变量偏离设定值的最大程度来描述， 即最大偏差，用图A表示。
（2）用被控变量偏离新稳态值C的最大程度来描 述，即超调量，用图B表示。
2．衰减比n 是衡量控制系统稳定性的一个动态指标。它是 指过渡过程曲线同方向相邻两个峰值之比。一 般认为，衰减比为4:1至10:1为宜。
n B B
3．余差C
K0↑ → 控制作用↑(多种控制手段 ) Kf ↑ → 干扰影响↑(多种扰动 )
四、控制对象的特性
2．时间常数T 时间常数是反映对象在输入变量作用下，被控 变量变化快慢的一个参数。时间常数越大，在 阶跃输入作用下，被控变量变化得越慢，达到 新的稳态值所需的时间就越长。
四、控制对象的特性
3．滞后时间τ
三、自动控制系统的过渡过程和品质指标
（一）控制系统的过渡过程
系统的静态 :被控变量不随时间变化的稳定状态 称为系统的静态。
系统的动态 :把被控变量随时间变化的不稳定状 态称为系统的动态。
控制系统的过渡过程 :把被控变量从受扰动影响 开始，到控制系统将其调回到新的稳定状态为 止的变化过程称为控制系统的过渡过程，即系 统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的中 间过程。
对象特性 ：是指对象在输入信号作用下，其输 出变量（即被控变量）随时间变化的特性。通 常，对象可以看作有两种输入，即操纵变量的 输入信号和外界扰动信号。 操纵变量对被控变量的作用途径称为控制通道。 扰动信号对被控变量的作用途径称为扰动通道。
四、控制对象的特性
1．放大系数K
放大系数是指输出信号（被控变量）的变化量与引起该 变化的阶跃输入信号（操纵变量的变化量或扰动信号的 变化量）的比值。其中与前者的比值称为控制通道的放 大系数，用K0表示；而与后者的比值称为扰动通道的 放大系数，用Kf表示。
检测对象
检测环节
转换处理环节
显示环节
图2-1 就地显示的自动检测系统组成框图
（二）按显示地点不同分类
远传显示的自动检测系统
这种检测系统的检测环节（检测仪表）在现场，而显示环节 （显示仪表）则安装在控制室（通常称现场仪表为一次表，控 制室仪表为二次表），而转换处理环节可以是输出统一标准信 号的变送器也可以是输出非统一标准信号的器。
二、自动控制系统的种类
2．按设定值的情况不同 （1）定值控制系统 是指设定值恒定的控制系统。其基本任务是克服扰动 对被控变量的影响，使被控变量保持在设定值。
（2）随动控制系统 也称自动跟踪系统。这类系统的特点是设定值不断地 变化，而且这种变化是随机的、不可预知的。随动系 统的主要任务是使被控变量能尽快地、准确地跟踪设 定值的变化。
（3）程序控制系统 其设定值也是变化的，但它是时间的已知函数，即设 定值按人规定的时间程序变化。
3.按被控变量来分类
压力控制系统 液位控制系统 流量控制系统 温度控制系统
成分控制系统
5.从控制系统构成的复杂程度
复杂控制系统 简单控制系统
4.按控制器所具有的控制规律来分类
比例控制系统 比例积分控制系统 比例积分微分控制系统
名称
y
等幅振荡
y
发散振荡
y
衰减振荡
y
发散收敛
y
单调发散
五种过渡过程
Fra Baidu bibliotek特性
t
振幅小时可取
t
不可取
t
理想状态
余差 c t
均匀控制采用
t
不可取
三、自动控制系统的过渡过程和品质指标
（二）控制系统的品质指标（针对定值系统）
振荡周期
超调量 n B
B
最大偏差 超调量
余差
1．最大偏差A（或超调量B） 是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标。
滞后是指对象的输出变化落后于输入变化的现象。 滞后时间就是描述对象滞后现象的动态参数。
纯滞后时间τ0（纯滞后是由距离与速度引起的滞后） 容量滞后时间τC（容量滞后是多容对象的固有属性，
对象的容量个数越多，其容量滞后就越大）。
执行器——也叫控制阀。作用是接受控制器送来的信 号，相应地去改变操纵变量。
二、自动控制系统的种类
1．按控制系统的基本结构
（1）闭环控制系统 控制作用会影响到输出（被控变量），而测量、变 送器又将这个输出送回到控制系统的输入端。这样 控制系统就形成了一个闭合的环路，称闭环控制系 统。
（2）开环控制系统 若系统的输出信号不反馈到输入端，也就不能形成 闭合回路，这样的系统就称为开环控制系统。
物理量。 扰动f——除操纵变量外，作用于过程并引起被控变量
变化的因素。
一、自动控制系统的组成
对象——指需要控制其工艺变量的工业过程、设备或 装置。
检测元件和变送器——其作用是把被控变量转化为测 量值。
比较机构——作用是将设定值与测量值比较并产生偏 差；
控制器——作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按预定的控制规律实施控制作用。
过程控制系统
第一节 自动检测系统
一、自动检测系统的组成
检测对象 检测环节 信号转换处理环节 显示环节
二、自动检测系统的种类
（一）按被检测的变量不同分类
物位检测系统 温度检测系统 压力检测系统 流量检测系统 成分检测系统
（二）按显示地点不同分类
1．就地显示的自动检测系统
这种检测系统的检测环节与信号转换处理环节及显示环节一般 是合为一体的，即构成了一块就地显示仪表，由这种就地显示 仪表与检测对象一起构成的就是就地显示的自动检测系统。