第一章过程控制系统基本概念介绍

特点：有较高的控制精度和较好的适应能力，有很强的抗干 扰能力 ；当系统的惯性滞后和纯滞后较大时，控制作用对 扰动的克服不及时，从而使其控制质量大大降低。
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闭环控制系统分类
分三类: 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

定值控制系统： 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控 制系统称为定值控制系统。 程序控制系统：设定值也是变化的，但它是一个已知的时 间函数，即根据需要按一定时间程序变化。 随动控制系统：设定值不断变化，且事先是不知道的，并 要求系统的输出（被控变量）随之而变化。 注意它们的区别和联系
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图1-1 锅炉汽包水位控制示意图
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二、过程控制系统组成
1、控制系统常用术语（教材P4）
①被控过程（对象）：自动控制系统中，工艺参数需要 控制的生产过程设备或机器。 ②被控变量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数。 ③给定值：工艺参数所要求保持的数值。 ④操纵变量：受控制器操纵，用以克服干扰的影响使被 控变量保持设定值的物料量或能量（流过控制阀介质 的流量）。 ⑤扰动量：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控 变量变化的因素（使被控变量偏离给定值）。 ⑥偏差：测量值与设定值之差。
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§1-1过程控制系统组成和表示形式
一、过程控制系统定义 第一章－1－23分钟.wmv
过程控制：工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制。 过程控制系统：在工业生产中在没有人直接参与的条件下， 工艺参数能自动按照预定的规律变化的控制系统。实例
过程控制的作用：
1、实现最优技术指标，提高产品质量。 2、提高经济效益 3、提高劳动生产率 4、改善劳动条件 5、保护环境
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三、过程控制系统的表示形式
1、方框图
方框图组成：方框 、信号线 、比较点、分支点 作用:见教材P5
扰动量 设定值 偏差 控制 作用 操纵 变量
控制器
测量值
执行器
被控 对象
被控变量
检测元件 变送器 比较点
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图1-2 控制系统方框图
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实例：
图1.3 锅炉汽包水位控制系统方框图
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2、控制系统构成
一个简单的过程控制系统由被控对象、测量变送器、 控制器、执行器四个基本环节所组成。
被控对象是生产过程中被控制的工艺设备或装置； 测量变送器 是把被控变量转化为测量值； 控制器是将设定值与测量信号进行比较获得偏差，按某 种预定的控制规律计算，将计算结果作为控制信号送执 行器。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制 器； 执行器 是接受控制器的控制信号，相应地去改变操纵变 量
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•按扰动进行控制：
（a）原理图
（b）方框图
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图1. 7按扰动控制的开环控制系统
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§1-3过程控制系统的性能指标及要求
一、过程控制系统的静态与动态
静态（定态）：被控变量不随时间而变化的平衡状态。 在这种状态下，系统的输入（设定值和扰动量）及输出 （被控变量）都保持不变，系统内各组成环节都不改变 其原来的状态，其输入、输出信号的变化率为零。 动态：被控变量随时间而变化的不平衡状态，由于输 入的变化，输出随时间变化，其间的关系称为系统的动 态特性。也就是说，从输入开始，经过控制直到再建立 静态，在这段时间中，整个系统的各个环节和变量都处 于变化的过程之中，这种状态称为动态。


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2．反馈概念
反馈——通过测量变送装置将被控变量的测量值送回到系统 的输入端，这种把系统的输出信号直接或经过一些环节引 回到输入端的做法叫做反馈。 负反馈——引回到输入端的信号是减弱输入端作用的称为负 反馈，用“－” 号表示。将被控变量送回输入端并与输入 变量相减。 （重点理解） 正反馈——引回到输入端的信号是增强输入端作用的称为正 反馈，用“＋”号表示。将被控变量送回输入端并与输入 变量相加。
图1.4 锅炉汽包管道及仪表流程图
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图1.5 发酵罐管道及仪表流程图
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§1-2过程控制系统主要类型
按控制系统基本结构形式 -----闭环控制系统和开环控制系统。 重点介绍闭环控制系统
1、闭环控制系统：（视频播放：2－01：49~27）
定义：闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控 制又有反向联系的控制系统；凡是系统的输入端和输出端 之间存在反馈支路，使得输出变量对控制作用有直接影响 的系统。
第一章
过程控制系统的基本概念
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本章主要内容
§1-1过程控制系统组成和表示形式 §1-2过程控制系统主要类型 §1-3过程控制系统的性能指标及要求
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本章教学内容要求
1. 了解过程控制系统的分类及特点； 2. 理解过程控制系统常用的术语概念；能看懂简单的 管道及仪表流程图；控制系统的基本控制要求及质 量指标。 3. 掌握过程控制系统组成及各部分作用，方框图的组 成及绘制； 重点：过程控制系统组成及各部分的功能；方框图绘制； 质量指标。 难点：常用术语的理解；方框图的绘制
绘制方框图时应注意几点：
锅炉汽包 就是被控对象
（1）方框图中每一个方框表示一个具体的实物。 （2）方框之间带箭头的线段表示它们之间的信号联系，与 工艺设备间物料的流向无关。 （3）比较点不是一个独立的元件，而是控制器的一部分。
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2、管道及仪表流程图
定义： 管道及仪表流程图是自控设计的文字代号、图形符号 在工艺流程图上描述生产过程控制的原理图，是控制 系统设计、施工中采用的一种图示形式。是在工艺流 程图的基础上，按其流程顺序，标出相应的测量点、 控制点、控制系统及自动信号与连锁保护系统等。 实例：
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3、开环控制系统
定义：控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系 的控制系统。操纵变量可以通过控制对象去影响被控变量， 但被控变量不会通过控制装置去影响操纵变量。从信号传 递关系上看，未构成闭合回路。 分类 ： • 按设定值进行控制：
图1.6 按设定值控制的开环控制系统