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控制回路_图文_百度文库

归档日期:07-09       文本归类:多回路调节      文章编辑:爱尚语录

  控制回路_机械/仪表_工程科技_专业资料。第一篇 简单控制系统 简单控制系统是由一个被调量、一个控制量而且只用 一个调节器、一个调节阀所组成的一个闭合回路。 在热工过程控制中简单控制系统是最基本的,也是应用 最多的。 扰动 输入量 ?

  第一篇 简单控制系统 简单控制系统是由一个被调量、一个控制量而且只用 一个调节器、一个调节阀所组成的一个闭合回路。 在热工过程控制中简单控制系统是最基本的,也是应用 最多的。 扰动 输入量 ? e 调节器 被控对象 输出量 本篇主要内容 第一章 ? 第二章 ? 第三章 ? 第四章 ? 讲述控制系统的基本概念 讨论热工控制对象的动态特性 主要分析调节器的控制规律的特点 阐述单回路控制系统 第一章 控制系统概述 第一节 概述 生产过程是否正常进行,通常是用一些物理量来表 征的,当这些物理量偏离所希望维持的数值时,就表示 生产过程离开了规定工况,必须加以调节。 因此调节的任务就是使表征生产过程是否正常进行 的这些物理量保持在所希望的数值上。 人工调节 给水调节阀 省煤器 W 给水 h 过热器 D 蒸汽 汽包 水 位 计 水 冷 壁 汽包锅炉给水人工调节示意图 人工/自动 自动调节 给水 w h 蒸汽 D 测量单元 执行单元 调节单元 h0 人工/自动 汽包锅炉给水自动调节示意图 自动调节中的一些常用术语 1.被调量(被控制量)? 表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。 ? 2.给定值? 按生产要求被调量必须维持的希望值。? ? 3.控制对象(被控对象)? 被调节的生产过程或设备称为控制对象。 ? 4.调节机构? 可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节 机构。? ? 5.控制量(调节量)? 由调节机构(阀门、挡板等)改变的流量(或能量),用以 控制被调量的变化。 ? ? ? ? 6.扰动? 引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。 如果扰动不包括在控制回路内部 ( 例外界负荷 ) ,称为外扰。 如果扰动发生在控制回路内部,称为内扰。 由于调节机构开度变化造成的扰动,称为基本扰动。 变更控制器的给定值的扰动称为给定值扰动,也称控制作用 扰动。? 7.控制过程(调节过程)? 原来处于平衡状态的控制对象,一旦受到扰动作用,被调 量就会偏离给定值。要通过自动控制仪表或运行人员的调节 作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程,称为调节过 程。? 8.自动控制系统? 自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来就 构成一个自动控制系统。 第二节 自动控制系统分类 一、按工作原理分类 1.前馈控制系统 2.反馈控制系统 3.前馈 ─ 反馈控制系统(复合控制 系统) 前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统 λ 扰动通道 y 前馈调节器 调节通道 ? “扰动调节”或“扰动补 偿” ? 开环控制系统 ? 优点 ? 缺点 前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统 λ 扰动通道 y 调节机构 调节通道 测量变送 调节器 r ? ? ? ? “按偏差调节” 闭环控制系统 优点 缺点 前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统 调节通道 前馈调节器 λ 扰动通道 r 调节器 调节机构 调节通道 y 测量变送 二、按给定值特点分类 1. 定值控制系统 恒定不变 2. 随动控制系统 变,预先不知规律 3.程序控制系统 变,按预先给定规律变 第三节 ◆ 控制系统的性能指标 自动控制系统调节品质的优劣,表示了 控制系统克服外来干扰能力的大小。 一个控制系统的调节品质,可用控制系 统在受到单位阶跃输入作用后,被调量在控制 过程中的变化曲线来分析。 ◆ 常把对阶跃干扰的反映作为判别系统抗 干扰能力好坏的标准。 ◆ 一、控制过程的基本形式 二、控制系统的性能品质指标 单项性能指标 综合性能指标 静态偏差y(?)或e(?) 最大动态偏差ym或 超调量? 衰减率?衰减比n 控制过程时间ts 时域指标 频域指标 其它指标 最大动态偏差ym或超调量? 衰减率?衰减比n 静态偏差 y(?)或e(?) 调节时间 tS 1.静态偏差y(?)或e(?) 静态偏差是指被调量的稳态值与给 定值的长期偏差。e(?)= r(?)—y(?) 静态偏差是衡量控制系统准确性的 重要指标之一,它反映了控制系统的调 节精度 。 2.控制过程时间(调节时间)ts 对于定值控制系统,控制过程时间是指阶跃响应曲 线由开始起到最后一次进入偏离稳态值为±△范 围,并且以后不再越出此范围的时间即 t≥ts 时 | y(t)- y(∞)|≤ △ , △= 5%或2% (5%?y1?或2%?y1?) 对于随动控制系统,控制过程时间是指被调量与其 稳态值之差不超过稳态值的±5%或±2%所需要 的时间,就认为控制过程已经结束。即 t≥ts 时 y(t)- y(∞)≤ ±5%y(∞)或± 2%y (∞) 3.最大动态偏差ym或超调量? 在定值控制系统中,常用最大动态偏差ym 这个指标来衡量被调量偏离给定值的程度。 ym=y1+y(∞) 随动控制系统常用超调量这个指标来衡量 被控制量偏离给定值的程度。超调量σ 可定义 为: y1 ?? 100% y ?? ? 4.衰减率? 衰减率是指每经过一个波动周期,被调量 波动幅值减少的百分数。 y1 ? y3 y3 ?? ? 1? y1 y1 式中 y1—偏离稳态值的第一个波峰幅值;? y3—偏离稳态值的第三个波峰幅值。 ? 它常被工程上用来描述过渡过程为衰减振 荡时的衰减速度。? 若?<0,则调节过程是发散振荡,这种系统是 不稳定的。 若?=0,则调节过程是等幅振荡,这种系统处 于边界稳定。 ?若 0 < ? < 1 ,则调节过程是衰减振荡,这种系 统是稳定的。可以应用。? 若?=1,则调节过程是不振荡的衰减过程(非 周期过程),这种系统稳定。 在0<?≤1的范围内,?的数值还可表明系 统稳定裕量(富裕量或贮备量)的大小 ,一般取 ?=0.75~0.90。 5. 衰减比n 衰减比 n 是指振荡过程的第一个波的振幅 y1 与第三个波的振幅y3之比, 即 n=y1/y3 它也是衡量系统过渡过程稳定性的一个动 态指标,反映了振荡的衰减程度。 n1 表示系统不稳定的,振幅愈来愈大; n=1 表示为等幅振荡; n1 表示系统稳定; n=4表示系统为4:1的衰减振荡。 在定值控制系统中,突出的要求 是克服扰动的性能。 在随动控制系统中突出的要求是 跟踪性能。 衡量控制系统调节品质的优劣可 以归纳为三个方面即稳定性,准确性、 快速性。

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