自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其質(zhì)量指標(biāo)ppt課件

1、1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及其質(zhì)量目的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成、方框圖及常用術(shù)語(yǔ) 重點(diǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的重點(diǎn).1.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)組成、方框圖組成受控對(duì)象過(guò)程 ：任務(wù)的機(jī)器、配備或消費(fèi)過(guò)程等，從傳感器到執(zhí)行器之間被控量熱工參數(shù)、被控參數(shù)：表征其任務(wù)形狀的物理量如T,P,濕度,流量,液位傳感器丈量變送：對(duì)被控量進(jìn)展丈量轉(zhuǎn)換成規(guī)范信號(hào)的安裝，成比例地轉(zhuǎn)變其他物理量控制器調(diào)理器：把測(cè)定值和設(shè)定值進(jìn)展比較的安裝執(zhí)行器調(diào)理閥：把調(diào)理器的指令成比例地轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)或角位移地安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)：受控對(duì)象和控制安裝的總體，由控制對(duì)象和自動(dòng)控制設(shè)備組成.1一溫度傳感器 2一熱水加熱器 3一溫度控制器 4

2、一電動(dòng)二通閥 qa一外侵熱量 a一室內(nèi)溫度b一室外溫度 c一送風(fēng)溫度圖1-1 室溫自動(dòng)控制系統(tǒng).為了研討自動(dòng)控制系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號(hào)聯(lián)絡(luò)，通常運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖來(lái)表示自動(dòng)控制系統(tǒng)。.自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖控制器：執(zhí)行器：被控對(duì)象：從傳感器到調(diào)理閥之間的管道設(shè)備傳感器：控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器 Ge (t)p (t)q (t) a z 干擾.方框圖的畫(huà)法每個(gè)方框表示組成該系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)兩個(gè)方框之間一條帶有箭頭的連線(xiàn)表示其相互關(guān)系，不表示方框之間的物料聯(lián)絡(luò)每個(gè)方框都有一個(gè)輸入信號(hào)和一個(gè)輸出信號(hào)控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器 Ge (t)p (t)q (t) a z +干擾.液位控制器儲(chǔ)

3、罐HTHC差壓變送器液位調(diào)理器執(zhí)行器控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器x (t)e (t)u (t)q (t)y (t)z (t)干擾.圖1-2 室溫自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖.控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器 Ge (t)p (t)q (t) a z 干擾干擾作用經(jīng)過(guò)干擾通道影響被控參數(shù)，而控制造用經(jīng)過(guò)控制通道影響被控參數(shù)。系統(tǒng)中信號(hào)沿箭頭方向前進(jìn)，最后又回到原來(lái)的起點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，這種系統(tǒng)叫閉環(huán)系統(tǒng)。 .在閉環(huán)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出信號(hào) 為被控參數(shù)，它經(jīng)過(guò)傳感器這個(gè)環(huán)節(jié)再前往到系統(tǒng)的輸入端，與給定值 比較 ，這種將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回到輸入端的過(guò)程叫反響。被測(cè)輸出信號(hào)減弱輸入信號(hào)的反響，稱(chēng)為負(fù)反響；反之稱(chēng)正反響。

4、 控制器執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器 Ge (t)p (t)q (t) a z 干擾.負(fù)反響控制具有自動(dòng)修正被控參數(shù)偏離給定值的才干，控制精度高，順應(yīng)面廣，是根本的控制系統(tǒng)。負(fù)反響控制系統(tǒng)的任務(wù)原理是：當(dāng)干擾作用 發(fā)生后，被控參數(shù) 偏離給定值，這種變化被傳感器測(cè)出 并送到控制器的比較環(huán)節(jié)與給定值 比較，得出偏向 ，偏向輸入到控制器中，經(jīng)過(guò)控制器加工運(yùn)算，輸出一個(gè)和偏向 成一定關(guān)系的控制量 ，去調(diào)理執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改動(dòng)輸入到控制對(duì)象中的能量 ，抑制干擾呵斥的影響，使被控參數(shù)又趨于給定值?？梢?jiàn)，負(fù)反響控制的本質(zhì)是以偏向抑制偏向的控制過(guò)程。自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本功能是信號(hào)的丈量、變送、比較和加工。.1.1.2自動(dòng)控制

5、系統(tǒng)的分類(lèi)假設(shè)按給定值的給定變化規(guī)律來(lái)分定值控制系統(tǒng)將被控制量堅(jiān)持在某一定值或很小的范圍中的控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)被控量的給定值按預(yù)定的時(shí)間程序而變化的控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)被控量的給定值隨時(shí)間恣意地變化的控制系統(tǒng).假設(shè)按控制動(dòng)作與時(shí)間的關(guān)系來(lái)分 延續(xù)控制系統(tǒng)斷續(xù)控制系統(tǒng)如按控制器運(yùn)用的能源種類(lèi)分氣動(dòng)控制系統(tǒng)液動(dòng)控制系統(tǒng)電動(dòng)控制系統(tǒng) .假設(shè)按控制器的控制規(guī)律分雙位控制系統(tǒng)比例控制系統(tǒng)比例積分控制系統(tǒng)比例微分控制系統(tǒng)比例積分微分控制系統(tǒng)按系統(tǒng)的構(gòu)造特點(diǎn)分類(lèi)反響控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋反響控制系統(tǒng).1.1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的根本概念自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，把被控參數(shù)不隨時(shí)間而變化的平衡形狀稱(chēng)為系統(tǒng)的靜態(tài)把

6、被控參數(shù)隨時(shí)間而變化的不平衡形狀稱(chēng)為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。雙位控制系統(tǒng)階躍干擾典型干擾作用圖13 階躍干擾作用.一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)在干擾和控制的共同作用下，從一個(gè)穩(wěn)定形狀變化到另一個(gè)穩(wěn)定形狀期間被控參數(shù)隨時(shí)間的變化過(guò)程稱(chēng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。自動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程也就是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，它包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。研討過(guò)渡過(guò)程的目的就是為了研討控制系統(tǒng)的質(zhì)量。.系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)：輸入不變，調(diào)理系統(tǒng)在調(diào)理器的自動(dòng)調(diào)理作用下，被調(diào)量不再隨時(shí)間變化的平衡形狀動(dòng)態(tài)：被調(diào)量隨時(shí)間變化，系統(tǒng)處于不平衡形狀一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，時(shí)時(shí)辰刻都有擾動(dòng)作用于對(duì)象，被調(diào)量偏離設(shè)定值，重點(diǎn)應(yīng)研討系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性上。.

7、定值控制系統(tǒng)遭到階躍干擾后，過(guò)渡過(guò)程有四種根本方式 a)發(fā)散振蕩過(guò)程 b)等幅振藹過(guò)程 c)衰減振蕩過(guò)程 d)單調(diào)衰減過(guò)程圖14 過(guò)渡過(guò)程的根本方式.發(fā)散振蕩.等幅振蕩.最大偏向給定值余差tpts衰減振蕩(1).衰減振蕩(2).單調(diào)過(guò)程無(wú)振蕩過(guò)程. 圖1-5 自動(dòng)控制系統(tǒng)遭到階躍干擾后 衰減振蕩過(guò)程質(zhì)量目的.余差e ：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)給定值與被控參數(shù)穩(wěn)定值之差 最大偏向A：被控參數(shù)第一個(gè)波的峰值與給定值的差衰減比n：振蕩過(guò)程的第一個(gè)波的振幅與第二個(gè)波的振幅之比衰減率f：經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，動(dòng)搖幅度衰減的百分比控制過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)進(jìn)入新的穩(wěn)定值的5%或2%范圍內(nèi)所需的時(shí)間峰值時(shí)間

8、tp：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間，反映系統(tǒng)呼應(yīng)的靈敏程度二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的.余差e ：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)給定值與被控參數(shù)穩(wěn)定值之差 最大偏向A：被控參數(shù)第一個(gè)波的峰值與給定值的差二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的.最大偏向給定值余差衰減振蕩的質(zhì)量目的.衰減比n：振蕩過(guò)程的第一個(gè)波的振幅與第二個(gè)波的振幅之比衰減率f：經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，動(dòng)搖幅度衰減的百分比.給定值衰減振蕩的質(zhì)量目的y2y1.控制過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)進(jìn)入新的穩(wěn)定值的5%或2%范圍內(nèi)所需的時(shí)間峰值時(shí)間tp：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間，反映系統(tǒng)呼應(yīng)的靈敏程度.給定值tp衰減振蕩的質(zhì)量目的ts余差2%或5%.等幅振蕩的質(zhì)量目的過(guò)渡時(shí)間？峰值時(shí)間？衰減率衰減比.發(fā)散振蕩的質(zhì)量目的過(guò)渡時(shí)間？峰值時(shí)間？.對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求穩(wěn)：動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向和系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡任務(wù)形狀的才干過(guò)程2過(guò)程1.系統(tǒng)過(guò)渡到新的平衡任務(wù)形狀后或系統(tǒng)遭到擾動(dòng)后重新恢復(fù)平衡后，最終堅(jiān)持的精度，反映