自動(dòng)控制系統(tǒng)概述課件

課程概況授課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)配套課程：化工儀表及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)（16學(xué)時(shí)）所用教材：《化工儀表及自動(dòng)化》厲玉鳴化學(xué)工業(yè)出版社第五版參考教材：《過程自動(dòng)化及儀表》俞金壽化學(xué)工業(yè)出版社第二版等考核方式：閉卷考試成績（70%）+平時(shí)成績（30%）基礎(chǔ)知識：電路、電工、計(jì)算機(jī)

化工儀表及自動(dòng)化

課程概況授課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)化工儀表及自動(dòng)化

儀表？課程概況儀表？課程概況課程概況課程概況課程概況化工廠中央控制室課程概況化工廠中央控制室課程概況自動(dòng)化系統(tǒng)概述過程特性檢測變送控制器執(zhí)行器簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)先進(jìn)控制系統(tǒng)典型控制系統(tǒng)概念控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)定趨勢課程概況自動(dòng)化系統(tǒng)概述過程特性簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)

化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容

自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念過程自動(dòng)化【定義】：是指在機(jī)器、設(shè)備上配置一些裝置，代替人工的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)過程在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。這種用自動(dòng)化裝置來管理生產(chǎn)過程的方法稱為過程自動(dòng)化。自動(dòng)化？40℃化工自動(dòng)化指在化工機(jī)器、設(shè)備上配置一些裝置，代替人工的部分直接勞動(dòng)，使化工生產(chǎn)過程在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的方法稱為化工自動(dòng)化。第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容過程自動(dòng)化自動(dòng)化？40℃化工自動(dòng)化第一節(jié)化工自動(dòng)化第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容P31.自動(dòng)檢測系統(tǒng)——“了解”生產(chǎn)任務(wù)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)——核心2.自動(dòng)信號和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)——安全裝置3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)圖1-1熱交換器自動(dòng)檢測系統(tǒng)示意圖第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容P31.自動(dòng)檢測系統(tǒng)圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖人工操作與自自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組成自動(dòng)化裝置被控對象測量元件與變送器自動(dòng)控制器執(zhí)行器第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式被控對象自動(dòng)化裝置控制器執(zhí)行器檢測變送自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組自動(dòng)化裝置被控對象測量元件與變送器自動(dòng)控被控對象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。

被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。

操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式被控對象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式擾動(dòng)：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素

設(shè)定值：工藝參數(shù)所要求保持的數(shù)值

偏

差：被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差負(fù)反饋：將被控變量送回輸入端并與輸入變量相減第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式擾動(dòng)：除操縱變量加熱爐的溫度控制系統(tǒng)被控對象：被控變量：操縱變量：擾動(dòng)：第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式加熱爐物料出口溫度燃料油流量原料溫度、燃料油熱值等加熱爐的溫度控制系統(tǒng)被控對象：被控變量：操縱變量：擾動(dòng)：第二閉環(huán)控制---在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差進(jìn)行控制，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)。---優(yōu)點(diǎn)：有針對性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向，達(dá)到被控變量與設(shè)定值始終保持一致。---缺點(diǎn)：控制不及時(shí)；如果系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)配合不當(dāng)，系統(tǒng)會引起劇烈震蕩，甚至失去控制。開環(huán)控制---不需要對被控變量進(jìn)行測量，只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制,控制很及時(shí)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式閉環(huán)控制第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式控制器執(zhí)行器被控對象蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖1Ff

FT

LT

FdC

蒸汽汽包省煤器給水舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式控制器執(zhí)行器被控對象方框圖液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式執(zhí)行器廣義對象控制器每個(gè)方框表示組成系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，兩個(gè)方框之間用帶箭頭的線段表示信號聯(lián)系；進(jìn)入方框的信號為環(huán)節(jié)輸入，離開方框的為環(huán)節(jié)輸出。方框圖液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及注意！方框圖中的每一個(gè)方框都代表一個(gè)具體的裝置。方框與方框之間的連接線，只是代表方框之間的信號聯(lián)系，與工藝流程圖上的物料線有區(qū)別?！碍h(huán)節(jié)”的輸入會引起輸出的變化，而輸出不會反過來直接引起輸入的變化。環(huán)節(jié)的這一特性稱為“單向性”。自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式注意！第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式用同一種形式的方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

給定值x

偏差e控制器輸出p操縱變量q被控變量y執(zhí)行器對象測量元件變送器控制器測量值

z干擾作用f用同一種形式的方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制管道及儀表流程圖（PID圖）第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式工藝人員確定工藝流程

根據(jù)工藝流程圖，按流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等工藝管道及控制流程圖（PID圖）

工藝人員和自控設(shè)計(jì)人員應(yīng)共同研究確定控制方案?？刂品桨赴鞒讨懈鳒y量點(diǎn)的選擇、控制系統(tǒng)的確定及有關(guān)自動(dòng)信號、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等管道及儀表流程圖（PID圖）第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例圖是乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖塔頂出乙烷和更輕組分(如乙烯、甲烷)，塔底出丙烷和更重組分。舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例圖是乙烯生產(chǎn)過程中圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式一、圖形符號1.測試點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）2.連接線圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例舉例第二節(jié)自動(dòng)控3.儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號

儀表的圖形符號是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式3.儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號第二節(jié)自動(dòng)控制序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注1就地安裝儀表嵌在管道中4集中儀表盤后安裝儀表2集中儀表盤面安裝儀表5就地儀表盤后安裝儀表3就地儀表盤面安裝儀表表1-1儀表安裝位置的圖形符號表示P9第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注2集中儀表盤對于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測變量，具有相同或不同功能的復(fù)式儀表時(shí)，可用兩個(gè)相切的圓或分別用細(xì)實(shí)線圓與細(xì)虛線圓相切表示（測量點(diǎn)在圖紙上距離較遠(yuǎn)或不在同一圖紙上），如下圖所示。圖1-9復(fù)式儀表的表示法第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式對于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測變量，具有相同或不同二、字母代號

在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式二、字母代號在控制流程圖中，用來表示儀字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析Analyze電導(dǎo)率Conductivity

密度電壓流量Flow電流CurrentIntensity時(shí)間或時(shí)間程序物位Level水分或濕度壓力或真空Press數(shù)量或件數(shù)放射性Radioactivity速度或頻率溫度Temperature黏度力供選用位置差比（分?jǐn)?shù)）低中間積分、累積安全報(bào)警Alarm控制（調(diào)節(jié)）Control檢測元件指示Indicate自動(dòng)-手動(dòng)操作器積分、累積記錄或打印Record開關(guān)、聯(lián)鎖傳送Transfer閥、擋板、百葉窗套管繼動(dòng)器或計(jì)算器驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)表1-2被測變量和儀表功能的字母代號R=R+I燈Lamp

高

字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能A分析Analyz三、儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號兩部分組成。阿拉伯?dāng)?shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式三、儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號

如果同一個(gè)儀表回路中有兩個(gè)以上具有相同功能的儀表，可用儀表位號后附加尾綴（大寫英文字母）加以區(qū)別，如：PT-202A，PT-202B；PV-201A，PV-201B液位指示、聯(lián)鎖、報(bào)警設(shè)備LISA112液位高度指示燈設(shè)備LLH114ALLM114BLLL114C第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式如果同一個(gè)儀表回路中有兩個(gè)以上具有相同功能的儀表，可第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

圖示為超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝中炭化部分的工藝管道及控制流程圖，H—手動(dòng)；I—指示；C—控制器；即：帶顯示的手動(dòng)控制器（手操器）集中儀表盤面安裝,第一工段，第01個(gè)……CO2

就地安裝壓力指示儀表第一工段，第01個(gè)……

L—液位；I—指示；C—控制器；即：具顯示功能的液位控制回路集中儀表盤面安裝，第一工段，第01個(gè)

泵

F—流量；I—指示；C—控制器；Q—累積；即：具有累積、顯示功能的流量控制回路集中儀表盤面安裝，第一工段，第二個(gè)。。。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖示為第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類幾種分類方法按被控變量來分類液位、溫度、壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)。。按控制器具有的控制規(guī)律來分類比例、積分、微分將被控變量的給定值是否變化和如何變化來分類其中第三種分類方法最普遍第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類幾種分類方法其中第三種分類方法最普第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類給定值x可以是外部給定，也可以是內(nèi)給定。第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類給定值x可以是外部給定，也可以是內(nèi)第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）根據(jù)給定值的不同情況，將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)---給定值保持不變（為一恒定值）的反饋控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。---克服干擾的影響電阻絲加熱恒溫箱溫度控制系統(tǒng)第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)---給定值第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤控制）---給定值不斷地變化，而且這種變化不是已知的、預(yù)先規(guī)定好的，而是隨機(jī)的。并要求系統(tǒng)的輸出（被控變量）隨之變化。---給定值按一定的時(shí)間程序變化。但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即根據(jù)需要按一定時(shí)間程序變化,f(t)如馬弗爐程序升溫系統(tǒng)

3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤控制第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對象的物料量（或能量）和流出對象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。

靜態(tài)——被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)動(dòng)態(tài)——被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。

從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)——被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。從二、控制系統(tǒng)的過渡過程系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。當(dāng)干擾作用于對象，系統(tǒng)被控變量發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，?jīng)過一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖二、控制系統(tǒng)的過渡過程當(dāng)干擾作用于對象，系統(tǒng)被控變量發(fā)生變化對于一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分析其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性，常以階躍作用為輸入時(shí)的被控變量的過渡過程為例，因?yàn)殡A躍作用很典型，實(shí)際上也經(jīng)常遇到，且這類輸入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴(yán)重的情況。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)對于一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分信號常見形式

斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和正弦信號、階躍信號等。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)信號常見形式斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和正弦信號、階躍階躍信號A

0t≥0

t<0數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)A=1時(shí)稱為單位階躍信號。特點(diǎn)易產(chǎn)生對系統(tǒng)輸出影響大便于分析和計(jì)算第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

階躍信號At≥0數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)A=1時(shí)稱為單位階躍信號系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形式。在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程

發(fā)散震蕩過程√√？對于控制質(zhì)量要求不高的場合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），才可采用。

第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程）穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性綜合控制指標(biāo)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程）綜合控制指標(biāo)三、控制系統(tǒng)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量系統(tǒng)品質(zhì)的依據(jù)。圖1-10過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)1、最大偏差或超調(diào)量2、衰減比3、余差4、過渡時(shí)間5、振蕩周期或頻率三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)圖1-10過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖第四五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1.最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。超調(diào)量定義：第一個(gè)波的峰值與最終穩(wěn)態(tài)值之差，即B=A-C,如果系統(tǒng)的新穩(wěn)態(tài)值等于設(shè)定值，那么最大偏差就等于超調(diào)量。超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1.最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡2.衰減比

衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為n:1，一般n取為4～10之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三3.余差

當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。

第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

控制系統(tǒng)是按照偏差控制，控制結(jié)果的好壞是根據(jù)余差衡量。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四4.過渡時(shí)間

從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

時(shí)間t

被控變量yCABB’±2%TTSt1五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五5.震蕩周期或頻率

過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)1、最大偏差或超調(diào)量2、衰減比3、余差4、過渡時(shí)間5、振蕩周期或頻率---精確性穩(wěn)定性快速性三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)化裝置自動(dòng)控制對象（工藝部分）換熱器——

溫度對象工業(yè)爐——

溫度對象精餾塔——

溫度、液位對象吸收塔——液位、流量對象反應(yīng)器——

壓力、溫度對象儲槽——液位、流量對象輸送設(shè)備——流量對象

……變送器——

測量與變送裝置控制器執(zhí)行器——

調(diào)節(jié)閥等主要任務(wù)是：按對象的特性設(shè)計(jì)、配置、整定自動(dòng)控制系統(tǒng)，適應(yīng)對象的特性，優(yōu)化過渡過程品質(zhì)指標(biāo)。四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間（給定值為200℃）。舉例圖1-11溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下解

最大偏差A(yù)＝230-200＝30℃余差C＝205-200＝５℃由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B＝230-205＝25℃，第二個(gè)波峰值B′＝210－205＝5℃，故衰減比應(yīng)為B:B′＝25:5＝5:1。振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周期T＝20-5＝15（min）過渡時(shí)間22min第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)解最大偏差A(yù)＝230-200＝30℃余差C＝205-20第一章小結(jié)1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、方框圖表現(xiàn)形式、PID圖。2、常用術(shù)語：被控對象、被控變量、擾動(dòng)、操縱變量、擾動(dòng)、閉環(huán)控制、開環(huán)控制、偏差、負(fù)反饋3、自動(dòng)控制系統(tǒng)過渡過程、快準(zhǔn)穩(wěn)的品質(zhì)指標(biāo)—前提條件是干擾是階躍信號最大偏差、衰減比、余差、過渡時(shí)間、振蕩周期第一章小結(jié)1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、方框圖表現(xiàn)形式、PID某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時(shí)物料溫度θo穩(wěn)定，工藝采用改變換熱器蒸汽流量Qs來穩(wěn)定罐內(nèi)溫度θo。影響θo的因素有：閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度θi，環(huán)境溫度θc等。畫出溫度控制系統(tǒng)的方塊圖；指出該控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控對象及擾動(dòng)；若蒸汽閥前壓力Ps突然變大時(shí)，簡述該系統(tǒng)的控制過程。某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時(shí)物料溫度θo穩(wěn)定，工圖a為流量控制系統(tǒng)，主要克服閥前壓力P1波動(dòng)來穩(wěn)定流量Q1。圖b是儲槽液位控制系統(tǒng)，主要克服Q2流量變化的擾動(dòng)，保持液位穩(wěn)定。指出兩圖中的各控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控過程及主要擾動(dòng)；若采用圖a系統(tǒng)來控制液位，試比較與圖b系統(tǒng)的不同點(diǎn)。

圖a圖b圖a為流量控制系統(tǒng)，主要克服閥前壓力P1波動(dòng)來穩(wěn)定流量Q1石油化工生產(chǎn)過程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，使裂解氣體的溫度下降到規(guī)定的數(shù)值上。

圖是一個(gè)簡化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在(15±1.5)℃。如果溫度太高，冷卻后的氣體會包含過多的水分，對生產(chǎn)造成有害影響；如果溫度太低，乙烯裂解氣會產(chǎn)生結(jié)晶析出，堵塞管道。被控對象為丙烯冷卻器；被控變量為乙烯裂解氣的出口溫度操縱變量為氣態(tài)丙烯的流量。例題石油化工生產(chǎn)過程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂例題例題例題例題ENDEND課程概況授課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)配套課程：化工儀表及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)（16學(xué)時(shí)）所用教材：《化工儀表及自動(dòng)化》厲玉鳴化學(xué)工業(yè)出版社第五版參考教材：《過程自動(dòng)化及儀表》俞金壽化學(xué)工業(yè)出版社第二版等考核方式：閉卷考試成績（70%）+平時(shí)成績（30%）基礎(chǔ)知識：電路、電工、計(jì)算機(jī)

化工儀表及自動(dòng)化

課程概況授課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)化工儀表及自動(dòng)化

儀表？課程概況儀表？課程概況課程概況課程概況課程概況化工廠中央控制室課程概況化工廠中央控制室課程概況自動(dòng)化系統(tǒng)概述過程特性檢測變送控制器執(zhí)行器簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)先進(jìn)控制系統(tǒng)典型控制系統(tǒng)概念控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)定趨勢課程概況自動(dòng)化系統(tǒng)概述過程特性簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)

化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容

自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念過程自動(dòng)化【定義】：是指在機(jī)器、設(shè)備上配置一些裝置，代替人工的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)過程在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。這種用自動(dòng)化裝置來管理生產(chǎn)過程的方法稱為過程自動(dòng)化。自動(dòng)化？40℃化工自動(dòng)化指在化工機(jī)器、設(shè)備上配置一些裝置，代替人工的部分直接勞動(dòng)，使化工生產(chǎn)過程在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的方法稱為化工自動(dòng)化。第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容過程自動(dòng)化自動(dòng)化？40℃化工自動(dòng)化第一節(jié)化工自動(dòng)化第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容P31.自動(dòng)檢測系統(tǒng)——“了解”生產(chǎn)任務(wù)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)——核心2.自動(dòng)信號和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)——安全裝置3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)圖1-1熱交換器自動(dòng)檢測系統(tǒng)示意圖第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容P31.自動(dòng)檢測系統(tǒng)圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖人工操作與自自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組成自動(dòng)化裝置被控對象測量元件與變送器自動(dòng)控制器執(zhí)行器第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式被控對象自動(dòng)化裝置控制器執(zhí)行器檢測變送自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組自動(dòng)化裝置被控對象測量元件與變送器自動(dòng)控被控對象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。

被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。

操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式被控對象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式擾動(dòng)：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素

設(shè)定值：工藝參數(shù)所要求保持的數(shù)值

偏

差：被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差負(fù)反饋：將被控變量送回輸入端并與輸入變量相減第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式擾動(dòng)：除操縱變量加熱爐的溫度控制系統(tǒng)被控對象：被控變量：操縱變量：擾動(dòng)：第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式加熱爐物料出口溫度燃料油流量原料溫度、燃料油熱值等加熱爐的溫度控制系統(tǒng)被控對象：被控變量：操縱變量：擾動(dòng)：第二閉環(huán)控制---在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差進(jìn)行控制，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)。---優(yōu)點(diǎn)：有針對性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向，達(dá)到被控變量與設(shè)定值始終保持一致。---缺點(diǎn)：控制不及時(shí)；如果系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)配合不當(dāng)，系統(tǒng)會引起劇烈震蕩，甚至失去控制。開環(huán)控制---不需要對被控變量進(jìn)行測量，只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制,控制很及時(shí)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式閉環(huán)控制第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式控制器執(zhí)行器被控對象蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖1Ff

FT

LT

FdC

蒸汽汽包省煤器給水舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式控制器執(zhí)行器被控對象方框圖液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式執(zhí)行器廣義對象控制器每個(gè)方框表示組成系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，兩個(gè)方框之間用帶箭頭的線段表示信號聯(lián)系；進(jìn)入方框的信號為環(huán)節(jié)輸入，離開方框的為環(huán)節(jié)輸出。方框圖液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及注意！方框圖中的每一個(gè)方框都代表一個(gè)具體的裝置。方框與方框之間的連接線，只是代表方框之間的信號聯(lián)系，與工藝流程圖上的物料線有區(qū)別。“環(huán)節(jié)”的輸入會引起輸出的變化，而輸出不會反過來直接引起輸入的變化。環(huán)節(jié)的這一特性稱為“單向性”。自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式注意！第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式用同一種形式的方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

給定值x

偏差e控制器輸出p操縱變量q被控變量y執(zhí)行器對象測量元件變送器控制器測量值

z干擾作用f用同一種形式的方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)蒸汽加熱器溫度控制管道及儀表流程圖（PID圖）第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式工藝人員確定工藝流程

根據(jù)工藝流程圖，按流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等工藝管道及控制流程圖（PID圖）

工藝人員和自控設(shè)計(jì)人員應(yīng)共同研究確定控制方案?？刂品桨赴鞒讨懈鳒y量點(diǎn)的選擇、控制系統(tǒng)的確定及有關(guān)自動(dòng)信號、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等管道及儀表流程圖（PID圖）第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例圖是乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖塔頂出乙烷和更輕組分(如乙烯、甲烷)，塔底出丙烷和更重組分。舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例圖是乙烯生產(chǎn)過程中圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例舉例第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式一、圖形符號1.測試點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）2.連接線圖1-6脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例舉例第二節(jié)自動(dòng)控3.儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號

儀表的圖形符號是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式3.儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號第二節(jié)自動(dòng)控制序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注1就地安裝儀表嵌在管道中4集中儀表盤后安裝儀表2集中儀表盤面安裝儀表5就地儀表盤后安裝儀表3就地儀表盤面安裝儀表表1-1儀表安裝位置的圖形符號表示P9第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注2集中儀表盤對于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測變量，具有相同或不同功能的復(fù)式儀表時(shí)，可用兩個(gè)相切的圓或分別用細(xì)實(shí)線圓與細(xì)虛線圓相切表示（測量點(diǎn)在圖紙上距離較遠(yuǎn)或不在同一圖紙上），如下圖所示。圖1-9復(fù)式儀表的表示法第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式對于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測變量，具有相同或不同二、字母代號

在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式二、字母代號在控制流程圖中，用來表示儀字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析Analyze電導(dǎo)率Conductivity

密度電壓流量Flow電流CurrentIntensity時(shí)間或時(shí)間程序物位Level水分或濕度壓力或真空Press數(shù)量或件數(shù)放射性Radioactivity速度或頻率溫度Temperature黏度力供選用位置差比（分?jǐn)?shù)）低中間積分、累積安全報(bào)警Alarm控制（調(diào)節(jié)）Control檢測元件指示Indicate自動(dòng)-手動(dòng)操作器積分、累積記錄或打印Record開關(guān)、聯(lián)鎖傳送Transfer閥、擋板、百葉窗套管繼動(dòng)器或計(jì)算器驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)表1-2被測變量和儀表功能的字母代號R=R+I燈Lamp

高

字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能A分析Analyz三、儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號兩部分組成。阿拉伯?dāng)?shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號。

第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式三、儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號

如果同一個(gè)儀表回路中有兩個(gè)以上具有相同功能的儀表，可用儀表位號后附加尾綴（大寫英文字母）加以區(qū)別，如：PT-202A，PT-202B；PV-201A，PV-201B液位指示、聯(lián)鎖、報(bào)警設(shè)備LISA112液位高度指示燈設(shè)備LLH114ALLM114BLLL114C第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式如果同一個(gè)儀表回路中有兩個(gè)以上具有相同功能的儀表，可第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式

圖示為超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝中炭化部分的工藝管道及控制流程圖，H—手動(dòng)；I—指示；C—控制器；即：帶顯示的手動(dòng)控制器（手操器）集中儀表盤面安裝,第一工段，第01個(gè)……CO2

就地安裝壓力指示儀表第一工段，第01個(gè)……

L—液位；I—指示；C—控制器；即：具顯示功能的液位控制回路集中儀表盤面安裝，第一工段，第01個(gè)

泵

F—流量；I—指示；C—控制器；Q—累積；即：具有累積、顯示功能的流量控制回路集中儀表盤面安裝，第一工段，第二個(gè)。。。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式圖示為第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類幾種分類方法按被控變量來分類液位、溫度、壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)。。按控制器具有的控制規(guī)律來分類比例、積分、微分將被控變量的給定值是否變化和如何變化來分類其中第三種分類方法最普遍第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類幾種分類方法其中第三種分類方法最普第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類給定值x可以是外部給定，也可以是內(nèi)給定。第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類給定值x可以是外部給定，也可以是內(nèi)第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）根據(jù)給定值的不同情況，將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)---給定值保持不變（為一恒定值）的反饋控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。---克服干擾的影響電阻絲加熱恒溫箱溫度控制系統(tǒng)第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.定值控制系統(tǒng)---給定值第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤控制）---給定值不斷地變化，而且這種變化不是已知的、預(yù)先規(guī)定好的，而是隨機(jī)的。并要求系統(tǒng)的輸出（被控變量）隨之變化。---給定值按一定的時(shí)間程序變化。但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即根據(jù)需要按一定時(shí)間程序變化,f(t)如馬弗爐程序升溫系統(tǒng)

3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤控制第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對象的物料量（或能量）和流出對象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。

靜態(tài)——被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)動(dòng)態(tài)——被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。

從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)——被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。從二、控制系統(tǒng)的過渡過程系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。當(dāng)干擾作用于對象，系統(tǒng)被控變量發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，?jīng)過一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)蒸汽汽包省煤器給水

鍋爐汽包自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖二、控制系統(tǒng)的過渡過程當(dāng)干擾作用于對象，系統(tǒng)被控變量發(fā)生變化對于一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分析其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性，常以階躍作用為輸入時(shí)的被控變量的過渡過程為例，因?yàn)殡A躍作用很典型，實(shí)際上也經(jīng)常遇到，且這類輸入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴(yán)重的情況。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)對于一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分信號常見形式

斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和正弦信號、階躍信號等。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)信號常見形式斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和正弦信號、階躍階躍信號A

0t≥0

t<0數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)A=1時(shí)稱為單位階躍信號。特點(diǎn)易產(chǎn)生對系統(tǒng)輸出影響大便于分析和計(jì)算第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

階躍信號At≥0數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)A=1時(shí)稱為單位階躍信號系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形式。在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程

發(fā)散震蕩過程√√？對于控制質(zhì)量要求不高的場合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），才可采用。

第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程）穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性綜合控制指標(biāo)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程）綜合控制指標(biāo)三、控制系統(tǒng)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量系統(tǒng)品質(zhì)的依據(jù)。圖1-10過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)1、最大偏差或超調(diào)量2、衰減比3、余差4、過渡時(shí)間5、振蕩周期或頻率三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)圖1-10過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖第四五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1.最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。超調(diào)量定義：第一個(gè)波的峰值與最終穩(wěn)態(tài)值之差，即B=A-C,如果系統(tǒng)的新穩(wěn)態(tài)值等于設(shè)定值，那么最大偏差就等于超調(diào)量。超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1.最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡2.衰減比

衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為n:1，一般n取為4～10之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三3.余差

當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。

第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

控制系統(tǒng)是按照偏差控制，控制結(jié)果的好壞是根據(jù)余差衡量。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四4.過渡時(shí)間

從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。第四節(jié)