第一讲 自动控制系统的基本概念

1过程控制主讲：刘志成自动化系2绪论化工自动化的概念：化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配上一些自动化装置（仪表），代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，并达到预定的目标，这种用自动化装置来管理生产过程的办法，称为化工自动化。3绪论进料口执行器变送器调节器4绪论进料口执行器变送器调节器进料口执行器变送器控制站5绪论实现化工自动化的目的和意义：加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量；减轻劳动强度，改善劳动条件；保证安全生产，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的；生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。14第一节化工自动化的主要内容xrPC采用旁路阀的流量自动控制系统15绪论进料口执行器变送器调节器16绪论进料口执行器变送器调节器进料口执行器变送器控制站25几种典型的过渡过程：非周期衰减过程衰减振荡过程等幅振荡过程发散振荡过程单调发散过程√√？XX一般是不允许的除开关量控制回路26定值控制系统过渡过程的几种形式(阶跃扰动)c(t)(e)单调衰减(c)等幅振荡(b)单调发散(d)衰减振荡(a)发散振荡c(t)c(t)c(t)c(t)ttttt•发散振荡•单调发散•等幅振荡•衰减振荡•单调衰减27在分析和设计控制系统时，往往选定阶跃信号作为输入。阶跃输入：在某一瞬间t0干扰突然阶跃式地加入系统，并保持在这个幅值。阶跃输入比较突然、比较危险、对控制系统的影响也最大、设计过程容易产生阶跃干扰。对于一个控制系统，如果能有效克服阶跃干扰，肯定能很好地克服其它变化比较缓和的各种干扰29阶跃干扰作用下的过渡过程（设定值固定，加一阶跃干扰）——定值系统t()yt0BB()e3t2t1tC25稳定误差范围：％或者％的新稳态值最大偏差emax：maxeBC衰减比n：/nBB余差e(∞)：()()eCy过渡时间tp：3ptt振荡周期：21tt30阶跃给定作用下的过渡过程（设定值变化）——随动系统超调量σ：/*100%BC衰减比n：/nBB余差e(∞)：()e过渡时间tp：3ptt振荡周期：21ttt()ytSp0BB()e3t2t1tC25稳定误差范围：％或者％的新稳态值31时间tr上升峰值时间tpAB超调量σ%=AB100%调节时间ts衰减比n=—A1A232自动控制系统希望的结果：•最大偏差（超调量）？•衰减比？•余差？•过渡时间？•振荡周期？•答：越小越好•n＝1等幅振荡n＜1发散振荡n＞1衰减振荡不振荡•为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为4：1至10：1；这种过渡过程不是最优的结果，但操作人员容易掌握，一般也是操作人员所希望的过程•不振荡：不便于操作人员掌握。•答：越小越好•答：越小越好•答：短好33例子某换热器的温度调节系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间(给定值为200)。解：1、最大偏差：A＝230—200＝30℃2、余差C＝205—200＝5℃3、第一个波峰值B＝230—205＝25℃第二个波峰值B’＝210—205＝5℃衰减比n＝25：5＝5：l。4、振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故周期T＝20—5＝15(min)5、过渡时间与规定的被控变量限制范围大小有关，假定被控变量进入额定值的±2％，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为200×(±2％)＝±4℃，这时，可在新稳态值(205℃)两侧以宽度为±4℃画一区域，图中以画有阴影线的区域表示，只要被控变量进入这一区域且不再越出，过渡过程就可以认为已经结束。因此，从图上可以看出，过渡时间为22min。34影响过渡过程的主要因素?固定因素：对象特性测量仪表特性执行器特性补偿因素：控制器特性——这是自动控制的主要研究内容38第五节工艺管道及控制流程图1、图形符号测量点（图1-13）连接线（图1-14）仪表的图形符号表1-1仪表安装位置的图形符合位置：就地/集中安装盘面/盘后39第五节工艺管道及控制流程图2、字母代号（表1-2）：是表示仪表处理的变量和功能的编号。3、仪表位号：由字母代号和阿拉伯数字编号两部分组成。数字编号的第一位表示工段号或装置号，后数字自然顺序编号（可以连续编号，也可以断开）。40第五节工艺管道及控制流程图2、字母代号（表1-2）：是表示仪表处理的变量和功能的编号。3、仪表位号：由字母代号和阿拉伯数字编号两部分组成。数字编号的第一位表示工段号或装置号，后续数字是自然顺序编号（可以连续编号，也可以断开）。