单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.1,自动控制系统的组成及其质量指标,自动控制系统组成、方框图及常用术语,重点,自动控制系统的分类,自动控制系统的质量指标,重点,1.1.1,自动控制系统,组,组成、方框图,组成,受控对象（过,程,程）：工作的机器、,装,装备或生产过,程,程等，从传感,器,器到执行器之,间,间,被控量（热工,参,参数、被控参,数,数）：表征其工作状,态,态的物理量如,T,P,湿度,流量,液位,传感器（测量,变,变送）：对被控量进行,测,测量（转换成,标,标准信号）的,装,装置，成比例,地,地转变其他物,理,理量,控制器（调节,器,器）：把测定值和设,定,定值进行比较,的,的装置,执行器（调节,阀,阀）：把调节器的指,令,令成比例地转,换,换为直线或角,位,位移地装置,自动控制系统,：,：受控对象和控,制,制装置的总体,，,，由控制对象,和,和自动控制设,备,备组成,1,一温度传感器,2,一热水加热器,3,一温度控制器,4,一电动二通阀,q,a,一外侵热量,a,一室内温度,b,一室外温度,c,一送风温度,图,1-1,室温自动控制,系,系统,为了研究自动,控,控制系统组成,环,环节之间的相,互,互影响和信号,联,联系，通常使,用,用自动控制系,统,统方框图来表,示,示自动控制系,统,统。,自动控制系统,的,的方框图,控制器：,执行器：,被控对象：从,传,传感器到调节,阀,阀之间的管道,设,设备,传感器：,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,方框图的画法,每个方框表示,组,组成该系统的,一,一个环节,两个方框之间,一,一条带有箭头,的,的连线表示其,相,相互关系，不,表,表示方框之间,的,的物料联系,每个方框都有,一,一个输入信号,和,和一个输出信,号,号,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,+,干扰,液位控制器,储罐,HT,HC,差压变送器,液位调节器,执行器,控制器,执行器,被控对象,传感器,x,(,t,),e,(,t,),u,(,t,),q,(,t,),y,(,t,),z,(,t,),干扰,图,1-2,室温自动控制,系,系统框图,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,干扰作用通过,干,干扰通道影响,被,被控参数，而,控,控制作用通过,控,控制通道影响,被,被控参数。,系统中信号沿,箭,箭头方向前进,，,，最后又回到,原,原来的起点，,形,形成一个闭合,回,回路，这种系,统,统叫闭环系统,。,。,在闭环系统中,，,，系统的输出,信,信号,为,为被控参数,，,，它通过传感,器,器这个环节再,返,返回到系统的,输,输入端，与给,定,定值,比,比较，这种,将,将系统的输出,信,信号引回到输,入,入端的过程叫,反,反馈。,被测输出信号,减,减弱输入信号,的,的反馈，称为,负,负反馈；反之,称,称正反馈。,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,负反馈控制具,有,有自动修正被,控,控参数偏离给,定,定值的能力，,控,控制精度高，,适,适应面广，是,基,基本的控制系,统,统。负反馈控,制,制系统的工作原理是：当干扰作,用,用 发生,后,后，被控参数,偏,偏离给,定,定值，这种变,化,化被传感器测,出,出 并,送,送到控制器的,比,比较环节与给,定,定值,比,比较，得出偏,差,差,，,，偏,差,差输入到控制,器,器中，经过控,制,制器加工运算,，,，输出一个和,偏,偏差,成,成一定关系的,控,控制量,，,，去调节执行,机,机构，改变输,入,入到控制对象,中,中的能量,，,，克服干,扰,扰造成的影响,，,，使被控参数,又,又趋于给定值,。,。可见，负反,馈,馈控制的实质是以偏差克服,偏,偏差的控制过,程,程。自动控制,系,系统的基本功能是信号的测量,、,、变送、比较,和,和加工。,1.1.2,自动控制系统,的,的分类,若按给定值的,给,给定变化规律,来,来分,定值控制系统,将被控制量保,持,持在某一定值,或,或很小的范围,中,中的控制系统,程序控制系统,被控量的给定,值,值按预定的时,间,间程序而变化,的,的控制系统,随动控制系统,被控量的给定,值,值随时间任意,地,地变化的控制,系,系统,若按控制动作,与,与时间的关系,来,来分,连续控制系统,断续控制系统,如按控制器使,用,用的能源种类,分,分,气动控制系统,液动控制系统,电动控制系统,若按控制器的,控,控制规律分,双位控制系统,比例控制系统,比例积分控制,系,系统,比例微分控制,系,系统,比例积分微分,控,控制系统,按系统的结构,特,特点分类,反馈控制系统,前馈控制系统,前馈反馈控,制,制系统,1.1.3,自动控制系统,的,的质量指标,基本概念,自动化领域内,，,，把被控参数,不,不随时间而变,化,化的平衡状态,称,称为系统的静,态,态,把被控参数随,时,时间而变化的,不,不平衡状态称,为,为系统的动态,。,。双位控制系,统,统,阶跃干扰,典型干扰作用,图,13,阶跃干扰作用,一、自动控制,系,系统的过渡过,程,程,自动控制系统,在,在干扰和控制,的,的共同作用下,，,，从一个稳定,状,状态变化到另,一,一个稳定状态,期,期间被控参数,随,随时间的变化,过,过程称为自动,控,控制系统的过渡过程。自动控制系,统,统过渡过程也,就,就是系统的动,态,态特性，它包,括,括静态和动态。研究过渡过,程,程的目的就是,为,为了研究控制,系,系统的品质。,系统的静态和,动,动态,静态：输入不变，调,节,节系统在调节,器,器的自动调节,作,作用下，被调,量,量不再随时间,变,变化的平衡状,态,态,动态：被调量随时间,变,变化，系统处,于,于不平衡状态,一个运行的系,统,统，时时刻刻,都,都有扰动作用,于,于对象，被调,量,量偏离设定值,，,，重点应研究,系,系统和环节的,动,动态特性上。,定值控制系统,受,受到阶跃干扰,后,后，过渡过程,有,有四种基本形,式,式,a),发散振荡过程,b),等幅振蔼过程,c),衰减振荡过程,d),单调衰减过程,图,14,过渡过程的基,本,本形式,发散振荡,等幅振荡,最大偏差,给定值,余差,tp,ts,衰减振荡(1),衰减振荡(2),（单调过程）,无,无振荡过程,图,1-5,自动控制系统,受,受到阶跃干扰,后,后,衰减振荡过程,质,质量指标,余差（,e,）：系统过渡过程,终,终了时给定值,与,与被控参数稳,定,定值之差,最大偏差（,A）,：被控参数第,一,一个波的峰值,与,与给定值的差,衰减比（,n）：,振荡过程的第,一,一个波的振幅,与,与第二个波的,振,振幅之比,衰减率（,f,）：,经过一个周期,后,后，波动幅度,衰,衰减的百分比,控制（过渡过,程,程）时间（,t,s,）,：系统过渡过,程,程曲线进入新,的,的稳定值的5%或2%范围,内,内所需的时间,峰值时间（,t,p,）,：系统过渡过,程,程曲线到达第,一,一个峰值所需,的,的时间，反映,系,系统响应的灵,敏,敏程度,二、自动控制,系,系统的质量指,标,标,余差（,e,）：系统过渡过程,终,终了时给定值,与,与被控参数稳,定,定值之差,最大偏差（,A）,：被控参数第,一,一个波的峰值,与,与给定值的差,二、自动控制,系,系统的质量指,标,标,最大偏差,给定值,余差,衰减振荡的品,质,质指标,衰减比（,n）：,振荡过程的第,一,一个波的振幅,与,与第二个波的,振,振幅之比,衰减率（,f,）：,经过一个周期,后,后，波动幅度,衰,衰减的百分比,给定值,衰减振荡的品,质,质指标,y2,y1,控制（过渡过,程,程）时间（,t,s,）,：系统过渡过,程,程曲线进入新,的,的稳定值的5%或2%范围,内,内所需的时间,峰值时间（,t,p,）,：系统过渡过,程,程曲线到达第,一,一个峰值所需,的,的时间，反映,系,系统响应的灵,敏,敏程度,给定值,tp,衰减振荡的品,质,质指标,ts,余差,2%或5%,等幅振荡的品,质,质指标,过渡时间？,？,？,峰值时间？,？,？,衰减率,衰减比,发散振荡的品,质,质指标,过渡时间？,？,？,峰值时间？,？,？,对控制系统的,性,性能要求,稳：动态过程的振,荡,荡倾向和系统,重,重新恢复平衡,工,工作状态的能,力,力,过程2,过程1,系统过渡到新,的,的平衡工作状,态,态后或系统受,到,到扰动后重新,恢,恢复平衡后，,最,最终保持的精,度,度，反映了动,态,态后期的性能,准：,过程2,过程1,快：,动态过程进行,的,的时间长短，,过,过程时间持续,很,很长，将使系,统,统长时间出现,大,大偏差，同时,也,也说明系统响,应,应很迟钝，难,以,以复现快速变,化,化的信号,过程2,过程1,小节,自动控制研究,的,的对象是自动,控,控制系统,重点是按偏差,调,调节的反馈系,统,统,主要问题是系,统,统的动态特性,稳、准、快,作一份有关空,调,调控制系统的,介,介绍,格式,:PPT,主题,:,自选,提示,:,1.,应用,各,各种,控,控制,规,规律,2.,针对,各,各种,空,空调,装,装置,3.,针对,各,各种,应,应用,领,领域,考试,前,前交,.,用途,:1.,作业,2.,找工,自己,设,设计,(,吹,),