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1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量,具有相同或不同 功能的复式仪表时,可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示(测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上),如下图所示。
对于一个稳定的系统(所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 )要分析其稳定性、准确性和快速性,常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例,因为阶跃作用很典型,实际上也 经常遇到,且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节,两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系;进入方框的信号为环节输入,离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意!
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线,只是代表方框之间的信号联 系,与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化,而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y

自动控制系统概述

自动控制系统概述
自动控制就是在没有人的直接参与的情况下,利用
控制装置(简称控制器)使被控对象(或生产过程等)的某
一物理量(如温度、压力等)准确地按照预期的规律运行。
二、自动控制系统的常用术语
在自动控制系统中,被控制的设备或过程称为被控对象 或对象;被控制的物理量称为被控量或输出量;决定被控量 的物理量称为控制量或给定量;妨碍控制量对被控量进行正 常控制的所有因素称为扰动量。给定量和扰动量都是自动控 制系统的输入量。扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
第一章 自动控制系统概述
三、闭环控制系统
系统的控制装置和被控对象不仅有顺 向作用,而且输出端和输入端之间存在反 馈关系,所以称为闭环控制系统,闭环控 制系统就是反馈控制系统。
第一章 自动控制系统概述
直流电动机调速系统
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
闭 环 控制
第一章 自动控制系统概述
系统框图
第一章 自动控制系统概述
返回
第一章 自动控制系统概述
第五节 自动控制系统的性能指标
一、稳定性
系统的稳定性:系统在受到外部作用后,能否恢复平衡状态
稳定
的能力。
不稳定
第一章 自动控制系统概述
稳定的重要性:不稳定的系统是无法进行工作的;因此,对
任何自动控制系统,首要的条件便是系统能 稳定正常运行。
二、快速性
系统响应的快速性:是指在系统稳定性的前提下,通过系统 的自动调节,最终消除因外作用改变而引起的输出量与给定 量之间偏差的快慢程度。一般用调节时间来衡量 。如图1-16 所示,系统输出即系统响应经过几次振荡后,达到新的稳定 状态。对于系统动态过程性能的优劣除了快速性之外,还有 反映系统动态过程平稳性指标,故将快速性和平稳性作为表 征系统动态性能的指标,统称为动态性能指标。

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(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有 N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期
令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
因为从原点始只有半个三角波
因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇 次周期函数
把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个 脉冲的起始和终止相位角
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型
定性分析 建立数学模型
定量分析
定性分析
对系统校正 工程实践
对系统校正
称心?
N
Y 工程实践
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术
后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
§7-1变频调速的基本控制方 式
电机调速时希望磁通量Φm为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1Φm f1------定子频率 KN1---基波绕组系数 N1-----定子每相绕组串联匝数 Φm ----每极气隙磁通量(Wb)
一.基频以下调速
f1从额定f1n向下调。 要求: Eg /f1 =常数。
二.自动控制系统的分类
③过程控制系统 特点:对生产过程自动提供一定的外界条件,
例如:温度、压力、流量、粘度、浓度等参 量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的 每一局部,可以是随动系统,也可以是恒值 系统。 例子:化工厂控制系统。
二.自动控制系统的分类
2.按数学模型分类 数学模型 描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。 静态模型 变量各阶导数为零的条件下。
二:直接变频装置(AC-AC)

自动控制系统概述

自动控制系统概述

第一节 自动控制系统的组成
自动控制系统的组成:控制器、执行器、被控对象及 测量变送环节四部分组成。
自动控制系统方块图
第一节 自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之四
(4) 过渡时间
从干扰作用发生的时刻起,直到系统重新建立新的平 衡时止,过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态 值的上下规定一个小范围,当被控变量进入该范围并不再 越出时,就认为被控变量已经达到新的稳态值,或者说过 渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±5%(也有 的规定为±2%)。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之五
(5)震荡周期或频率
过渡过程同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间叫振 荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率。在衰减比相同 的情况下,周期与过渡时间成正比,一般希望振荡周期短 一些为好。
第四节 过渡过程和品质指标
举例 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。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℃)。
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程

对于控制质量要求不 高的场合,如果被控
等幅震荡过程 ?变的量范允围许内在振工荡艺(许主可要
指在位式控制时), 才可采用。
发散震荡过程
X

自动控制原理课件:自动控制系统概述

自动控制原理课件:自动控制系统概述

本章思考题:
• 自动控制的实质是什么? • 闭环控制的结构使得其具有哪些优缺点? • 对自动控制系统的基本要求有哪些?
随动系统与自动调整系统 线性系统与非线性系统 连续系统和离散系统 单输入单输出系统和多输入多数出系统
1.5 自动控制系统的基本要求 稳定性 稳态性能指标 暂态性能指标
经典控制理论的主要分析方法:时域分析,频域分析
1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
进行数字仿真实 验在某种意义上比理 论和试验对问题的认 识可以更为细致,不 仅可以了解问题的结 果而且可以通过设定 仿真条件等方式连续 动态、重复地显示控 制系统发展演化的中 间过程,方便了解直 观试验不易观测到的 整体与局部细节过程。
自动控制系统概述
目 录
CONTENTS
1.1 引言 1.2 开环控制和闭环控制 1.3 闭环自动控制系统的基本组成 1.4 自动控制系统的分类 1.5 自动控制系统的基本要求 1.6 控制系统数字仿真实践的必要性
1.1 引言
自动控制的基本概念
自动控制 自动控制是在没有人的直接干预下,利用物理装置对生产设备和
闭环控制的特点
控制器与被控对象之间既有信号的正向作用,又 有信号的反馈作用。
优点:抗干扰能力强,稳态精度高、动态性能好等。
缺点:设计不合理时,将出现不稳定。在开控制器 2-控制对象 3-检测装置
1.3 闭环自动控制系统的基本组成
1.4 自动控制系统的分类
工艺过程进行合理的调节,使期望的物理量保持恒定,或者按照一定 的规律变化。
自动控制系统 自动控制系统是为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有
机组合体。
1.2 开环控制和闭环控制
图1-1 电炉加热系统 1-控制器(调压器) 2-被控对象(电炉箱)

《自动控制系统》课件

《自动控制系统》课件
判定方法
通过分析系统的误差信号和稳态误差,可以判定系统的稳态性能 。
05
自动控制系统设计
系统建模
总结词
系统建模是自动控制系统设计的关键步 骤,它通过建立系统的数学模型来描述 系统的输入、输出和状态之间的关系。
VS
详细描述
系统建模是利用数学模型来描述一个实际 系统的动态行为。通过建立系统的数学模 型,可以分析系统的性能、预测系统的行 为,以及优化系统的设计。常见的系统建 模方法包括传递函数、状态空间和差分方 程等。
自动控制系统类型
开环控制系统
01
开环控制系统是指系统中没有反馈回路的控制系统 。
02
开环控制系统的输出只受输入的控制,系统的抗干 扰性和可靠性较低。
03
常见的开环控制系统有温度控制系统、液位控制系 统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是指系统中具有反馈回路的控制系统。
闭环控制系统的输出会反馈到输入端,通过比较实际输出和期望输出的偏差来调整输入,从而减小或消 除偏差。
分类
根据系统对输入信号的响应,动态性能可以分为快速 性、稳定性和准确性。
判定方法
通过分析系统的阶跃响应和脉冲响应,可以判定系统 的动态性能。
稳态性能分析
定义
稳态性能是指系统在输入信号作用下,系统输出的最终状态,包 括误差、稳态误差等。
分类
根据系统对输入信号的响应,稳态性能可以分为无差系统、有差 系统和积分系统。
实例
环境监测与控制系统可以对城市污水处理厂的污水进行实时监测和控制,根据水质数据 自动调整污水处理设备的运行参数,提高污水处理效果和排放标准。
THANKS
感谢观看
被控对象的特性对控制系统的设计有 很大影响,需要充分了解被控对象的 数学模型和动态特性。

《自动控制原理》课件

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集成化:智能控制技术将更加集 成化,能够实现多种控制技术的 融合和应用。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
网络化:智能控制技术将更加网 络化,能够实现远程控制和信息 共享。
绿色化:智能控制技术将更加绿 色化,能够实现节能减排和环保 要求。
控制系统的网络化与信息化融合
网络化控制:通过互联网实现远程控制和监控
现代控制理论设计方法
状态空间法:通过建立状态空间模型,进行系统分析和设计 频率响应法:通过分析系统的频率响应特性,进行系统分析和设计 极点配置法:通过配置系统的极点,进行系统分析和设计 线性矩阵不等式法:通过求解线性矩阵不等式,进行系统分析和设计
最优控制理论设计方法
基本概念:最优控制、状态方程、控制方程等 设计步骤:建立模型、求解最优控制问题、设计控制器等 控制策略:线性二次型最优控制、非线性最优控制等 应用领域:航空航天、机器人、汽车电子等
动态性能指标
稳定性:系统在受到扰动后能否恢复到平衡状态 快速性:系统在受到扰动后恢复到平衡状态的速度 准确性:系统在受到扰动后恢复到平衡状态的精度 稳定性:系统在受到扰动后能否保持稳定状态
抗干扰性能指标
稳定性:系统在受到干扰后能够 恢复到原来的状态
准确性:系统在受到干扰后能够 保持原有的精度和准确性
信息化控制:利用大数据、云计算等技术实现智能化控制
融合趋势:网络化与信息化的融合将成为未来控制系统的发展方向 应用领域:工业自动化、智能家居、智能交通等领域都将受益于网络化与 信息化的融合
控制系统的模块化与集成化发展
模块化:将复杂的控制系统分解为多个模块,每个模块负责特定的功能,便于设计和维护 集成化:将多个模块集成为一个整体,提高系统的性能和可靠性 发展趋势:模块化和集成化是未来控制系统发展的重要方向 应用领域:广泛应用于工业自动化、智能家居、智能交通等领域

自控原理课件第1章自动控制系统概

自控原理课件第1章自动控制系统概
自控原理课件第1章自动控制 系统概
目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预,能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性,自动控制 系统正朝着模块化方向发展,将系统划分为若干 个独立的模块,每个模块具有特定的功能和接口 ,便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用,使得自动控制 系统逐渐实现网络化,系统之间可以相互连接和 通信,实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高,自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展,采用节能技术和环保材料,降低 系统运行过程中的能耗和排放,减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出,使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力,能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业,实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用,提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统,实现对温室环境的自动调节和控制,确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展,自动 控制系统正朝着智能化方向发展,能够自主地学 习和适应环境变化,提高系统的性能和效率。
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第四节 过渡过程和品质指标
二、控制系统的过渡过程
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
举例
给定值 控制器 执行器
-
测量、变送
干扰
当干扰作用于对象,系
被控变量 统输出y发生变化,在
对象
系统负反馈作用下,经
过一段时间,系统重新
恢复平衡。
控制系统方块图
第四节 过渡过程和品质指标
系统在过渡过程中,被控变量是随时间变化的。被控 变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰 形式。
液位人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
液位自动控制图
第一节 自动控制系统的组成
液位自动控制
常用术语 被控对象:需要实现控制的设备、机械和生产过程 被控变量:对象内要求保持一定数值的物理量,即输出量 控制变量:受执行器控制,用以使被控变量保持一定数值 的物料和能量 干扰:除控制变量以外,作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素 给定值:工艺规定被控变量所要保持的数值 偏差:设定值与测量值之差
在生产中,出现的干扰是没有固定形式的,且多半属 于随机性质。在分析和设计控制系统时,为了安全和 方便,常选择一些定型的干扰形式,其中常用的是阶 跃干扰。
第四节 过渡过程和品质指标
常见典型信号 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为: r(t) A t≥0 0 t<0
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程

对于控制质量要求不 高的场合,如果被控
等幅震荡过程 ?变的量范允围许内在振工荡艺(许主可要
指在位式控制时), 才可采用。
发散震荡过程
X
第四节 过渡过程和品质指标 三、过渡过程的品质指标
超调量也可以用来表征被控变量偏离给定值的程度。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之二
(2)衰减比
衰减比是衰减程度的指标,它是前后相邻两个峰值的 比。习惯表示为 n:1,一般 n 取为4~10之间为宜。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之三
( 3 ) 余差
当过渡过程终了时,被控变量所达到的新的稳态值与 给定值之间的偏差叫做余差,或者说余差就是过渡过程终 了时的残余偏差。有余差的控制过程称为有差调节,相应 的系统称为有差系统。反之就为无差调节和无差系统。
第三节 自动控制系统的分类
按系统的反馈形式可以分为开环和闭环控制系统; 按系统的结构形式可以分为简单控制系统和复杂控制
系统; 按系统的给定值,可以将自动控制系统分为三类,即
定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
第三节 自动控制系统的分类
1. 定值控制系统
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中,若要求 控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标 上不变,或者说要求被控变量的给定值不变,就需要采用定 值控制系统。
要选择好控制系统 的对象
第二节 系统运行的基本要求
自动控制系统的基本要求是系统运行必须是稳定的,并应 保证满足一定的精度要求和规定的性能指标。
要实现自动控制,系统必须是闭环,量变送环节一般具有正作用特性,被控对象和执行器的 特性由实际的工艺条件决定,可以通过控制器的正、反作 用来满足系统负反馈的要求。
自动控制系统概述
内容提要
自动控制系统的组成 系统运行的基本要求 自动控制系统的分类 自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统过渡过程的品质指标
传递函数和方框图 管道及仪表流程图
第一节 自动控制系统的组成
人工操作与自动控制比较图
第三节 自动控制系统的分类
3.程序控制系统(顺序控制系统)
给定值变化,但它是一个已知的时间函数,即生产技术 指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中 应用比较普通。 特点:设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数 作用:以一定的精度跟随设定值的变化而变化
程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其 分析研究方法与随动控制系统相同。
过渡过程品质指标示意图
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之一
( 1 )最大偏差或超调量
最大偏差是指在过渡过程中,被控变量偏离给定值的 最大数值。在衰减振荡过程中,最大偏差就是第一个波的 峰值。特别是对于一些有约束条件的系统,如化学反应器 的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等,都会对最大偏 差的允许值有所限制。
特点:设定值是固定不变的闭环控制系统 作用:克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数
值上
第三节 自动控制系统的分类
2.随动控制系统(自动跟踪系统)
给定值随机变化,该系统的目的就是使所控制的工艺参 数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。
特点:设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统 作用:以一定的精度跟随设定值的变化而变化
当A=1时称为单位阶跃信号。
特点
易产生 对系统输出影响大 便于分析和计算
第四节 过渡过程和品质指标
采用阶跃干扰的优点:
这种形式的干扰比较突然、 危险,且对被控变量的影响 也最大。如果一个控制系统 能够有效地克服这种类型的 干扰,那么一定能很好地克 服比较缓和的干扰。
这种干扰的形式简单,容易 实现,便于分析、实验和计 算。
第一节 自动控制系统的组成
自动控制系统的组成:控制器、执行器、被控对象 及测量变送环节四部分组成。
自动控制系统方块图
第一节 自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自
动化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产
设备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象, 简称对象。
控制系统的过渡过程是衡量品质的依据。 多数情况下,希望得到衰减振荡过程,在此取这 种过程形式讨论控制系统的品质指标。 控制指标主要有两类,一类是时间域的单项指标, 另一类是时间域的综合指标。
第四节 过渡过程和品质指标
1.时间域的各种单项指标
假定自动控制系统在阶跃输入作用下,被控变量的 变化曲线如下图所示,这是属于衰减振荡的过渡过程
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