环境工程仿真模拟第三章简单控制系统.pptx
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控制系统的组成和描述.ppt.ppt
第二节 控制系统的 组成和描述
一、开环控制系统的组成和描述 二、闭环控制系统的组成和描述
回忆 飞镖的控制过程？
期望值 大脑
输入量
控制器
肢体
执行器
飞镖 落点
被控对象
输出量
1、系统的输出量仅受输入量控制 2、控制系统的输出量对系统的控制不产生任何影响 3、输入量到输出量之间的信号是单向传递。
简单开环控制系统的方框图
问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通 过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；
当温度达到25oC时，控制电路发出信号，压缩机停止工 作，风扇照常工作。
因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息 反馈，它是闭环控制系统。
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办
()
A．打破了外商对中国航运业的垄断
B．阻止了外国对中国的经济侵略
C．标志着中国近代化的起步
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵 制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D 三项表述都有错误。 答案：A
(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变 化。
3．交通通讯变化的影响 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ，出行 方式转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。
一、开环控制系统的组成和描述 二、闭环控制系统的组成和描述
回忆 飞镖的控制过程？
期望值 大脑
输入量
控制器
肢体
执行器
飞镖 落点
被控对象
输出量
1、系统的输出量仅受输入量控制 2、控制系统的输出量对系统的控制不产生任何影响 3、输入量到输出量之间的信号是单向传递。
简单开环控制系统的方框图
问题：根据空调器的工作过程，试画出其温度控制系统的方框图。
如设定温度为25oC，室内温度如果高于25oC，那么空调通 过比较，控制电路发出信号促使压缩机进行工作；
当温度达到25oC时，控制电路发出信号，压缩机停止工 作，风扇照常工作。
因此，空调温度控制系统中有从输出端返回到输入端的信息 反馈，它是闭环控制系统。
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办
()
A．打破了外商对中国航运业的垄断
B．阻止了外国对中国的经济侵略
C．标志着中国近代化的起步
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵 制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D 三项表述都有错误。 答案：A
(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变 化。
3．交通通讯变化的影响 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ，出行 方式转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。
《控制系统模型》课件
离散时间模型
总结词
描述离散时间系统的动态行为
详细描述
离散时间模型是针对离散时间系统建立的数学模型，它描述了离散时间系统的动态行为 。离散时间模型通常采用差分方程或离散状态方程的形式，适用于数字控制系统的分析 和设计。离散时间模型与连续时间模型相比，具有更好的实时性和稳定性。在离散时间
模型中，需要特别考虑采样周期和量化误差等因素对系统性能的影响。
。
建立系统数学模型
要点一
总结词
根据系统的输入、输出和动态特性，利用数学工具建立系 统的数学模型，为后续的分析和设计提供基础。
要点二
详细描述
在明确了系统的输入、输出和动态特性后，需要利用数学 工具建立系统的数学模型。这可以通过建立传递函数、状 态方程、频率响应等数学表达式来实现。建立的数学模型 应能够准确描述系统的动态行为，为后续的控制系统的分 析和设计提供基础。同时，建立的数学模型也可以用于仿 真实验和预测系统的性能。
02
控制系统模型的种类
传递函数模型
总结词
描述系统输入与输出之间的关系
详细描述
传递函数模型是控制系统中最常用的模型之一，它描述了系统输入与输出之间的传递关系，通常用于 线性时不变系统的分析。传递函数采用复数形式，能够全面反映系统的动态性能和稳定性。
状态空间模型
总结词
描述系统状态变量随时间的变化规律
在控制系统仿真中的应用
模拟实验
通过建立系统模型，可以在计算机上进行模拟实验，模拟实际系统 的运行情况，对控制策略和控制算法进行测试和验证。
优化算法
利用系统模型可以对控制算法进行优化，通过模拟实验来测试和改 进算法的性能，提高控制系统的效率和精度。
方案比较
通过建立多个系统模型，可以对不同的控制方案进行比较和分析， 选择最优的方案进行实施。
环境工程仪表及自动化项目六简单控制系统的组成
图6-3 液位自动控制系统方块图
在方块图中，每个环节表示组成系统的一个部分，称为 “环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信 号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭 头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互 间的作用信号。
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发 出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
（a）
图6-5 测量点
（b）
2. 连接线
通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用下 图的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线 也可按气信号、电信号、导压毛细管等采用不同的表示方式以示区别。
图6-6 联系线的表示法
3. 仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号 仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于 不同的仪表安装位置的图形符号如下表所示。
• 注意！方块图中的每一个方块 都代表一个具体的装置。
方块与方块之间的连接线，只是代表方块之间的信号联系，并 不代表方块之间的物料联系。方块之间连接线的箭头也只是代 表信号作用的方向，与工艺流程图上的物料线是不同的。
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个设备， 而方块图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
表6-1 仪表安装位置的图形符号表示
序 安装位 图形符号 备注 号置
序号 安装位置 图形符 备注 号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
在方块图中，每个环节表示组成系统的一个部分，称为 “环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信 号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭 头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互 间的作用信号。
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发 出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
（a）
图6-5 测量点
（b）
2. 连接线
通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用下 图的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线 也可按气信号、电信号、导压毛细管等采用不同的表示方式以示区别。
图6-6 联系线的表示法
3. 仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号 仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于 不同的仪表安装位置的图形符号如下表所示。
• 注意！方块图中的每一个方块 都代表一个具体的装置。
方块与方块之间的连接线，只是代表方块之间的信号联系，并 不代表方块之间的物料联系。方块之间连接线的箭头也只是代 表信号作用的方向，与工艺流程图上的物料线是不同的。
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个设备， 而方块图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
表6-1 仪表安装位置的图形符号表示
序 安装位 图形符号 备注 号置
序号 安装位置 图形符 备注 号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
第3章---过程系统稳态模拟_图文
（2）过程系统的设计（Design Problem）
设备 参数 向量 可调设备 参数向量
输入流 股向量
设计 要求 指标
可调输 入向量
过程系统模 型
输出流股向量
控制模型
输出设计 结果向量
设计型问题 给定部分输入流股、设备参数，指定输出流股中产品的特性 求解过程中，通过调整另一部分输入变量和设备参数变量使产 品达到规定的特性指标 实际应用： 为过程系统及单元设计提供设计的基础数据 若干个流程方案进行比较，选择最优工艺流程方案
3.1 过程系统模拟的基本任务及结构
3.1.1过程系统模拟的基本任务 （1）过程系统的模拟分析（Operating Problem） 设备参数向量 输入流股向量
过程系统模型
输出流股向量
模拟分析---操作型问题
给定过程系统的结构、给定输入流股，求解输出流股
实际应用： 从获得的输出流股信息，对过程系统和单元工况进行分析，指 导操作和过程改造。 对不同操作条件下运行工况进行预测，保证装置的正常运行。
第3章---过程系统稳态模拟
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第三章 过程系统的统的结构表达方式 过程系统的分解
过程系统的分割、循环回路/环路的切断
过程模拟的基本方法
过程模拟的步骤
本章节为基本章节，需要掌握
过程系统稳态模拟是过程系统分析的有效手段， 所建立的数学模型涉及下列方程组：
通常的优化目标为经济评价目标
优化方法库 为系统模拟提供优化计算方法 3.1.2 过程系统模拟的基本结构 过程系统模拟的重要组成部分 无约束最优化方法： 根据输入流股及单元结构信息， 管理系统执行模块 一维搜索（黄金分割法、消去法、抛物线法）、 通过过程速率或平衡级的计算， 过程系统模拟的核心 变量轮换法、负梯度法、单纯形法等 控制计算顺序及整个模拟过程 对过程进行物料流及能量流的衡算， 输入模块 有约束最优化方法： 获得输出流的信息 lagrange乘子法、罚函数法、既约梯度法等
过程控制系统及仪表第简单控制系统PPT课件
PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
如何选 择？
如何选 择？
操纵 执行仪表 变量 被控对象 被控变量
如何构 成负反 馈？
20
测量仪表
测量仪 表如何 选择？
第20页/共53页
一、 阀流量特性的选择
21
第21页/共53页
二、执行器开、闭形式的选择 气动执行器有气开和气关两种工作方式。在控制系统 中，选用气开式还是气关式，主要由具体的生产工艺来 决定。
第3篇 过程控制系统
• 第6章 简单控制系统 • 第7章 复杂控制系统
自动化
• 第8章 先进控制系统
设定值 控制仪表
—
被控变量 执行仪表 操纵 被控对象
变量
仪表
测量仪表
“化工仪表自动化”
1
第1页/共53页
第6章 简单控制系统 须解决的几个问题：
PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
测量仪 表如何 选择？
第16页/共53页
一、测量变送问题对控制质量的影响 关键问题：测量变送中的纯滞后问题 测量纯滞后是指：被控变量受干扰后，测量环节不能立 即检测，而是隔一段时间后才反映出被控变量的变化。
造成测量纯滞后的原因有： （1）测量元件安装位置不当，远离被控变量的灵敏 变化区； （2）受到工艺条件的限制，无法将测量元件安装在 理想的测量点； （3）成分和物性测量仪表本身存在严重的纯滞后； （4）测量信号的传输线路长造成的传递纯滞后； （5）测量仪表的不灵敏也可能引起纯滞后问题。
3、选择间接参数作为被控变量时，应该具有足够大灵 敏度，以便能反映直接指标参数的变化。
环境控制系统PPT课件
这种方法是目前测温的主要方法； • 非接触式 • 传感器与被测物体不直接接触，利用被测物体的热辐射来
测定温度。
18
• 热电阻
• 热电阻温度传感器是利用金属或半导体材料的阻值随 着温度变化来测量温度的。大多数金属热电阻的阻值随温 度增高而增大（当温度升高1℃时，其阻值约增加0.4%一 0.6％），称其具有正的温度系数；而半导体热敏电阻的 阻值一般随温度升高而减少（当温度升高1℃时，其阻值 约减小3％-6％），称其具有负的温度系数。又会引起本 身电阻的变化，因而可制成温度传感器。
电磁线圈 24v驱动
17
㈡检测装置
• 检测装置即传感器，是将非电量转换为电量的器件或装置， 它是检测系统和控制系统中获取信息的第一个环节，没有 精确、可靠的传感器，不可能实现精确可靠的自动检测和 自动控制。
• 1.温度传感器 • 温度传感器测量方法可分为接触式和非接触式两大类 。 • 接触式 • 传感器和被测物体直接接触，吸收被测物体能量进行测量，
（Different /D）。这三种控制规律可以组合成比
例（P)控制器，比例—积分（PI）控制器，比例一
积分一微分（PID）控制器等。其作用是将给定值
r(t)与被控参数的实际输出y (t)之差（即偏差）e（t)
＝r(t)—y (t)作为控制器的输入，控制器按偏差的比
例、或比例加积分、或比例加积分加微分形成控制
环境控制系统
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
一、自动控制系统的组成
• 由被控对象、 执行机构、检 测装置和控制 器等完成一定 任务的部件组 成。3• 系统的工作原理为：
测定温度。
18
• 热电阻
• 热电阻温度传感器是利用金属或半导体材料的阻值随 着温度变化来测量温度的。大多数金属热电阻的阻值随温 度增高而增大（当温度升高1℃时，其阻值约增加0.4%一 0.6％），称其具有正的温度系数；而半导体热敏电阻的 阻值一般随温度升高而减少（当温度升高1℃时，其阻值 约减小3％-6％），称其具有负的温度系数。又会引起本 身电阻的变化，因而可制成温度传感器。
电磁线圈 24v驱动
17
㈡检测装置
• 检测装置即传感器，是将非电量转换为电量的器件或装置， 它是检测系统和控制系统中获取信息的第一个环节，没有 精确、可靠的传感器，不可能实现精确可靠的自动检测和 自动控制。
• 1.温度传感器 • 温度传感器测量方法可分为接触式和非接触式两大类 。 • 接触式 • 传感器和被测物体直接接触，吸收被测物体能量进行测量，
（Different /D）。这三种控制规律可以组合成比
例（P)控制器，比例—积分（PI）控制器，比例一
积分一微分（PID）控制器等。其作用是将给定值
r(t)与被控参数的实际输出y (t)之差（即偏差）e（t)
＝r(t)—y (t)作为控制器的输入，控制器按偏差的比
例、或比例加积分、或比例加积分加微分形成控制
环境控制系统
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
一、自动控制系统的组成
• 由被控对象、 执行机构、检 测装置和控制 器等完成一定 任务的部件组 成。3• 系统的工作原理为：
环境工程仿真模拟智能控制
加强公众教育，提高公众对仿真模拟智能控制的认识和接受度；完善 相关法律法规，为技术的应用和发展提供法律保障。
跨学科合作
环境工程仿真模拟智能控制涉及到多个学科领域，如计算机科学、数 学、物理学等，加强跨学科合作是未来发展的重要方向。
05
环境工程仿真模拟智能控制的案 例研究
案例一：某城市污水处理厂的智能控制系统
THANKS
感谢观看
技术发展
近年来，随着计算机技术的不断 进步，环境工程仿真模拟技术也 在不断发展，出现了许多新的模 拟方法和软件。
未来展望
未来，随着计算机技术的进一步 发展，环境工程仿真模拟技术将 更加成熟和智能化，能够更好地 服务于环境工程领域。
02
环境工程智能控制技术
智能控制系统的基本组成
传感器
控制器
用于检测被控对象的参数变化，并将检测 到的信息转换为电信号或数字信号传输给 控制器。
法律法规
环境工程仿真模拟智能控制需要遵守相关的法律法规，如何合理合规地应用技术也是一个社会挑战。
解决方案与未来发展方向
技术创新
通过技术创新提高数据处理效率、模型精度和实时性，是解决技术挑 战的有效途径。
成本控制
通过优化算法、减少计算量等方法降低成本，提高经济效益，是解决 经济挑战的关键。
公众教育和法律法规完善
针对大气污染控制的需求，该智能优化算法 能够快速响应并进行精准调控。通过实时监 测和数据分析，智能优化算法能够自动调整 污染控制设备的运行参数，有效减少污染物
排放，提高大气质量。
案例四：固体废弃物处理的仿真模拟研究
要点一
总结词
要点二
详细描述
资源化利用、降低能耗、环境友好
该仿真模拟研究通过建立固体废弃物处理的数学模型和智 能算法，实现了对固体废弃物处理的资源化利用和环境友 好。通过智能控制系统的优化调度，有效降低了处理能耗 和资源消耗，提高了废弃物处理效率和资源回收率。同时 ，该研究还考虑了环境影响和可持续发展的需求，为固体 废弃物处理提供了更加环保和可持续的解决方案。
跨学科合作
环境工程仿真模拟智能控制涉及到多个学科领域，如计算机科学、数 学、物理学等，加强跨学科合作是未来发展的重要方向。
05
环境工程仿真模拟智能控制的案 例研究
案例一：某城市污水处理厂的智能控制系统
THANKS
感谢观看
技术发展
近年来，随着计算机技术的不断 进步，环境工程仿真模拟技术也 在不断发展，出现了许多新的模 拟方法和软件。
未来展望
未来，随着计算机技术的进一步 发展，环境工程仿真模拟技术将 更加成熟和智能化，能够更好地 服务于环境工程领域。
02
环境工程智能控制技术
智能控制系统的基本组成
传感器
控制器
用于检测被控对象的参数变化，并将检测 到的信息转换为电信号或数字信号传输给 控制器。
法律法规
环境工程仿真模拟智能控制需要遵守相关的法律法规，如何合理合规地应用技术也是一个社会挑战。
解决方案与未来发展方向
技术创新
通过技术创新提高数据处理效率、模型精度和实时性，是解决技术挑 战的有效途径。
成本控制
通过优化算法、减少计算量等方法降低成本，提高经济效益，是解决 经济挑战的关键。
公众教育和法律法规完善
针对大气污染控制的需求，该智能优化算法 能够快速响应并进行精准调控。通过实时监 测和数据分析，智能优化算法能够自动调整 污染控制设备的运行参数，有效减少污染物
排放，提高大气质量。
案例四：固体废弃物处理的仿真模拟研究
要点一
总结词
要点二
详细描述
资源化利用、降低能耗、环境友好
该仿真模拟研究通过建立固体废弃物处理的数学模型和智 能算法，实现了对固体废弃物处理的资源化利用和环境友 好。通过智能控制系统的优化调度，有效降低了处理能耗 和资源消耗，提高了废弃物处理效率和资源回收率。同时 ，该研究还考虑了环境影响和可持续发展的需求，为固体 废弃物处理提供了更加环保和可持续的解决方案。
环境工程概论第3章水污染及其控制工程水污染控制技术
②限对期污治水理处，2理00厂0的年零监点测行和动管理；
规范排污口
③关对停水“体十卫五小生”特征的监测和管理。
排污许可证、总量控制指标
例如排：污收费（水量→污染物量）
环保设施 “三同时”验收
一、概述
3、“治”
“治”是水污染防治中不可缺少的一环。 通过各种治理措施，对污（废）水进行妥善的处 理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放 标准。
性能？两者有何关系？ • 39、绘图表示普通活性污泥法的基本流程？标明各单元的名称并说明
其作用？ • 40、什么是生物膜法？一个普通生物滤池主要由哪几部分组成？ • 41、什么是生物接触氧化法？ • 42、什么是厌氧生物处理？三阶段的名称是什么？
第三节 水污染控制技术方法
解决水资源短缺和水污染的一个主要途径在于水 处理。
一、概述
（五）水污染控制工程的基本内容
①物理法 ②化学法、物理化学法 ★ ③生物处理法 ★ ④ 水系污染防治工程
一、概述
（六）废水处理技术概述
废水处理的基本任务是采用各种方法将废水中的 污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而 使废水得到净化。
1．废水处理方法的分类： （1）按照废水处理的作用原理分类 物理法、化学法、物理化学法、生物法
（1）一级处理厂流程
投氯
原生污水
格栅
沉砂池
沉淀池
接触池
出水
杂粒脱水床 污泥消化池
运出填地
污泥脱水
图1-4 一级处理厂流程图
送往农田
一、概述
（2）二级处理厂（活性污泥法）流程原生污水源自格栅沉砂池投氯
初次沉淀池 污泥消化池
曝气池
二级沉淀池
接触池
回流活性污泥 剩余活性污泥
规范排污口
③关对停水“体十卫五小生”特征的监测和管理。
排污许可证、总量控制指标
例如排：污收费（水量→污染物量）
环保设施 “三同时”验收
一、概述
3、“治”
“治”是水污染防治中不可缺少的一环。 通过各种治理措施，对污（废）水进行妥善的处 理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放 标准。
性能？两者有何关系？ • 39、绘图表示普通活性污泥法的基本流程？标明各单元的名称并说明
其作用？ • 40、什么是生物膜法？一个普通生物滤池主要由哪几部分组成？ • 41、什么是生物接触氧化法？ • 42、什么是厌氧生物处理？三阶段的名称是什么？
第三节 水污染控制技术方法
解决水资源短缺和水污染的一个主要途径在于水 处理。
一、概述
（五）水污染控制工程的基本内容
①物理法 ②化学法、物理化学法 ★ ③生物处理法 ★ ④ 水系污染防治工程
一、概述
（六）废水处理技术概述
废水处理的基本任务是采用各种方法将废水中的 污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而 使废水得到净化。
1．废水处理方法的分类： （1）按照废水处理的作用原理分类 物理法、化学法、物理化学法、生物法
（1）一级处理厂流程
投氯
原生污水
格栅
沉砂池
沉淀池
接触池
出水
杂粒脱水床 污泥消化池
运出填地
污泥脱水
图1-4 一级处理厂流程图
送往农田
一、概述
（2）二级处理厂（活性污泥法）流程原生污水源自格栅沉砂池投氯
初次沉淀池 污泥消化池
曝气池
二级沉淀池
接触池
回流活性污泥 剩余活性污泥
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检测元件
位移、压力 差压、电量
变送器
检测变送环节的工作原理图
标准信号
27
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测元件和变送器的基本要求：准确、迅速和可靠 准确：能正确反映被控或被测变量，误差小； 迅速：能及时反映被控或被测变量的变化； 可靠：检测元件和变送器的基本要求，能在环境工况下长 期稳定运行。
y
测量变送器
9
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统中的名词及意义
干扰
偏差
操纵变量 （控制变量）
f 被控变量
给定值 r + e （设定值）
控制器
u
执行器 m 被控对象
y
z-
测量值
测量变送器
工业控制器
广义对象
10
第三章 简单控制系f统
3.1 自动控制系统的基本概念
r
y
ze
第三章 简单控制系统
给定值3.1r自：动生控产制过系程统的中基被本控概变念 量需要保 持的值。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
6
操纵第变三量章m简：单受控控制于系调统节阀，用于改 变被控3.1变自量动控大制小系的统物的基理本量概称念为操纵变
正作用与负作用 环节的输出信号随输入信号增 加而增加为正作用环节； 环节的输出信号随输入信号增 加而减少为反作用环节。
15
第三章 简单控制系统
3.3 控制系统的分类
按照对操纵变量的影响划分
+
控制器
-
执行器
被控对象
测量变送器
闭环 （自动） 开环 （手动）
16
第三章 简单控制系统
3.3 控制系统的分类
积分控制性能指标 误差平方积分指标
绝对误差积分指标
时间乘绝对误差积分指标
25
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
将工业生产过程的参数（流量、压力、温度、物位、成分 等）经检测、变送单元转换为标准信号。 在模拟仪表中，标准信号通常采用1~5V、4~20mA、 0~10mA电流或电压信号，20~100kPa气压信号；在现场 总线仪表中，标准信号是数字信号。
LT
干扰： 进水流量。
qout
12
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
什么是反馈 反馈是系统输出通过测量变送
器返回到输入，并和设定值比 较的过程。
负反馈、正反馈
13
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
正反馈与负反馈
正反馈 负反馈
期望液位
14
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
22
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （4）回复时间Ts 快速性指标 从过渡过程开始到进入稳态值 ±5%或±2%范围内的时间
23
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （5）振荡频率ω与振荡周期Tp 快速性指标
24
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
按照给定值的特点划分
+
控制器
-
定值
执行器
被控对象
测量变送器
随动
17
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
控制系统的要求 稳定性、准确性、快速性
控制系统的指标 时域控制性能指标 积分控制性能指标
18
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （1）衰减比n 稳定性指标 相邻同方向两个波峰的幅值之 比。
自动控制系统中的名词及意义
u
m
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
11
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统中的名词及意义
？
被控变量：qi2n #槽液位；
给定值： r；
qm
r
操纵变量：2#槽出水流量；LC
量。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
7
干扰第f：三除章操简纵单变控量制外系统，作用于被控对 象并对3.1被自控动控变制量系影统响的基较本大概的念输入作用
为干扰。Biblioteka 偏差给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
4
被控第变三量章y：简需单要控控制系制统的工艺参数，环 境工程3.1中自的动控常制见系被统控的基变本量概有念温度、压
力、流自量动、控液制位系、统组中分的、名PH词值及等意。义
干扰
偏差
操纵变量 （控制变量）
f 被控变量
给定值 r + e （设定值）
控制器
u
执行器 m 被控对象
y
z-
测量值
测量变送器
5
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
8
偏差第信三号章e：简设单定控值制系r减统去反馈信号z之 差。控3.1制自器动控根制据系偏统差的基信本号概的念大小去控
制操纵变量。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
19
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （2）超调量σ和最大偏差A 稳定性指标 随动控制
20
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （2）超调量σ和最大偏差A 稳定性指标
定值控制
21
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （3）余差C 稳态准确性指标
28
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测变送环节的选择原则： 1) 由于检测元件直接与被测或被控介质接触，因此在选择 检测元件时，首先考虑该元件是否能适应工业生产过程中 的高低温、高压、腐蚀性、粉尘和爆炸性环境，能否长期 稳定运行； 2) 检测元件的精度、快速性、线性特性： 以满足工艺检测和控制要求为原则，仪表的量程应满足读 数误差的要求同时应尽量选用线性特性。
1
环境工程仿真与控制 第三章 简单控制系统
2
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统的例子
3
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统的组成
简单控制系统是指单输入-单输出（SISO）的线性控制系 统，是控制系统的基本形式。
+
控制器
-
执行器
被控对象
测量变送器
过程变量
检测元件
位移、压力 差压、电量
变送器
检测变送环节的工作原理图
标准信号
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第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测变送环节包括传感器和变送器。 传感器：将非电物理量通过各种物理、化学、光学等原理 转换为电学量； 变送器：将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号 输出。
过程变量