01控制系统基本概念
控制系统基本要求
控制系统基本要求一、控制系统概述在现代工程领域，控制系统是一个非常重要的概念。
控制系统是指对一个或多个物理或工程系统内部参数进行测量，并根据预定的设定值，通过运用控制器、执行器、传感器等组成的控制装置来使系统输出达到期望值的过程。
控制系统广泛应用于各个领域，包括工业控制、航空航天、自动化生产等。
二、控制系统的基本要求一个良好的控制系统应该满足以下几个基本要求：1. 稳定性稳定性是控制系统的基本要求之一。
一个稳定的控制系统在输入发生变化时能够迅速恢复到稳态，并且输出不会无限制地增大或减小。
稳定性可以通过系统的动态响应来体现，一般使用系统的传递函数或状态空间方程进行分析。
2. 动态性能动态性能是衡量控制系统质量的重要指标之一。
动态性能包括系统的稳态误差、超调量、调节时间等。
一个良好的控制系统应该能够快速且准确地响应输入变化，从而使系统达到期望输出。
3. 鲁棒性在实际应用中，系统的参数往往存在不确定性或变动性。
一个鲁棒性强的控制系统应该能够在参数变化或其它扰动的情况下，仍然保持稳定性和良好的动态性能。
通常可以采用鲁棒控制的设计方法来提高系统的鲁棒性。
4. 可操作性一个控制系统可能需要进行调试、维护和升级。
因此，控制系统的设计应该尽量考虑系统的可操作性，即便于操作和维护。
例如，设计采用简洁的控制算法、清晰的人机界面等。
5. 成本效益一个优秀的控制系统不仅要满足上述技术要求，还需要考虑成本效益。
在设计控制系统时，应该尽量使用经济、可行的组件和技术，以降低系统的成本。
三、控制系统基本要求的实现方法为了满足以上控制系统基本要求，通常可以采用以下方法进行实现：1. 系统建模与分析对控制系统进行建模是实现控制系统基本要求的关键一步。
可以使用传递函数、状态空间方程等方法对系统进行数学建模，并采用控制系统理论进行分析和设计。
2. 控制器设计与优化根据系统的数学模型，可以设计相应的控制器来实现控制系统的目标。
控制器的设计通常涉及到控制策略的选择、参数的确定等，可以使用PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等方法。
工业控制系统
03
无线网络技术
• 优点：无需布线，安装维护方便，适用于远距离通信。
• 缺点：受环境因素影响较大，传输速度不稳定，网络安
全性较差。
工业控制系统通信与网络技术的应用
数据采集与传输
• 通过通信技术实现现场设备与中央控制器之间的数据传输。
• 采用网络技术实现远程监控和数据交换。
具，提高漏洞扫描效率。
高安全防护性能。
理机制，实现访问控制。
密钥管理策略，保证加密数
据的安全性。
工业控制系统的安全检测与监控
安全检测
安全监控
• 对工业控制系统进行定期安全检测，评估系统安全性。
• 对工业控制系统进行实时安全监控，发现异常情况并进
• 采用专业的安全检测工具和风险评估方法，提高安全检
行处理。
• 提高生产过程中的效率和产品质量。
无人化与远程操作
• 实现工业控制系统的无人化操作和远程监控。
• 降低生产成本，提高生产效率。
工业控制系统的绿色与可持续发展
节能减排
可持续发展
• 应用节能减排技术，降低工业控制系统的能耗。
• 遵循绿色和可持续发展理念，实现工业控制系统的环保
• 提高生产过程中的能源利用效率。
• 工业控制系统主要由硬件、软件和通信网络三部分组成，具有实时性、可靠性和稳定性等特点。
• 工业控制系统的功能
• 数据采集与处理：实时采集生产过程中各种设备的状态参数，进行处理和分析，为生产决策提供依据。
• 控制与调节：根据生产过程中的实际需求，对设备进行自动控制和调节，以保证生产过程的稳定和高效。
中期阶段（20世纪70年代至90年代）
• 工业控制系统开始采用微处理器和数字电路等先进技术，实现复杂的自动化控制。
电气面试知识
电气面试知识电气面试是电气工程师求职过程中的一项重要环节，通过面试，面试官会对求职者的电气知识、技能和经验进行考察。
本文将介绍一些常见的电气面试知识点，帮助求职者更好地应对电气面试。
一、电气基础知识1.电流、电压和电阻之间的关系：根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻。
2.串联电路和并联电路的区别：串联电路中电流相同，电压相加；并联电路中电压相同，电流相加。
3.交流电和直流电的区别：交流电的电流和电压周期性变化，而直流电的电流和电压恒定不变。
4.三相电系统的优势：三相电系统具有功率大、线损小、稳定性好等优势。
二、电路分析1.电路定律：包括基尔霍夫定律（电流定律和电压定律）和欧姆定律。
2.电路元件：电阻、电容和电感的特性和作用。
3.网络定理：包括超级定理、诺顿定理和戴维南定理。
4.交流电路分析：包括复数法、相量法和功率计算等。
三、电机与变压器1.电机分类：包括直流电机、交流电机和步进电机等。
2.电机原理：包括电磁感应原理和霍尔效应等。
3.变压器原理：包括变压器的结构、工作原理和应用等。
四、电力系统1.发电机：包括发电机的类型、结构和工作原理等。
2.输电线路：包括输电线路的类型、电缆和导线的选择等。
3.配电系统：包括配电变压器、开关设备和保护装置的选择和配置等。
4.电力负荷：包括负荷计算、负荷曲线和负荷管理等。
五、控制系统1.控制系统的基本概念：包括反馈控制、开环控制和闭环控制等。
2.控制系统的稳定性：包括稳定性判据和稳定性分析等。
3.控制系统的传递函数：包括传递函数的定义和性质等。
4.控制系统的校正方法：包括比例控制、积分控制和微分控制等。
六、安全知识1.电气安全：包括电击防护、防火措施和漏电保护等。
2.高压安全：包括高压设备的运行、维护和检修等。
3.作业安全：包括作业许可、作业操作规程和紧急救援等。
以上是一些常见的电气面试知识点，希望对电气工程师求职者有所帮助。
在面试准备过程中，还需要根据具体岗位要求和面试官的提问重点进行针对性学习和准备，以提高面试的成功率。
第01章 自动控制系统基本概念
闭环与开环
闭环——系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较 的系统称为闭环系统，此时系统根据设定值与测 量值的偏差进行控制，直至消除偏差。
+ SP － 测量变送装置 调节器 执行器 被控对象
开环——系统的输出没有被反馈回输入端，执行器仅只根 据输入信号进行控制的系统称为开环系统，此时 系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关。 要实现自动控制，系统必须闭环。
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。 6、超调量 (230-205)/205×100%=12.2%
几种典型的过渡过程：
16
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
？ X
一般是不允许的 除开关量控制回路
单调发散过程
X 17
（3）过渡过程的品质指标
通常要评价和讨论一个控制系统性能优劣，其标准有二大类：
· 以系统受到阶跃输入作用后的响应曲线的形式给出。主要包括： 最大偏差（超调量）、 衰减比 余差 过渡时间 振荡周期（振荡频率）……
控制系统频率分析课件
分析系统动态性能
频率分析可以揭示控制系统的动 态性能，包括系统的响应速度、 阻尼比和超调量等，为系统性能
优化提供依据。
指导控制器设计
通过频率分析方法，可以根据系 统性能要求，指导控制器参数和 结构的设计，实现控制系统的优
化。
课件内容与结构
1 2 3
基础知识介绍 课件首先对控制系统频率分析的基础知识进行介 绍，包括频率特性的概念、分类和作用等，为后 续内容打下基础。
动执行器等。
03
控制器
介绍控制器的结构、原理和分类，包括模拟控制器、数字控制器等，并
详细阐述PID控制算法的实现方法和优缺点。
控制系统性能指标
稳定性
阐述稳定性的概念、判定方法和改善措施，包括劳斯判据、奈奎 斯特判据等。
动态性能
介绍动态性能指标的定义和计算方法，包括上升时间、调节时间、 超调量等，并分析各指标对系统性能的影响。
根据系统特点选择合适的坐标系，便于观察和分析。
确定关键点
确定系统的关键频率点，如截止频率、穿越频率 等，便于分析和设计。
利用渐近线
利用渐近线绘制开环频率特性曲线，便于快速分 析和估算。
开环稳定性判定方法
Nyquist稳定判据
根据Nyquist稳定判据判断系统的稳定性，包括判断曲线是否包围临界点、计算相角裕度和幅值裕度等。
稳定性判定依据
01
02
03
稳定性概念
系统在受到扰动后，能否 恢复到平衡状态的能力。 稳定性是控制系统正常工 作的前提。
稳定性判定方法
劳斯判据、奈奎斯特判据、 伯德图判据等。通过对系 统传递函数的分析，判断 系统是否稳定。
稳定性判定实例
针对具体控制系统，运用 稳定性判定方法进行实例 分析，加深对稳定性概念 的理解。
控制理论：系统反馈与调节
DOCS
DOCS SMART CREATE
控制理论：系统反馈与调节
控01制理论的基本概念与应
用领域
控制理论的起源与发展历程
• 起源：控制理论起源于20世纪初，最早的控制理论研究集中在机械领域，如蒸汽机、电话交换机等 • 19世纪末至20世纪初，控制系统的研究主要集中在传递函数法 • 20世纪30年代，诺伯特·维纳提出了控制论的概念，奠定了控制理论的基础
02
系统分析与建模
系统分析与建模的基本概念
系统建模：系统建模是根据系统的实际情况，建立系统的数学模型
• 线性系统建模：如传递函数法、状态空间法 • 非线性系统建模：如模糊逻辑法、神经网络法
系统分析：系统分析是对系统进行定性和定量分析的过程
• 定性分析：分析系统的结构、功能、性能等 • 定量分析：建立系统的数学模型，分析系统的动态性能、稳定性等
• 电力系统的稳定性判断：通过判断电力系统的特征方程是否有实根，或者系统矩阵是否满足某 些条件，来判断电力系统是否稳定 • 电力系统的稳定性应用：如电力系统稳定性的在线监测、控制器参数调整等
数06字控制系统与自适应控
制
数字控制系统的原理与特点
• 数字控制系统：通过数字信号处理器（DSP）实现对系统的控制 • 数字控制系统的原理：将连续的输入信号转换为数字信号，通 过数字信号处理器（DSP）进行处理，然后将数字信号转换为 连续的输出信号，实现对系统的控制 • 数字控制系统的特点：具有高精度、高速度、易于实现复杂控 制算法等优点
控制理论的基本概念与术语
系统：控制系统是一个由输入、输出 和传递函数组成的系统
控制：控制是通过调整 系统的输入或输出，实
现对系统状态的控制
自动控制系统基本概念化工工艺
AA A
分支点
输入信号:作用于方框上的信号;输出:由方框送出的信号。
二.自动控制系统的表示形式 1. 方框图
•
f 干扰作用
给定值 偏差
操纵变量
被控变量
控制器
控制阀
x
z
e
p
q
对象
y
测量值
测量元件 及变送器
方框图的作用:用箭头表示自动控制系统各个组成环节之 间的相互影响和信号联系。
二.自动控制系统的表示形式
自动控制系统基本概念化工工艺
绪论
主要内容：
•
• 生产过程自动化的含义
• 实现生产过程自动化的目的
• 生产过程自动化的发展状况
• 现代自动化技术特点
• 学习本课程的重要性
一、生产过程自动化的含义
在生产设备上配备一些自动化的装置,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的过程
•
称生产过程自动化。
给定值 偏差 控制器
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量y
x
z
e
p
测量值
测量元件 及变送器
自动控制系统方框图
画出该温度控制系统的方块图,指出被控对象、被控变量、 操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？
•
给定值 偏差 控制器
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量 y
x
z
e
p
测量值
测量元件 及变送器
给定值 偏差
x
z
e
控制器
p
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量 y
自动控制系统概述ppt课件
号
号
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