轮机自动化 大连海事大学PPT课件
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船舶机舱自动化PPT课件
以智能化、自动化为核心，提高船舶性能和安全性。
设计理念
自动监控、自动报警、自动调整等。
主要功能
大幅减少人工干预，提高船舶稳定性和可靠性。
应用效果
案例二：某新型船舶的全自动机舱设计
技术应用
采用先进的传感器、控制器和通讯技术。
应用效果
提高机舱运行效率和安全性，降低能耗和排放。
系统特点
具备高度集成、智能决策、远程控制等功能。
介绍主机控制系统中采取的安全保护措施，如超速保护、低油压保护等。
主机控制方式
控制参数
控制逻辑
安全保护措施
列举船舶机舱中常见的辅助设备，如泵、风机、液压系统等。
辅助设备的种类
说明辅助设备在控制系统中的控制要求，如启动、停止、调速等。
控制要求
介绍辅助控制系统中使用的控制元件，如电磁阀、继电器、传感器等。
预防性维修
根据技术发展和实际需要，对机舱自动化系统进行更新和升级，提高其性能和可靠性。
更新与升级
定期检查与维修
故障排除
根据故障诊断结果，采取相应的措施排除故障，如更换损坏部件、调整参数等。
故障预防
通过对机舱自动化系统的运行状况进行监测和分析，提前发现潜在的故障隐患，采取预防措施防止故障发生。
故障诊断
提高船舶安全性
船舶机舱自动化可以减少对人工的依赖，降低人工成本，同时减轻船员的工作负担。
降低人工成本
船舶机舱自动化的重要性
船舶机舱自动化的发展历程
初期阶段
早期的船舶机舱自动化主要是对船舶设备的简单监控和控制，技术相对简单。
发展阶段
随着科技的不断进步，船舶机舱自动化技术逐渐成熟，实现了对船舶设备的全面监控和控制。
轮机自动化 课件
《轮机自动化》
传感器与变送器
三、电动差压变送器
1、测量部件
《轮机自动化》
传感器与变送器
三、电动差压变送器
测量部件的特性：
（1）差动电容的相对变化值与压差成线性关系，可以通过转 换电路将这一相对变化值转换为与压差成线性关系的标准电流信 号； （2）差动电容的相对变化值与介电常数无关，这从原理上消 除了填充介质介电常数的变化引起的测量误差； （3）差动电容的相对变化值的大小与膜片至弧形电极的距离 S0有关， S0减小，差动电容的相对变化量越大，即灵敏度越高。
二、气动差压变送器
2）气动转换部分
反馈波纹管的位置---量程 量程越大波纹管越靠？
《轮机自动化》 传感器与变送器
二、气动差压变送器
3）双杠杆差压变送器
《轮机自动化》
传感器与变送器
二、气动差压变送器
2、气动差压变送器零点和量程的调整
《轮机自动化》
传感器与变送器
三、电动差压变送器
作用：将被测物理量转化为4-20mA的标准电 流输出信号。船舶机舱中以电容式电动差压变送器 为主
传感器与变送器
一、变送器的构成原理
2、变送器的零点调整、量程调整和零点迁移
《轮机自动化》
传感器与变送器
二、气动差压变送器
1、气动差压变送器 的结构及工作原理
工作过程：图4-2-5
《轮机自动化》
传感器与变送器
二、气动差压变送器
1）测量部分
过载保护圈
硅油
硬芯
基座
金属膜片
《轮机自动化》
传感器与变送器
第二节 变送器
一、变送器的构成原理
二、气动差压变送器
三、电动差压变送器 四、差压变送器的应用实例
轮机自动化复习资料.ppt
Pmax-Pmin—调节器输出最大变化范围，即仪表的工作范围。
比例带PB
被控量相对其满量程的变化量 调节器输出量相对其满量程的变化量
例如PB=100%，说明被控量变化全量程的100%，即变化全量程， 调节器使调节阀开度变化全行程。
若PB=50%，说明பைடு நூலகம்控量变化全量程的一半，调节器就使调节阀开度 变化全行程。
A、0.55MPa C、0.65MPa
B、0.60MPa D、0.74MPa
调节器基本作用规律
比例 PB
PB e /( X max X min ) 100% P /( Pmax Pmin )
2024/10/10
例：一比例电动温度调节器，其量程是100-2000C，调 节器输出电流为0-10mA，当指示值从1400C变化到 1600C时，相应调节器输出电流从3 mA变化到8 mA， 则：
dh dt
|t 0
K
T
单容控制对象受到相同的阶跃扰动之后，知其飞升曲
线，通过比较可得其参数
h
K、F、T、R关系
例题
1 2
t
3.双位控制系统中，用YT-1226压力调节器
2024/10/10
P
PZ
PX
0.07 (0.25 0.07) x 10
例：在双位控制系统中，用YT-1226压力调节器检测压力 信号，若压力下限调在0.45MPa，幅差旋钮调在7格上， 则压力上限值是( )，其中幅差范围0.07~0.25MPa。
3%时，调节器输出立即从0.08MPa减小到0.068MPa，
8min后调节器输出降至0.044MPa，则该调节器的PB和
Ti分别是
A、PB=500%，Ti=8min
轮机自动化课件 绪论
一指船舶机舱动力装 置及设备系统的控制、监视和管理自 动化。它能部分地或绝大部分地代替 轮机管理人员，对机舱中的运行参数 进行自动控制、监视、显示、记录和 报警以及对主要动力设备进行自动操 作。自动化水平往往是衡量动力装置 技术先进程度的重要标志。
二、轮机自动化的作用
五、轮机自动化的发展趋势
1、现场总线技术的应用 2、全面提高控制设备的质量 3、更广泛地应用信息技术
六、参考书目
（1）林叶锦. 轮机自动化。大连：大连 海事大学出版社，2009年9月。 （2）船舶电气与自动化 （轮机自动化）。大连：大连海事 大学出版社，2012年6月。
1、提高船舶动力装置运行的可靠性
2、提高船舶动力装置运行的经济性能 3、改善工作条件，减轻劳动强度
三、轮机自动化的主要内容
（1）参数的自动控制 （2）程序控制 （3）远距离操纵 （4）集中监测与报警 （5）安全保护和自动灭火 （6）船舶电站自动化
四、本课程主要内容 （1）轮机自动化基础知识 （2）参数的自控系统 （3）辅助设备的自动控制 （4）主机遥控系统 （5）监视与报警系统
二、轮机自动化的作用
五、轮机自动化的发展趋势
1、现场总线技术的应用 2、全面提高控制设备的质量 3、更广泛地应用信息技术
六、参考书目
（1）林叶锦. 轮机自动化。大连：大连 海事大学出版社，2009年9月。 （2）船舶电气与自动化 （轮机自动化）。大连：大连海事 大学出版社，2012年6月。
1、提高船舶动力装置运行的可靠性
2、提高船舶动力装置运行的经济性能 3、改善工作条件，减轻劳动强度
三、轮机自动化的主要内容
（1）参数的自动控制 （2）程序控制 （3）远距离操纵 （4）集中监测与报警 （5）安全保护和自动灭火 （6）船舶电站自动化
四、本课程主要内容 （1）轮机自动化基础知识 （2）参数的自控系统 （3）辅助设备的自动控制 （4）主机遥控系统 （5）监视与报警系统
轮机自动化 大连海事大学
ST
§1-4
自动控制的性能指标
3．自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号： （1）阶跃输入： （2）速度输入 ： Fig.1-9◎ Fig.1-10◎
（3）加速度输入： （4）脉冲输入：
Fig.1-11◎ Fig.1-12◎
（5）正弦输入： Fig.1-13◎ 其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。 ST
§1-4
自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系 统过渡过程的各项性能指标。
采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化）； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。 评定系统过渡过程性能指标的三个方面： （1）稳定性；（2）准确性；（3）快速性。
§1-4 自动控制系统的性能要求 ◎
§1-1
引言
所谓自动控制，是指在没有人参与的情况下利用控制器 使被控对象（即生产设备或生产过程）自动地按预定的规 律运行。包括参数控制和程序控制 例如： （1）锅炉水位和压力保持在规定的范围或设定值上； （2）船舶的舵角按发出的舵令变化； （3）柴油主机的起动按规定的操作规程进行；
轮 机 自 动 化
轮机自动化基础
轮 机 自 动 化 基 础
第一章 反馈控制系统的基本概念
第二章 自动控制系统的数学模型
第三章 控制对象的动态特性 第四章 控制器的作用规律 第五章 时域分析法
轮机自动化基础
第一章
§1-1 引言◎
反馈控制系统的基本概念
§1-2 自动控制系统的基本方式◎
§1-3 反馈控制系统的概念◎
(精选)船舶电气设备及系统-大连海事大学 第16章 船舶电站自动化
2021/1/23
1、发电机组依据电站运行情况和实际负荷需 要，按预定的顺序自动起动备用机组，并 能自动投入、自动停机；
2、故障状态下自动解列、停机的控制；
3、发电机组之间的自动并车、电压及无功功 率的自动调节、并联运行中功率的自动分 配、转移与电网频率的自动调整，重载询 问(投入大负载时的自动询问装置)；
⑤G①⑦⑥②E显DNDDO(I发示(/OCI④D柴PO/D电连/PO操D7油L通O7开机1接CM1开作机信关液控变发模-关控板光模量制晶换电量制块模纤)块器模)机块块 保护和并车模块
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2021/1/23课件Fra bibliotek图中画出了管理两台发电机并联运行时的 PMA 71系统布置
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2021/1/23
课件
§16.2 船舶电站自动控制装置的系统组成
16.2.1 电力自动管理系统的结构类型
船舶电站自动控制装置的控制任务分为
对每台发电机组的起动、停机、自动并车进 行控制，以及发生机电故障时对本台机组的处理 等功能。（单机管理）
在整个电站系统并联运行时，进行功率管理、 也包括发生机电故障时对系统中其它机组发出控 制要求（例如备用机组的自动起动或阻塞）及信 息通讯等的管理控制。（整体管理）
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2021/1/23
课件
§16.1 概述
随着科学技术的发展，船舶机舱从 有人值守到自动化机舱的经历了几十 年的发展过程。
船舶电站自动化是实现机舱自动化、 进而实现无人值班机舱的必要条件。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
轮机自动化课件PPT课件
• 1-同步电机；2-传动轴；3,4-离合器；5-控制线圈；6-杠杆；7-铁芯；8-拉力 弹簧； 9,10-减速齿轮；1l-标度盘；12-爪形块；13-复位弹簧；14-锁紧螺母 第19页/共45页
（2）无触点的时序控制器
第20页/共45页
3、火焰感受器:
火焰。
（1) 光敏电阻：
小。
检测炉膛内是否有 光照越强，阻值越
使M4.0失电，M4.0触点断开，使T33断电，其触点因未达到闭合时间继续断开，维持
M1.0为断电状态。到46秒时，T34断开，风压保护I1.0己闭合，使M2.0仍有电。正常
点火时序控制结束。
第28页/共45页
•
如果点火时序控制从40秒时开始点火，延时时间超过7秒，光电池仍未感受到炉膛火
焰的照射，I2.7短开，M31.0失电，M31.2失电，M4.0得电，使M4.0触点一直保持闭
接线图
第25页/共45页
•
辅锅炉燃烧时序的PLC控制过程
• ⑴ 起动前的准备
• ① 合上总电源开关，控制电路接通电源。
• ② 若炉内水位低于危险低水位，I1.2断开，M8.0不 工作，锅炉无法自动起动。此时应将给水泵旋钮放 在“手动”位置，I0.2闭合，Q0.0闭合，起动水泵 向炉内供水，当水位上升到正常水位后，水泵旋钮 放在“停”位置，水泵停止工作。
第12页/共45页
•三、油轮辅锅炉蒸汽压力控制系统
•
油轮辅锅炉燃烧控制的特点：
两个控制回路：主调节回路（汽压控制回路）和副调节回路（空气量控制回 路）
第13页/共45页
•函数发生器：
• ——为了保证完全燃烧，需最佳风油比。 • 喷油量与空气压力之间的关系曲线：
第14页/共45页
（2）无触点的时序控制器
第20页/共45页
3、火焰感受器:
火焰。
（1) 光敏电阻：
小。
检测炉膛内是否有 光照越强，阻值越
使M4.0失电，M4.0触点断开，使T33断电，其触点因未达到闭合时间继续断开，维持
M1.0为断电状态。到46秒时，T34断开，风压保护I1.0己闭合，使M2.0仍有电。正常
点火时序控制结束。
第28页/共45页
•
如果点火时序控制从40秒时开始点火，延时时间超过7秒，光电池仍未感受到炉膛火
焰的照射，I2.7短开，M31.0失电，M31.2失电，M4.0得电，使M4.0触点一直保持闭
接线图
第25页/共45页
•
辅锅炉燃烧时序的PLC控制过程
• ⑴ 起动前的准备
• ① 合上总电源开关，控制电路接通电源。
• ② 若炉内水位低于危险低水位，I1.2断开，M8.0不 工作，锅炉无法自动起动。此时应将给水泵旋钮放 在“手动”位置，I0.2闭合，Q0.0闭合，起动水泵 向炉内供水，当水位上升到正常水位后，水泵旋钮 放在“停”位置，水泵停止工作。
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•三、油轮辅锅炉蒸汽压力控制系统
•
油轮辅锅炉燃烧控制的特点：
两个控制回路：主调节回路（汽压控制回路）和副调节回路（空气量控制回 路）
第13页/共45页
•函数发生器：
• ——为了保证完全燃烧，需最佳风油比。 • 喷油量与空气压力之间的关系曲线：
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轮机自动化1学习.pptx
(2) 输入输出特性接近线性: (3) 电阻率低（为铂电阻的1/6），体积较大 (Cu50, Cu100) (4) 高温易被氧化，易被腐蚀 (5) 测量精度低于铂电阻：-50~50℃: ±0.5℃、50~150℃: ±1% 应用：小温度范围，测量精度要求不高，没有浸蚀性介质，代替铂
第7页/共34页
一、温度传感器
(2) 输入输出特性接近线性 (3) 测量精度高：<0℃: ±1℃、
0~100℃: ±0.5℃、 100~650℃: ±0.5% (4) 贵重金属，成本较高 应用：标准温度计，高精度工业测温
第6页/共34页
一、温度传感器
1、热电阻式温度传感器
(2) 铜电阻(Cu)
构成：金属铂丝(0.02~0.07mm)绕制成线圈 特点：(1) 易于提纯，在-50 ~ 150℃范围内性能稳定，价格低
容积式流量传感器 电磁式流量传感器 差压式流量传感器
1、容积式流量传感 第27页/共34页
四、流量传感器
2、电磁式流量传感器
第28页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第29页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第30页/共34页
五、转速传感器
常见的转速传感器：
测速发电机 磁脉冲式转速传感器
2、热电偶式温度传感器
原理：热电效应（塞贝克效应、 Seebeck effect）。即两种不同性质的导体A、B组成闭合回 路，当导体的节点两端处于不同的温度时，两者之间将产生一热电势，热电势大小与两端温差成 正比。
第8页/共34页
一、温度传感器
2、热电偶式温度传感器
冷端温度补偿：电桥补偿法 适用场合：高温，如主机排气温度的检测
第7页/共34页
一、温度传感器
(2) 输入输出特性接近线性 (3) 测量精度高：<0℃: ±1℃、
0~100℃: ±0.5℃、 100~650℃: ±0.5% (4) 贵重金属，成本较高 应用：标准温度计，高精度工业测温
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一、温度传感器
1、热电阻式温度传感器
(2) 铜电阻(Cu)
构成：金属铂丝(0.02~0.07mm)绕制成线圈 特点：(1) 易于提纯，在-50 ~ 150℃范围内性能稳定，价格低
容积式流量传感器 电磁式流量传感器 差压式流量传感器
1、容积式流量传感 第27页/共34页
四、流量传感器
2、电磁式流量传感器
第28页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第29页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第30页/共34页
五、转速传感器
常见的转速传感器：
测速发电机 磁脉冲式转速传感器
2、热电偶式温度传感器
原理：热电效应（塞贝克效应、 Seebeck effect）。即两种不同性质的导体A、B组成闭合回 路，当导体的节点两端处于不同的温度时，两者之间将产生一热电势，热电势大小与两端温差成 正比。
第8页/共34页
一、温度传感器
2、热电偶式温度传感器
冷端温度补偿：电桥补偿法 适用场合：高温，如主机排气温度的检测
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评定系统过渡过程性能指标的三个方面： （1）稳定性；（2）准确性；（3）快速性。
15
ST
§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
1）过渡过程评定指标
（1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实 际控制系统，至少要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。
评定指标：衰减率 φ，衰减比N
fig.1-15 ◎
（b）随动控制系统：最大动态偏差emax；超调量δ；静态偏
差Δys 。 fig.1-16 ◎
17
ST
§1-4 自动控制的性能指标
11
§1-4 自动控制的性能指标
1．自动控制系统的稳态和动态 稳态——被控量不随时间而变化的平衡状态（也称静态） 动态——被控量随时间而变化的不平衡状态（也称瞬态）
扰动变化
控制作用
稳态（平衡）
动态过程
新稳态（平衡）
平衡破坏
克服扰动影响
12
ST
§1-4 自动控制的性能指标
2．自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在动态过程中被控#43; 概况1
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概况2
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概况3
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轮机自动化基础
轮机自动化基础
第一章 反馈控制系统的基本概念 第二章 自动控制系统的数学模型 第三章 控制对象的动态特性 第四章 控制器的作用规律 第五章 时域分析法
4. 4. 测量变送器（测量单元）：将被控对象的物理输出量， 即 被控量转换为标准信号输出（也称测量输出），送到调 节器，作为反馈信号。
9
ST
2. 反馈控制系统的结构框图
Fig.1-6◎
特点： （1）信号传递的单向性； （2）闭合回路（闭环系统）； （3）负反馈：反馈通道的信号与前向通道的信号相减。反之，
6
ST
§1-2 自动控制的基本方式
3．复合控制
Fig.1-3◎
在一个控制系统中同时采用开环控制和闭环控制。
开环控制——粗调
闭环控制——细调
7
ST
§1-3 反馈控制系统的概念
1. 反馈控制系统的组成◎ 2. 反馈控制系统的结构方框图◎ 3. 反馈控制系统的分类◎
8
ST
1. 反馈控制系统的组成
Fig.1-5a◎
（5）正弦输入： r(t)Asint
Fig.1-13◎
其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。
14
ST
§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系 统过渡过程的各项性能指标。
采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化）； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。
3. 按控制精度： （1）有差调节；（2）无差调节 4. 按变量数： （1）单变量控制；（2）多变量控制 5. 按系统性质： （1）线性控制系统；（2）非线性控制系统 6. 按应用理论：
（1）基于经典理论的控制； （2）基于现代控制理论的控制（最优控制、自适应控制）； （3）智能控制（模糊、神经、专家、自学习控制）
（a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化； fig.1-15◎
（b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。 fig.1-16 ◎
16
ST
§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求 （2）准确性：被控量偏离给定值的程度
评定指标：
（a）定值控制系统：最大动态偏差emax；静态偏差Δys
1. 控制对象：被控制的设备或过程（冷却器）。系统的输出 就是指被控对象的输出（或称被控量）。
2. 控制器（或称调节器）：根据偏差按一定规律输出控制量， 送至执行机构。它有两个输入，即设定值输入和测量值输 入。偏差=设定值－测量值
3. 3. 执行器（执行机构）：接受控制器送来的控制信号，驱 动调节机构，作用于被控对象。
5
ST
§1-2 自动控制的基本方式
1. 开环控制系统
Fig.1-1◎
控制系统的输出对系统的控制作用没有影响。
(1)按给定值进行控制
(2)按扰动补偿进行控制
2．闭环控制系统
Fig.1-2◎
控制系统的输出对系统的控制作用有影响，即控制器的输 出作用于控制对象，控制对象的输出（系统的输出）将送 回到控制器，控制器根据偏差进行控制。因此，又称为反 馈控制。
R
（1）阶跃输入： r(t)0 （2）速度输入 ：r(t)0Rt
(t 0) (t 0) (t 0) (t 0)
Fig.1-9◎ Fig.1-10◎
（3）加速度输入：r(t)
1 2 0
Rt2
(t 0) (t 0)
（4）脉冲输入：
1
r(t)
h
0
(0t h) (t 0,t h)
Fig.1-11◎ Fig.1-12◎
或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。Fig.1-8◎
根据过渡过程的特点，控制系统可分为：
（1）发散过程
（2）等幅振荡过程
Fig.1-14◎
（3）衰减过程
（4）非周期过程
其中， （1）、（2）称为不稳定过程；（3）、（4）称为
稳定过程。
13
ST
§1-4 自动控制的性能指标
3．自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号：
则为正反馈。 （4）控制单元根据偏差进行控制，因此又称偏差驱动。
若控制单元、测量单元和执行单元合为一体，则称为 基地式控制仪表；若三者分开，则称为组合式控制仪表。
10
ST
3. 反馈控制系统的分类
1. 按给定值的形式： （1）定值控制；（2）程序控制；（3）随动控制。
2. 按动作方式： （1）连续控制；（2）断续控制（双位控制或多位控制）
3
轮机自动化基础
第一章 反馈控制系统的基本概念
§1-1 引言◎ §1-2 自动控制系统的基本方式◎ §1-3 反馈控制系统的概念◎ §1-4 自动控制系统的性能要求 ◎
4
§1-1 引言
所谓自动控制，是指在没有人参与的情况下利用控制器 使被控对象（即生产设备或生产过程）自动地按预定的规 律运行。包括参数控制和程序控制 例如： （1）锅炉水位和压力保持在规定的范围或设定值上； （2）船舶的舵角按发出的舵令变化； （3）柴油主机的起动按规定的操作规程进行； （4）分油机的排渣过程按预定的程序进行。
15
ST
§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
1）过渡过程评定指标
（1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实 际控制系统，至少要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。
评定指标：衰减率 φ，衰减比N
fig.1-15 ◎
（b）随动控制系统：最大动态偏差emax；超调量δ；静态偏
差Δys 。 fig.1-16 ◎
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ST
§1-4 自动控制的性能指标
11
§1-4 自动控制的性能指标
1．自动控制系统的稳态和动态 稳态——被控量不随时间而变化的平衡状态（也称静态） 动态——被控量随时间而变化的不平衡状态（也称瞬态）
扰动变化
控制作用
稳态（平衡）
动态过程
新稳态（平衡）
平衡破坏
克服扰动影响
12
ST
§1-4 自动控制的性能指标
2．自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在动态过程中被控#43; 概况1
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概况2
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概况3
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轮机自动化基础
轮机自动化基础
第一章 反馈控制系统的基本概念 第二章 自动控制系统的数学模型 第三章 控制对象的动态特性 第四章 控制器的作用规律 第五章 时域分析法
4. 4. 测量变送器（测量单元）：将被控对象的物理输出量， 即 被控量转换为标准信号输出（也称测量输出），送到调 节器，作为反馈信号。
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2. 反馈控制系统的结构框图
Fig.1-6◎
特点： （1）信号传递的单向性； （2）闭合回路（闭环系统）； （3）负反馈：反馈通道的信号与前向通道的信号相减。反之，
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§1-2 自动控制的基本方式
3．复合控制
Fig.1-3◎
在一个控制系统中同时采用开环控制和闭环控制。
开环控制——粗调
闭环控制——细调
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§1-3 反馈控制系统的概念
1. 反馈控制系统的组成◎ 2. 反馈控制系统的结构方框图◎ 3. 反馈控制系统的分类◎
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1. 反馈控制系统的组成
Fig.1-5a◎
（5）正弦输入： r(t)Asint
Fig.1-13◎
其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。
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§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系 统过渡过程的各项性能指标。
采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化）； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。
3. 按控制精度： （1）有差调节；（2）无差调节 4. 按变量数： （1）单变量控制；（2）多变量控制 5. 按系统性质： （1）线性控制系统；（2）非线性控制系统 6. 按应用理论：
（1）基于经典理论的控制； （2）基于现代控制理论的控制（最优控制、自适应控制）； （3）智能控制（模糊、神经、专家、自学习控制）
（a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化； fig.1-15◎
（b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。 fig.1-16 ◎
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§1-4 自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求 （2）准确性：被控量偏离给定值的程度
评定指标：
（a）定值控制系统：最大动态偏差emax；静态偏差Δys
1. 控制对象：被控制的设备或过程（冷却器）。系统的输出 就是指被控对象的输出（或称被控量）。
2. 控制器（或称调节器）：根据偏差按一定规律输出控制量， 送至执行机构。它有两个输入，即设定值输入和测量值输 入。偏差=设定值－测量值
3. 3. 执行器（执行机构）：接受控制器送来的控制信号，驱 动调节机构，作用于被控对象。
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§1-2 自动控制的基本方式
1. 开环控制系统
Fig.1-1◎
控制系统的输出对系统的控制作用没有影响。
(1)按给定值进行控制
(2)按扰动补偿进行控制
2．闭环控制系统
Fig.1-2◎
控制系统的输出对系统的控制作用有影响，即控制器的输 出作用于控制对象，控制对象的输出（系统的输出）将送 回到控制器，控制器根据偏差进行控制。因此，又称为反 馈控制。
R
（1）阶跃输入： r(t)0 （2）速度输入 ：r(t)0Rt
(t 0) (t 0) (t 0) (t 0)
Fig.1-9◎ Fig.1-10◎
（3）加速度输入：r(t)
1 2 0
Rt2
(t 0) (t 0)
（4）脉冲输入：
1
r(t)
h
0
(0t h) (t 0,t h)
Fig.1-11◎ Fig.1-12◎
或者说是从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程。Fig.1-8◎
根据过渡过程的特点，控制系统可分为：
（1）发散过程
（2）等幅振荡过程
Fig.1-14◎
（3）衰减过程
（4）非周期过程
其中， （1）、（2）称为不稳定过程；（3）、（4）称为
稳定过程。
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§1-4 自动控制的性能指标
3．自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号：
则为正反馈。 （4）控制单元根据偏差进行控制，因此又称偏差驱动。
若控制单元、测量单元和执行单元合为一体，则称为 基地式控制仪表；若三者分开，则称为组合式控制仪表。
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3. 反馈控制系统的分类
1. 按给定值的形式： （1）定值控制；（2）程序控制；（3）随动控制。
2. 按动作方式： （1）连续控制；（2）断续控制（双位控制或多位控制）
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第一章 反馈控制系统的基本概念
§1-1 引言◎ §1-2 自动控制系统的基本方式◎ §1-3 反馈控制系统的概念◎ §1-4 自动控制系统的性能要求 ◎
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§1-1 引言
所谓自动控制，是指在没有人参与的情况下利用控制器 使被控对象（即生产设备或生产过程）自动地按预定的规 律运行。包括参数控制和程序控制 例如： （1）锅炉水位和压力保持在规定的范围或设定值上； （2）船舶的舵角按发出的舵令变化； （3）柴油主机的起动按规定的操作规程进行； （4）分油机的排渣过程按预定的程序进行。