自动化概论图文PPT.ppt

第1章自动控制系统几个基本概念
手动控制——靠人力直接完成的控制动作。
自动控制——指在没有人直接参与的情况下，利用控制系统使被控对象或生产过程自动地按照预定的规律所进行的控制。
自动控制系统——进行自动控制时，具有信息传递，并由被控对象和控制装置所组成的系统。
计算机控制系统——由电子计算机对自动控制系统进行管理，使被控对象按计算机的逻辑判断，在所设计的数学模型规定的最优状态下进行控制的系统。
过程——指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。

1自动控制系统的组成
2自动控制系统分类
计算机控制系统
自动控制系统性能指标
自动控制系统(AutomaticControlSystem)：
由被控对象（简称为对象）和自动控制装置按一定方式联
结起来的、能自动地完成一定控制任务的总体。
基本特征：
控制系统中各个组成部件之间存在着控制和信息联系，
控制的目的是使被控对象的输出能自动地按预定的规律运
行，达到预期目标。自动控制系统基本组成方框图1.1自动控制装置⑴被控对象
被控对象(Plants)是控制系统所控制和操纵的对象，一般指所需控制的设备或生产过程。
常见的控制对象有：
锅炉
加热炉
反应釜
压缩机
旋转窑等生产设备⑵执行机构
执行机构(Actuator)根据控制信号的大小和方向对被控对象进行直接操作，使其被控量按要求发生变化。
常用执行机构
气动调节阀
电动调节阀
电动机及液压马达
变频器交流电动机与变频器⑶测量元件
测量元件(MeasurementElement)用来测量被控量（系统输出量）的实际值，并经过信号处理转换为与被控量有一定函数关系，且与控制输入信号具有同一种能量形式的信号。测量元件是一种典型的反馈部件。温度传感器变送器电流互感器⑷校正装置（CorrectingDevice）
也称为控制器(Controller)或补偿装置。
它根据误差信号并按照某种控制规律产生控制信号，通过执行机构对被控对象施加影响，使被控对象按照预定要求进行工作。目前控制器大多采用计算机。可编程控制器（PLC）单片机系统数字化仪表工业控制计算机（IPC）⑸放大元件
将控制器输出信号放大并进行能量形式变换，使其在
形式、幅值及功率上能满足执行机构要求。
⑹给定环节
给定环节是根据工艺要求给出被控量的期望值来产生控制输入信号的装置
⑺比较部件
比较部件用于对控制输入信号进行比较，得出偏差信号。简单的水箱液位控制水箱液位自动控制系统储水槽的液位控制液位人工控制的信息转换和传递过程液位自动控制系统的组成1.2控制系统中常用的名词术语反馈信号利用测量变送元件把系统输出量检测出来并经变换处理后的信号，送回到系统输入端的比较元件中去，则称该信号为反馈信号(FeedbackSignal)。若反馈信号与控制输入信号相减，则称为负反馈，反之，若相加，则称为正反馈。
误差信号（误差）e误差信号(ErrorSignal)是控制输入信号与反馈信号之差
扰动量扰动(Disturbances)是指那些对系统输出量不利的信号，它使被控量向偏离给定值方向变化。如果扰动产生在系统的内部，称为内部扰动；反之，当扰动产生在系统的外部时，则称之为外部扰动。2自动控制系统分类2.1按系统的结构形式分类（1）开环控制系统直流电动机转速系统开环控制系统的优点：按扰动补偿
这种控制方式的原理是：利用对扰动信号的测量产生控制作用，以补偿扰动对输出量的影响。由于扰动信号经测量装置，控制器至被控对象的输出量是单向传递的，故属于开环控制方式。对于不可测扰动以及被控对象及各功能部件内部参数变化给输出量造成的影响，系统自身无法控制。因此，控制精度有限，常用于工作机械的恒速控制（如稳定刀具转速）以及电源系统的稳压，稳频控制。(2)闭环控制系统带速度反馈的直流电动机转速系统闭环控制系统的优点：温控系统——人工控制

控制目标：要求炉子的温度恒定在期望的数值上。

控制过程：温控系统——自动控制控制目标：要求炉子的温度恒定在期望的数值上。
控制过程：

(3)复合控制系统受控对象：系统的作用量和被控量有：给定量、反馈量、扰动量、输出量和各中间变量。
反馈控制，反馈按反馈极性的不同分成两种形式：正反馈，负反馈。
这种控制方式的原理是：利用对扰动信号的测量产生控制作用，以补偿扰动对输出量的影响。
很高的可靠性：计算机的可靠性用平均无故障时间来衡量。
动态过程平稳（稳定性）；
(3)复合控制系统
软件是计算机控制系统的神经中枢，负责指挥计算机控制系统的活动。
起操作指导作用，即计算机根据每时每刻的过程信息，向操作人员发出最佳指令——各控制量应有的、合理的或最优的数据，而操作人员把自己的判断和计算机给出的指令很好地结合起来去改变控制器的设定值。
4）监督计算机控制系统（SCC）（1）控制系统构成