自动控制系统组成

自动控制系统简介一、自动控制系统的组成1、看以下框图2、被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程成为对象，如下塔、主冷、空冷塔、粗氩冷凝器。

3、被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。

如下塔液空液位、空冷塔液位、粗氩冷凝器液位。

4、控制变量（操作变量）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量。

如由下塔进入上塔经过液空节流阀（LV1）的液空。

5、干扰：除控制变量外作用于对象并能引起被控变量变化的一切因素。

比如进下塔空气量改变，影响液空产量，对下塔液空液位有影响。

6、给定值：工艺规定被控变量要保持的数值。

7、偏差：设定值与测量值之差。

8、控制器：对来自变送器的测量信号与给定值相比较所产生的偏差，并根据一定的规律进行运算（PID运算），并输出控制信号给执行器。

9、检测与变送装置：它测量被控变量，并将被控变量转换为特定的信号送给控制器的比较环节。

10、执行器：它根据控制器送来的信号相应地改变控制变量，以达到控制被控变量的目的。

如LV1根据控制器送来的信号，可以改变进入上塔的液空量（操作变量），从而控制了被控变量下塔液空液位。

11、正作用环节：输出信号随输入信号增加而增加的环节称为正作用，输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节。

12、执行器、变送器、被控对象三个环节组成广义对象，当广义对象为正作用时，控制器为反作用特性。

13、选择控制器的正反作用：13.1判断被控对象的正反作用方向。

当控制变量增加时，被控对象的输出（被控变量）也增加，控制变量减小时，被控对象的输出（被控变量）也减小，则被控对象为正作用方向。

如果被控变量与控制变量的变化方向相反，则被控对象为反作用方向。

13.2确定执行器的正、反作用方向。

气开阀为正作用，气闭阀为反作用。

执行器气开、气闭是根据工艺安全角度考虑。

13.3确定广义对象的正、反作用，一般变送器为正作用，只需根据被控对象和执行器的作用方向判断广义对象的作用方向，这两个环节同向，则广义对象为正作用，反之为反作用。

热工自动控制系统基本概念1．自动控制的组成调节器，执行机构，测量变送器，被控对象调节器的作用接受主信号和测量信号之间的偏差信号，进行一定规律的运算后产生一个调节信号送给执行机构执行机构通常包括执行器和阀门，它能接受执行机构送来的信号去完成被控对象的控制任务测量变送器由测量元件和变送器组成，是把非电量信号转成能进行控制的电量信号被控对象指需要进行控制的设备或生产过程，被控对象需要进行控制的物理量就叫被控量2．被控对象的动态特性被控对象的动态特性根据热工对象分：有自平衡和无自平衡有自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态无自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态y(∞x(t)YY(τ动态特性的描述：放大倍数：（K）为对象阶跃响应的终值Y（∞）除以阶跃扰动幅值ΔZ自平衡率：（ρ）为放大倍数的倒数迟延时间：（τ）时间常数：（Tc）飞升速度：（ε）K/Tc有自平衡能力的对象数学描述：Wd（s）=K/（1+Ts）nK为放大倍数，T为时间常数，n为阶数。

n≈[1.075t1/(t2-t1)+0.5]2T≈(t1+t2)/2.16nt1为0.4Y(∞)时对应的时间t2为0.8Y(∞)时对应的时间无自平衡能力的对象数学描述:Wd(s)=ε/s(1+Ts)n=1/Tas(1+Ts)nTa为飞升时间，Ta与ε互为倒数n≈1/12л*（Y0/Yτ）2Ta=1/ε=ΔZ*Tτ/ Y0 T= Tτ/n自动控制的基本方式1.开环控制被控量不影响系统控制的控制方式2.闭环控制被控量参与系统的空制方式，又称反馈控制热工对象的动态特性分类热工对象的动态特性分为两大类。

1．有自平衡能力对象。

其特点为：阶跃输入时，其输出（被控量）从零开始变化，变化速度越来越快，至最大变化速度（响应曲线有拐点），然后变化速度逐渐减慢，直至趋于某一常数（速度为零），即稳定到新的平衡值。

第一课自动控制系统的组成陶运道一液位控制系统的组成1 系统的组成如图是一液位控制系统，从图上可以看出控制系统由四个部分组成。

（1）对象：水箱（2）液位测量元件：变送器，将液位大小测量出来。

（3）控制器：将测量值和设定值相减得到偏差，根据偏差大小，输出一个值至执行元件。

（4）调节阀：执行元件，根据控制器输出信号大小，产生一开度，使液位回到给定值。

2 液位是被调节的量出口流量是调节的量，出口流量大小可以调节液位，使液位稳定。

二、控制系统的框图三、自动控制系统的过渡过程和品质指标1 在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。

2 静态的特点：系统输入x、f不变，系统输出y不变，其他量如z、e、p、q均不变，但生产照常进行。

静态是相对而暂时的。

动态的特点：输入变化引起输出变化，其他量也跟着变化，以求系统建立新平衡。

动态是经常和绝对的。

自动控制系统的过渡过程：自动控制系统在动态过程中，被控变量是不断变化的，它随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程，也就是说，系统从一个平衡状态（静态）经过动态过渡到另一个新的平衡状态的过程。

3 干拢的形式系统在过渡过程中，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。

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。

阶跃干扰（阶跃输入）的特点：比较突然、比较危险、对被控变量的影响最大，如果一个系统，能有效地克服这类干扰，对其他干扰就能很好地克服，同时数学处理和分析简单。

4 过渡过程的基本形式以上过渡过程的四种形式可以归纳为三类。

(1)过渡过程(d)是发散的，称为不稳定过渡过程，应竭力避免。

(2)过渡过程(a)和(b)都是衰减的，稳为稳定过程。

被控变量经过一段时间后，逐渐趋向原来的或新的平衡状态，这是所希望的。

自动化控制系统的组成部分及作用(一)自动化控制系统的组成部分及作用概述自动化控制系统是由多个组成部分组成的复杂系统，这些部分协同工作，以实现对某个设备或过程的自动控制。

本文将介绍自动化控制系统的主要组成部分及其作用。

主要组成部分一个典型的自动化控制系统包括以下几个主要组成部分：1.传感器：用于采集设备或过程的各种信号，并将其转换为电信号。

传感器的作用是将物理量转换为可测量和可处理的信号，比如温度传感器、压力传感器等。

2.执行器：根据来自控制器的指令，对设备或过程进行操作，完成所需的动作。

执行器的作用是控制设备的某种机械运动或操作，如电动阀门、电动马达等。

3.控制器：接收来自传感器的信号，并根据预设的控制策略，产生相应的控制信号发送给执行器。

控制器的作用是根据输入信号进行决策，并生成输出信号来实现控制。

4.通信网络：用于传输传感器和控制器之间的信号。

通信网络的作用是确保传感器和控制器之间的数据传输的可靠性和及时性。

5.人机界面：提供给操作员与自动化控制系统进行交互的界面。

人机界面的作用是显示系统运行状态、接受操作员的控制指令，并向操作员提供实时的反馈信息。

各部分的作用各个组成部分在自动化控制系统中发挥着不同的作用：•传感器通过采集设备或过程的相关信号，将其转换为可处理的电信号，为控制器提供准确的输入信号。

•执行器根据控制器的指令，对设备或过程进行操作，实现所需的动作，如开关、调节、控制等。

•控制器基于传感器提供的信号，根据预设的控制策略进行决策，并向执行器发送相应的控制信号，以达到控制设备或过程的目的。

•通信网络确保传感器和控制器之间的数据传输的可靠性和及时性。

它将传感器采集到的信号传输给控制器，同时将控制器生成的指令传输给执行器。

•人机界面将自动化控制系统的运行状态、控制命令等信息展示给操作员，使其能够对系统进行监控和控制。

综上所述，传感器、执行器、控制器、通信网络和人机界面是自动化控制系统中不可或缺的组成部分，它们各自承担着重要的作用，共同实现对设备或过程的自动控制。

自动化控制系统的组成部分及其作用1. 引言自动化控制系统是一种能够对工业或其他过程进行监测、调节和控制的系统。

它由多个组成部分组成，每个部分都有特定的功能和作用。

本文将详细介绍自动化控制系统的各个组成部分及其作用。

2. 传感器传感器是自动化控制系统中最基础的组件之一，它能够将物理量转换为电信号。

传感器可以测量温度、压力、流量、速度等各种物理量，并将其转换为电信号输入到控制系统中。

传感器的作用是实时获取被监测对象的状态信息，为后续的控制提供数据支持。

3. 执行器执行器是自动化控制系统中另一个重要组成部分，它能够根据控制信号执行相应的操作。

执行器可以是电动机、阀门、气缸等设备，通过接收来自控制系统的信号来实现运动或调节。

执行器的作用是根据控制算法输出相应的操作指令，对被控对象进行调节或操作。

4. 控制器控制器是自动化控制系统的核心组成部分，它根据传感器获取的数据和预设的控制算法来生成控制信号。

控制器可以是计算机、PLC（可编程逻辑控制器）等设备，它能够对传感器数据进行处理，并根据设定的控制策略来生成相应的控制信号。

控制器的作用是实现对被控对象的精确调节和控制。

5. 人机界面人机界面是自动化控制系统与操作人员之间进行交互和信息传递的界面。

它可以是触摸屏、键盘、显示屏等设备，通过这些设备操作人员可以监视和调节自动化控制系统的运行状态。

人机界面的作用是提供直观、友好的操作界面，使操作人员能够方便地监测和管理自动化过程。

6. 通信网络通信网络是自动化控制系统中各个组件之间进行信息传递和交互的媒介。

通信网络可以是以太网、现场总线（如Profibus、Modbus）等，它们能够实现传感器、执行器、控制器以及人机界面之间的数据交换。

通信网络的作用是实现各个组件之间的协同工作，提高自动化控制系统的整体性能。

7. 数据存储与处理数据存储与处理是自动化控制系统中一个重要的功能模块，它能够对传感器采集到的数据进行存储和分析。

1.自动控制系统主要有哪些环节组成各环节的作用是什么a测量变送器：测量被控变量，并将其转化为标准，统一的输出信号。

b控制器：接收变送器送来的信号，与希望保持的给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准，统一的信号发送出去。

c执行器：自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

d被控对象：控制装备所控制的生产设备。

2.被控变量：需要控制器工艺参数的设备或装置；被控变量：工艺上希望保持稳定的变量；操作变量：克服其他干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。

给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值；干扰变量：造成被控变量波动的变量。

3.自动控制系统按信号的传递路径分：闭环控制系统，开环~（控制系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统），复合~4.按给定值的不同分：定值控制系统，随动控制系统（随机变化），程序控制系统（给定值按预先设定好的规律变化）5.自动控制系统的基本要求：稳定性：保证控制系统正常工作的必要条件快速性：反应系统在控制过程中的性能准确性：衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。

提高动态过程的快速性，可能会引起系统的剧烈振荡；改善系统的平稳性，控制进程又可能很迟缓，甚至使系统稳态精度变差。

6.控制系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态。

7.自动系统的控过渡过程及其形式控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~形式：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8.衰减振荡过渡过程的性能指标衰减比：表振荡过程中的衰减程度，衡量过渡过程稳定性的动态指标。

（以新稳态值为标准计算）最大偏差：被控变量偏离给定值的最大值余差：系统的最终稳态误差，终了时，被控变量达到的新稳态值与设定值之差。

调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间振荡周期：曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间9.对象的数学模型：用数学的方法来描述对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述叫~动态数学模型：表示输出变量与输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述10.描述对象特性的参数放大系数K：数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。

自动控制和自动控制系统的概念自动控制是一种综合技术，它利用控制理论和工程技术来实现对各种过程、设备和系统的自动控制。

自动控制系统通常由传感器、执行器、控制器和通信网络等组成，通过对被控对象的监测和调节，实现对系统运行状态的控制和调节。

在工业自动化、航空航天、交通运输、环境保护等领域都有着重要的应用。

自动控制系统是实现自动控制的一种系统，它通过收集被控对象的信息，将其与期望值进行比较，然后根据比较结果对被控对象进行调节，使其达到期望状态。

自动控制系统广泛应用于生产过程控制、机械设备控制、环境监测与控制等领域。

在现代社会中，自动控制系统已成为各种机电一体化系统的核心，例如工业生产线、航空航天系统、交通信号灯等。

在自动控制领域，控制理论是一项重要的理论基础，它涉及到数学、物理和工程等多个学科的知识。

控制理论主要研究如何设计并实现控制系统，以确保被控对象在特定条件下能够稳定、准确地工作。

控制理论的研究内容包括系统建模、控制系统分析与设计、稳定性与鲁棒性、最优控制等。

在自动控制系统的设计和应用过程中，人们还需要考虑到系统的实时性、可靠性、可调性和适应性等方面的要求。

随着科技的不断发展，智能化技术的引入也使得自动控制系统具有了更强的智能化和自适应性，从而进一步提高了系统的性能和效率。

通过对自动控制和自动控制系统的深入研究和应用，能够提高生产效率、降低成本，提高生产质量，改善工作环境，保障人身安全，推动科技创新和社会发展。

在未来，自动控制技术还将在更多的领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多的便利和福祉。

以上是对自动控制和自动控制系统的一些深入理解和概述，希望对您有所帮助。

如果您对自动控制和自动控制系统还有其他疑问或需要深入了解，可以随时向我沟通。

自动控制和自动控制系统是现代科技领域中非常重要的一部分。

它们不仅广泛应用于工业生产、交通运输、环境监测等领域，还在医疗保健、军事防卫、航空航天等领域发挥着重要作用。

自动控制原理基础知识点总结自动控制原理是研究自动控制系统的基本原理和方法的一门学科，其核心思想是通过输入-输出关系来实现对系统的控制和调节。

以下是自动控制原理的一些基础知识点总结：1. 控制系统的组成：自动控制系统主要由输入信号、控制器、执行器和被控对象组成。

其中输入信号是控制系统的指令，控制器是根据输入信号和输出信号之间的差异来生成控制信号，执行器将控制信号转换为作用于被控对象的物理量。

2. 反馈控制和前馈控制：反馈控制是指将系统输出信号通过传感器反馈到控制器中，并与输入信号进行比较来生成控制信号；前馈控制是指将输入信号直接作用于控制器，不考虑系统输出信号的影响。

反馈控制可以有效地补偿系统的不确定性和扰动，提高系统的稳定性和鲁棒性。

3. 系统的数学模型：自动控制系统的设计和分析通常需要建立系统的数学模型，常见的数学模型包括差分方程、微分方程和状态空间方程。

通过对系统的数学模型进行分析，可以获得系统的稳定性、响应速度、稳态误差等性能指标，并用于控制器的设计和参数调节。

4. 控制器的类型：常见的控制器类型包括比例控制器、积分控制器和微分控制器，它们分别根据输出信号与误差信号的线性关系、积分关系和导数关系对系统进行控制。

此外，还可以通过组合和级联这些控制器来设计更复杂的控制系统。

5. 根轨迹和频率响应：根轨迹图可以用来分析系统的稳定性和动态特性，通过观察根轨迹的形状和分布可以确定系统的稳定性和阻尼特性。

频率响应则是通过输入信号在不同频率下的响应来分析系统的频域特性和频率补偿。

6. 系统的稳定性：系统的稳定性是指在某种条件下，系统输出能够在有界的范围内保持稳定。

常见的稳定性分析方法包括稳定性判据、稳定裕度和相角裕度分析。

7. 系统的性能指标：常见的性能指标包括系统的超调量、调整时间、静态误差和稳态误差，这些指标用于评估系统的控制性能和稳定性。

8. 控制系统的校正和调节：通过对系统控制器参数的调整和优化，可以改善系统的控制性能和稳定性。

自动控制系统的基本组成与分类自动控制系统的基本组成如前所述，自动控制系统(即反馈控制系统)由被控对象和控制装置两大部分组成，根据其功能，后者又是由具有不同职能的基本元部件组成的。

图1．12是一个典型的自动控制系统的基本组成示意图，图中组成系统的各基本环节及其功能如下。

1．被控对象如前所述，被控对象是指对其莱个特定物理量进行控制的设备或过程出即为系统的输出员，即被控量，通常以c(r)(或y(f))表示。

2．阁量元件测量元件用于对输出量进行测量，并将其反馈至输入端。

如果输出量与输入量的物理单位不同，有时还要进行相应的量纲转换*例如，温度测量装置(热电偶)用于团量湿度并转换为电压(见固1．2)，测速发电机用于测量电动机轴转速井转换为电压(见田1．9)。

3．给定元件根据控制日的，给定元件将给定量转换为与期望输出相对应的系统治入量(通常以r(‘)表示)，作为系统的控制依据。

例如，图1．9中，给定电压M2的电位器即为给定元件。

4．比较元件比较元件对输入量与测量元件测得的输出量进行比较，并产生偏差信号中的电压比较电路。

通常，比较元件输出的偏差信号以‘(2)表示。

5．放大元件放大元件是特比较元件结出的(檄弱的)偏差信号进行放大(必要时还要进行物理量的转换)。

例如，图1．9中的ATMEL代理放大器和晶闸管整流装置等。

6．执行元件执行元件的功能是，根据放大元件放大后的偏差信号，推动执行元件去控制被控对象，使其被控量按照设定的要求变化。

通常，电动机、液压马达等都可作为执行元件。

7．校正元件校正元件又称补偿元件，用于改善系统的性能，通常以串联或反馈的方式连接在系统中。

在图1．12中，作用信号从输入端沿箭头方向到达输出端的传输通路称为前向通路；系统治出量经测旦元件反馈到输入端的传输通路称为主反馈通路；前向通路和主反馈通路构成的回路称为主反馈回路，简称主回路。

除此之外，还有局部反馈通路以及局部反馈回路等*将只包含一个主反馈通路的系统称为单回路系统，将包含两个或两个以上反馈通路的系统称为多回路系统。

自动控制系统是指能够对某一系统的运行状态进行监测、比较和修正，以维持系统在某种期望状态或性能指标下运行的系统。

它主要包括感知部分、决策部分和执行部分。

感知部分负责获取系统的状态信息，决策部分进行状态比较和决策，执行部分则执行相应的控制操作。

自动控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。

开环控制系统（Open-Loop Control System）：开环控制系统是指控制器输出不受系统当前状态影响，只由输入信号决定的控制系统。

在开环系统中，控制器向执行器发送命令，执行器按照命令执行动作，但系统的实际状态变化不会反馈给控制器。

这种系统不具备自我调整的能力，对外界扰动和系统参数变化不敏感。

闭环控制系统（Closed-Loop Control System）：闭环控制系统是指控制器的输出受系统当前状态的反馈影响，通过不断调整输出来维持系统在期望状态。

在闭环系统中，感知部分负责获取系统状态信息，并将反馈信息传递给控制器，控制器根据反馈信息调整输出，实现对系统的动态调节。

这种系统能够更好地应对外界扰动和系统参数变化，具有自我调整的能力。

在闭环控制系统中，可以进一步根据控制器的结构和工作原理进行分类：比例-积分-微分（PID）控制系统：使用比例项、积分项和微分项来调节系统，以实现对系统的稳定性、精度和速度的控制。

状态空间控制系统：使用状态空间法描述系统，通过状态反馈或输出反馈来实现对系统的控制。

模糊控制系统：基于模糊逻辑的控制系统，适用于复杂、模糊和不确定的系统。

神经网络控制系统：利用神经网络模型进行控制，适用于非线性和复杂系统。

自适应控制系统：具有自适应性能，能够根据系统的变化实时调整控制策略。

总体而言，自动控制系统在工业、交通、航空航天、生活等领域有着广泛的应用，能够提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。

自动控制系统基本概念,自动控制系统主要由哪些环节组成？
自动控制系统基本概念
自动控制系统主要由哪些环节组成？
解：自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。

图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。

试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。

解：PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；
TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；
FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。

在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？
解：测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。

试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？
解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。

被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。

控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。

给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。

它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。