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第1章分散控制系统基础

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控制工程基础第一章控制系统的数学模型

控制工程基础第一章控制系统的数学模型

(t)
m dt
m
1a
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c
式中，
Tm
Ra
Ra J m f m CmCe
为电动机机电时间常数,s；
K1
Ra
f
Cm
C C
m
me
K2
Ra
f
Ra
C C
m
me
为电动机传递系数。
如果电枢电阻Ra和电动机的转动惯量Jm都很小而忽略不计，式（1-9）
还可进一步简化为
C u (t) (t)
em
a
这时，电动机的转速ωm(t)与电枢电压ua(t)成正比，于是电动机可作为
（1）运算放大器Ⅰ。输入量（即给定电压）ug与速度反馈电压uf在此 合成产生偏差电压并经放大，即
u1 K1(ug u f )
式中，
K1
R2 R3
为运算放大器Ⅰ的比例系数。
（2）运算放大器Ⅱ。考虑RC校正网络，u2与u1之间的微分方程为
u2
K（2
d u1
dt
u1）
式中，K 2
R5 R4
为运算放大器Ⅱ的比例系数；τ=R4C为微分时间常数。
m
(t) (t) (t)
m dt
mm
m
c
式中，fm为电动机和负载折合到电动机轴上的黏性摩擦系数；Jm为电
动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。
由式（1-5）、式（1-6）和式（1-7）中消去中间变量ia(t)、Ea及
Mm(t)，便可得到以ωm(t)为输出量，以ua(t)为输入量的直流电动机微
分方程，即
按照其建立的条件，数学模型可分为两种。一是静态数学模型： 静态条件（变量各阶导数为零）下描述变量之间关系的代数方程。 它反映了系统处于稳态时，系统状态有关属性变量之间的关系。二 是动态数学模型：动态条件（变量各阶导数不为零）下描述变量各 阶导数之间关系的微分方程；也可定义为描述实际系统各物理量随 时间演化的数学表达式。它反映了动态系统瞬态与过渡态的特性。 本章以动态数学模型的研究为主。

计算机控制技术(曹立学)1-4章 (1)

计算机控制技术(曹立学)1-4章 (1)

第1章 绪论
2. (1) 串级调节。 在简单调节回路中， 选取干扰影响特别 明显的一个中间变量， 附加一个调节器， 组成内调节回路 (或副调节回路) ， 用来初步克服干扰的影响， 同时用原回 路(称主回路) 中的调节器(主调节器) 的输出作为副调节器的 给定值， 使副调节器跟随此值达到进一步的精细调节。 这是 用一个内回路对主要干扰影响进行初调的控制系统。
第1章 绪论
3. 设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、 管 理信息、 设备(包括智能仪表)运行状态信息、 厂商提供的设 备制造信息。 例如， Fisher Rosemoune公司推出的AMS管理 系统， 它安装在主计算机内并完成管理功能， 可以构成一个 现场设备的综合管理系统信息库， 在此基础上实现设备的可 靠性分析以及预测性维护， 将被动的管理模式改变为可预测 的管理维护模式。 AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构， 在现场服务器上支撑模块化， 功能丰富， 为用户提供一个图 形化界面。
第1章 绪论
DDC控制系统中常使用小型计算机或微型机的分时系统来 实现多个点的控制功能。 实际上属于用控制机离散采样， 实 现离散多点控制。 这种DDC计算机控制系统已成为当前计算机 控制系统中的主要控制形式之一, DDC系统原理图如图1.2所示。
第1章 绪论 图 1.2 DDC系统原理图
第1章 绪论
第1章 绪论
(4) 分程调节。在需用不同的手段分阶段地控制一个参数 时， 采用这种调节。 例如:一个反应器的温度调节， 在正常 温度范围内用水冷却即可， 但温度达高限后需用冷冻水冷却， 低于低限时需用蒸汽加热， 方能保持正常反应。 满足这种需 要的调节称分程调节。 在分程调节中， 由一个测量元件、 一 个调节器及三个调节阀组成系统， 由三个调节阀分别控制冷水、 冷冻水和蒸汽的流量。 冷水阀通常调整到当温度在低限时全关， 高限时全开； 冷冻水阀在温度高限时全关， 温度超过高限时 开启； 蒸汽阀在温度低限时全关， 再低时开启。 为了避免冷 水阀及冷冻水阀在超高限时同时开启， 还要增加一个冷水阀超 高限自动关闭装置， 这样就可以进行分程调节了。 分程调节 系统的调节质量类似简单调节， 若需提高， 宜采用串级调节、 前馈调节等改进措施。

控制工程技术基础 第1章控制工程的基本概念

控制工程技术基础 第1章控制工程的基本概念

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1.2控制系统的基本概念 控制系统的基本概念
从上述调节过程可以看出,人工控制的过程就是测量,求偏差, 从上述调节过程可以看出,人工控制的过程就是测量,求偏差, 再控制,以纠正偏差的过程.简单地说,就是" 再控制,以纠正偏差的过程.简单地说,就是"检测偏差用以纠正偏 的控制过程.在这里,偏差是关键. 差"的控制过程.在这里,偏差是关键. 人工恒温控制系统的控制过程可以用系统的职能框图清晰而形 象地表示, 所示. 象地表示,如图1-3所示.图中,箭头表示信号传递,变换,作用的 所示 图中,箭头表示信号传递,变换, 方向,每个职能框代表一个环节,各环节的作用是单向的, 方向,每个职能框代表一个环节,各环节的作用是单向的,其输出受 输入控制.系统的职能框图描述了系统的组成,信号在系统中传递, 输入控制.系统的职能框图描述了系统的组成,信号在系统中传递, 变换的过程,也描述了系统的工作原理. 变换的过程,也描述了系统的工作原理. 为恒温箱的自动恒温控制系统示意图. 图1-4为恒温箱的自动恒温控制系统示意图. 为恒温箱的自动恒温控制系统示意图
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1.2控制系统的基本概念 控制系统的基本概念
人工控制的过程是: 人工控制的过程是: (1)观测由检测元件(温度计)测出的恒温箱内的实际温度(被控制 )观测由检测元件(温度计)测出的恒温箱内的实际温度( 输出信号). 量,输出信号). (2)将测出的恒温箱内的实际温度与要求的温度值(给定输入量)进 )将测出的恒温箱内的实际温度与要求的温度值(给定输入量) 行比较,得出偏差的大小和方向. 行比较,得出偏差的大小和方向. (3)根据偏差的大小和方向进行再调节.当恒温箱内的温度高于所要 )根据偏差的大小和方向进行再调节. 求的给定温度值时,调整调压器使流过加热电阻丝的电流减小, 求的给定温度值时,调整调压器使流过加热电阻丝的电流减小,温度 就会降低;若温度低于给定的值,则调整调压器,使电流增加, 就会降低;若温度低于给定的值,则调整调压器,使电流增加,温度 回升到正常范围. 回升到正常范围.

第一章 计算机控制系统概述

第一章 计算机控制系统概述

第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。

近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。

本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。

1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。

2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

集散控制系统第1章(1-3课时)课件

集散控制系统第1章(1-3课时)课件

典型结构
特点：
Байду номын сангаас
1）增加上层网络，加入管理功能；
2）体系结构标准化； 3）采用标准化网络； 4）组态标准化； 5）大部分产品标准化。
4.新一代DCS系统
特点：
1)采用现场总线技术；
2)设备数字化；
1.4 几种计算机控制系统与DCS的比较
PLC控制系统 功能和应 用目标 离散控制为主、兼连续 控制、批量控制 SCADA 监督控制 PC based 可实现多种功能，多应 用于低成本场合
代表产品：Honeywell公司TDGC-3000,Fisher公司PROVOX系 统等
典型结构
特点：
1）引入局域网； 2）增加了控制功能； 3）产品仍然为专有产品。
3.第三代（扩展期） 代表产品：Foxboro公司I/A series；Honeywell公司TDC3000/UCN,Yokogawa公司Centum-XL等。
包括CRT、键盘、开关、指示灯等。实现人机对话； 5）接口电路
在主机与外设之间、主机与过程通道之间实现信号的转换与 匹配，使主机、外设、过程通道之间能通过总线实现信号联系。
软件组成
系统软件： 支持系统的开发、测试、运行和维护的工具软 件，一般是操作系统； 应用软件： 在系统软件的基础上，通过编程工具编写的可 执行程序，目的完成控制任务。
3.实时性强
定时事件的处理、随机事件的处理 4.通用性好 选用通用设备、技术指标留余量 5.经济效益高 性价比、投入产出比
1.2.2计算机控制系统的设计步骤
基本步骤：总体设计、硬件设计、软件 设计、系统调试 1.总体设计 1）确定系统任务与控制方案
2）确定系统的构成方式
3）选择现场设备

控制工程基础第一章绪论资料

控制工程基础第一章绪论资料

(5)滤波与预测：当系统已定， 输出已知时，识别 输入或输入中的有关信息。
page10
机电工程学院
第一章 绪论
三、控制理论的内容
经典控制理论(19世纪中叶--20世纪50年代)
控制理论 现代控自动”功能的装置自古有之，瓦
制 工
特发明的蒸汽机上的离心调速器是比较自觉
程 基
地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例
础 。 麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于
1868年发表的论文当属最早的理论工作。
page11
机电工程学院
第一章 绪论
从20世纪20年代到40年代形成了以时
域法，频率法和根轨迹法为支柱的“古典
”控制理论。
控
60年代以来，随着计算机技术的发展
制 工
和航天等高科技的推动，又产生了基于状
自动控制理论与实践的不断发展，为人们提供
了设计最佳系统的方法，大大提高了生产率，同时
促进了技术的进步。
page 2
机电工程学院
第一章 绪论
第一节 控制论的基本含义
一、 控制的含义
控制（Control）：是指由人或用控制装置使受控对
象按照一定目的来动作所进行的操作。
控 制
例：用微型计算机控制热处理炉的炉温使之保持
第一章 绪论
控制的分类
人工控制： 指控制的任务由人来完成。
煤气灶上油煎鸡蛋时的油温控制
控 自行车速度控制 收音机音量调节 汽车驾驶
制
工 程
自动控制：
指控制的任务用控制装置来完成，
基
础
而人不经常直接参与。
电饭煲 空调 抽水马桶 声控光控路灯
电动机转速控制 导弹飞行控制 自动控制系统：一般由控制装置和被控对象组成。

计算机控制技术基础知识复习

计算机控制技术基础知识复习

计算机控制技术基础知识复习第一章绪论自动控制系统：在没有人参与的状况下，经过控制器使消费进程自动地依照预定规律运转的系统。

开环控制系统：指无被控量反应的控制系统，即需求控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量关于控制造用没有任何影响的系统。

闭环控制系统：指有被被控量反应的控制系统，即系统的输入信号沿反应通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。

典型工业消费进程：延续进程〔流体〕、团圆进程〔固体〕、批量进程〔延续进程和团圆进程交替停止〕。

计算机控制系统：应用计算机〔通常称为工业控制计算机，简称工业控制机〕来完成消费进程自动控制的系统。

计算机控制系统的组成：计算机〔工业控制机〕和消费进程。

工业控制机是指按消费进程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。

硬件包括主机板、外部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通讯接口、输入输入通道。

软件包括系统软件和运用软件，系统软件包括实时多义务操作系统、引导顺序、调度执行顺序，运用软件是系统设计人员针对某个消费进程而编制的控制和管理顺序，包括进程输入顺序、进程控制顺序、进程输入顺序、人机接口顺序、打印显示顺序和公共子顺序等。

消费进程包括被控对象和测质变送、执行机构、电气开关等装置。

计算机控制系统的任务原理：①实时数据采集：对来自测质变送装置的被控量的瞬时值停止检测和输入。

②实时控制决策：对采集到的被控量停止剖析和处置，并按已定的控制规律，决议将要采取的控制行为。

③实时控制输入：依据控制决策，适时地对执行机构收回控制信号，完成控制义务。

计算机控制系统的任务进程：测量、计算、控制、管理。

在线方式：消费进程和计算机直接衔接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；离线方式：消费进程和睦计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人停止联络并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。

实时：指信号的输入、计算和输入都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度停止控制，超出了这个时间，就失掉了控制的机遇，控制也就失掉了意义。

国家开放大学 机电控制工程基础 第1章 控制系统的基本概念自测解析

国家开放大学 机电控制工程基础 第1章 控制系统的基本概念自测解析

一、单项选择题（共20道题，每题3分，共60分）题目1:产生与被控制量有一定函数关系的反馈信号的是（）选择一项：a. 校正元件b. 比较元件c. 控制元件d. 反馈元件正确答案是：反馈元件题目2:产生控制信号的是（）选择一项：a. 反馈元件b. 校正元件c. 控制元件d. 比较元件正确答案是：控制元件题目3:以下（）是随动系统的特点。

选择一项：a. 输出量不能够迅速的复现给定量的变化b. 输出量不能够准确复现给定量的变化c. 给定量的变化规律是事先确定的d. 输出量能够迅速的复现给定量的变化正确答案是：输出量能够迅速的复现给定量的变化题目4:以下（）的给定量是一个恒值。

选择一项：a. 无静差系统b. 脉冲控制系统c. 恒值控制系统d. 有静差系统正确答案是：恒值控制系统题目5:反馈控制系统通常是指（）选择一项：a. 负反馈b. 混合反馈c. 干扰反馈d. 正反馈正确答案是：负反馈题目6:如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，这样的系统一定是（）选择一项：a. 正反馈环控制系统b. 复合反馈系统c. 开环控制系统d. 闭环控制系统正确答案是：开环控制系统题目7:开环控制系统的精度主要取决于（）选择一项：a. 系统的校准精度b. 校正元件c. 反馈元件d. 放大元件正确答案是：系统的校准精度题目8:数控机床系统是由程序输入设备、运算控制器和执行机构等组成，它属于以下（）选择一项：a. 随动控制系统b. 程序控制系统c. 开环系统d. 恒值控制系统正确答案是：程序控制系统题目9:根据控制信号的运动规律直接对控制对象进行操作的元件是（）选择一项：a. 校正元件b. 反馈元件c. 比较元件d. 执行元件正确答案是：执行元件题目10:没有偏差便没有调节过程，通常在自动控制系统中，偏差是通过（）建立起来的。

选择一项：a. 校正元件b. 放大元件c. 反馈d. 控制器正确答案是：反馈题目11:用来比较控制信号和反馈信号并产生反映两者差值的偏差信号的元件是（）选择一项：a. 比较元件b. 校正元件c. 反馈元件d. 控制元件正确答案是：比较元件题目12:输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）选择一项：a. 恒值控制系统b. 有静差系统c. 程序控制系统d. 脉冲控制系统正确答案是：程序控制系统题目13:输入量为已知给定值的时间函数的控制系统被称为（）选择一项：a. 有静差系统b. 程序控制系统c. 随动系统d. 恒值控制系统正确答案是：随动系统题目14:输出端与输入端间存在反馈回路的系统一定是（）选择一项：a. 有差控制系统b. 闭环控制系统c. 开环控制系统d. 正反馈环控制系统正确答案是：闭环控制系统题目15:（）是指系统输出量的实际值与希望值之差。

集散系统

集散系统

二、场总线控制系统FCS(feildbus control system) DCS未来发展的趋势 1、现场总线
现场总线的应用在仪器仪表业带来一场深刻的变革，将传统的信 号、通信、系统标准河自控系统的体系结构、设计方法，安装调试 等也将带来新的思路。
2、现场基金会FF
1994年成立10月成立，120成员单位，中国有冶金部自动化研
第二章
集散控制系统构成
§2.1 集散控制系统的构成方式
• 集散控制系统的基本构成： • 分散过程控制装置；集中操作和管理系统；通信系 统 • 分散过程控制装置：有多回路控制器、单回路控制器、多 功能控制器、可编程控制器和数据采集装置组成，它相当 于现场控制级及过程控制级，实现与生产过程的连接 • 集中操作和管理系统：有操作站、工程师站、服务器、管 理机和外部设备，相当于车间操作管理级及全厂优化调度 管理级。 • 通信系统：是实现集散控制系统各级之间数据通信的桥 梁
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
集散控制系统原理及应用 第三版
何衍庆 黄海燕 黎 冰 编著
授课：刘福荣
学习集散控制系统的目标
• 学习散控制系统的目的意义 • 学习集散控制系统的用途 • 集散控制系统的讲述的主要内容
集散控制系统原理及应用
第1章 概述
第2章 集散控制系统构成 第3章 集散控制系统性能评估 第4章 集散控制系统的控制算法和控制组态 第5章 集散控制系统的工程设计
• 开放系统
1、可移植性
不同DCS厂家的软件、程序、数据及人员可以相互借用，互相移植，到第 四代硬件都可以移植。另外以职业带来了安全方面的隐患。如，横河
公司的R3用富士公司的PROCESION代为I/O单元。
2、互操作性 网络的连接，使数据互通，资源共享。现场总线标准化后，符合标准地 各种检测、变送和执行机构产品可以互换和替代。第四代表现最明显。 3、可适宜性 无论在运行的软件版本高低都可以互通、匹配，就是说应用新的同时 不可能把旧的废掉。

DCS控制系统讲解(计算机控制系统)

DCS控制系统讲解(计算机控制系统)

DCS控制系统第一章自控仪表工基础识图在讲DCS系统系统之前,先和大家一起回顾一下仪表工的基础识图，对今后大家日后的学习，仪表、控制系统检修维护都会有一定的意义。

1.1 仪表功能标志1.1.1 仪表功能标志组成仪表的功能标志由一个首位字母及一个或多个后继字母组成。

示例如下:例1 PI——功能标志P——首位字母（表示被测变量）I——后继字母（表示功能）例2 TIC——功能标志T——首位字母（表示被测变量）IC——后继字母（表示功能）表示连锁功能）1.1.2仪表功能字母代号仪表功能标志的字母代号见表1.1表1.1 常用仪表功能字母代号1.2 仪表检测流程图常见图形符号 1.2.1 常用仪表流程图符号及其含义a) 常规仪表b) 引入计算机或DCS 控制系统仪表1.3 仪表检测流程图识图MFRISA 30101MMPRISA 30102TSA 30103PIS 30104PIS 30105HL图1.1 工艺检测控制流程图1.4 仪表接线图识图（略）第二章 计算机控制系统及DCS 基础知识集散控制系统(Distributed Control System, DCS)是计算机控制系统的一种结构形式。

计算机控制是以自动控制理论和计算机技术为基础的，自动控制理论是计算机控制的理论支柱，计算机技术的发展又促进了自动控制理论的发展与应用。

计算机控制系统有多种结构形式，DCS就是其中的一种。

2.1 计算机控制系统基础知识2.1.1 计算机控制系统的一般概念计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。

计算机控制的应用领域是非常广泛的，从计算机应用的角度出发，工业自动化是其重要的一个领域；而从自动化的领域来看，计算机控制系统又是其主要的实现手段。

可以说，计算机控制系统与用于科学计算及数据处理的一般计算机是两类不同用途、不同结构组成的计算机系统。

计算机控制系统是融计算机技术与工业过程控制于一体的综合性技术，它是在常规仪表控制系统的基础上发展起来的。

自控原理课件 第1章-自动控制系统概

自控原理课件 第1章-自动控制系统概

2
第1章 自动控制系统概述
第1章 自动控制系统概述
1.1自动控制系统基础知识
3
第1章 自动控制系统概述
4
第1章 自动控制系统概述
开环控制系统是一种最简单的控制系统。下面举例 说明其结构特点和工作原理。 图1.1所示是一个电阻炉温度控制系统，希望电阻炉 的温度T c保持在允许范围内。在该系统中，可以通过调 整自耦变压器滑动端的位置来改变电阻炉的温度，并使 其保持在允许范围内。因而被控对象就是电阻炉，被控 量就是电阻炉的温度。自耦变压器滑动端的位置对应了 一个电压值uc，也就对应了一个电阻炉的温度Tc，改变 M c也就改变了T”在这个控制系统中，没有对电阻炉的实 际温度进行测量，就是说，实际温度Tc是多少不得而知 。当系统中出现外部扰动(如炉门开关频繁变化)或内部 扰动(如电源电压波动)时，了c将偏离“c所对应的数值， 5 结果温度可能比希望值偏高或偏低。
25
第1章 自动控制系统概述
而放大器的输入电压为给定电压与反馈电压比 较后的偏差电压ΔU=Ug-Ufn, 其中Ug是由给定电 位器给定的，Ufn是由测速发电机TG输出电压 经电位器分压获得的。 Ufn的大小取决于转速 的高低。因此,测速发电机和电位器构成检测元 件和反馈单元；由于Ug和Ufn极性相反，所以构 成负反馈。
第1章 自动控制系统概述
6．检测元件 该装置用来检测被控制量，并将其转换成与 给定量相同的物理量。检测元件的精度和特性逐 渐影响控制系统的控制品质，它是构成自动控制 系统的关键部件。在此系统中是热电耦。
20
第1章 自动控制系统概述
由图1.6可见．系统中作用量的被控制量如
下： 给定量：又称为控制量或参考输入量。它通 常由给定信号电压构成，或通过检测元件将非电 量转换成电压信号。如图1.6中的给定电压UsT。 输出量：又称为被控制量。它是控制对象的 输出，是自动控制的目标。如图1.6中的炉温T 。 反馈量：是通过检测元件将输出量转换成与 给定量性质相同且数量级相同的信号。图1.6中 的反馈量是由热电偶将炉温转换来的信号电压 UfT。

最新控制工程基础PPT课件(王积伟)第一章控制系统的基本概念

最新控制工程基础PPT课件(王积伟)第一章控制系统的基本概念
➢ 被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。
➢ 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系 统的输入端，使之与输入量进行比较，产生偏 差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。
系统的输出不断地、直接或间接地、全部或部分 地返回，并作用于系统，即输出量的返回过程称 为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。
xi
e
比较
+ 元件
_
放大变换 元件
并联校正 元件
执行 元件
局部 反馈
主反馈信号 xb
控制部分
反馈元件 主反馈
闭环控制系统的组成
扰动信号
控制 输出 xo
对象
1/15/2021
23
第一章 控制系统的基本概念
➢ 给定元件 产生给定信号或输入信号。
➢ 反馈元件 测量被控制量（输出量），产生反馈信号。 为便于传输，反馈信号通常为电信号。
➢ 开环控制系统：如步进驱动的数控机床、普通 洗衣机、家用电烤箱、微波炉等
➢ 闭环控制系统：如伺服驱动的数控机床、恒温 箱（冰箱、空调）等
➢ 半闭环控制系统
1/15/2021
18
第一章 控制系统的基本概念
➢ 开环控制系统
特点：系统仅受输入量和扰动量控制；输出端 和输入端之间不存在反馈回路；输出量 在整个控制过程中对系统的控制不产生 任何影响。
1/15/2021
21
第一章 控制系统的基本概念
输入量 控制器
输出量 对象或过程
反馈量 测量元件
闭环控制系统框图
➢ 半闭环控制系统 特点：反馈信号通过系统内部的中间信号获得。
1/15/2021
22
第一章 控制系统的基本概念 闭环控制系统的组成

控制工程基础第1-5章客观题复习题与答案(复习材料)

控制工程基础第1-5章客观题复习题与答案(复习材料)

第1~2章 控制系统的基本概念；数学模型一、填空题1．对控制系统的基本要求为稳定性、（ 准确性 ）、快速性。

2．闭环系统是指系统的（ 输入量 ）对系统有控制作用，或者说，系统中存在（ 反馈元件 ）的回路。

3．线性系统的所有极点都分布在S 平面的左半部，则系统的稳定性为（ 稳定 ）。

4．传递函数通过（ 输入量 ）与（ 输出量 ）之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特征。

5．系统在外加激励作用下，其（ 输出量或输出信号 ）随（ 时间 ）变化的函数关系称为系统的时间响应。

二、单项选择题1．开环控制系统是指( B )对系统没有控制作用。

A．系统输入量 B．系统输出量C．系统的传递函数 D．系统的干扰2．传递函数可以描述（ C ）。

A．线性的、多输入多输出系统 B．非线性的、单输入单输出系统C．线性的、单输入单输出系统 D．非线性的、多输入多输出系统3．设单位反馈系统开环传递函数为，函数)(s G )(1)(s G s F +=，则与)（ A ）。

)(s G (s F A．极点相同； B．零点相同；C．零极点都相同； D．零极点都不同。

4．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)5)(1()1(10)(+−+=s s s s s G ，该系统闭环系统是（ A ）。

A．稳定的 B．无法判断C．临界稳定的 D．不稳定的 5．某系统的传递函数为)5)(6()2()(+++=s s s s G ，其零、极点是（ C ）。

A．零点；极点，6−=s 2−=s 5−=s B．零点2=s ；极点6−=s ，5−=s C．零点；极点，2−=s 6−=s 5−=s D．零点2=s ；极点6=s ，5=s 6．一个线性系统的稳定性取决于（ D ）。

A．系统的输入 B．外界干扰C．系统的初始状态 D．系统本身的结构和参数7．对于定常控制系统来说，( A )。

A．表达系统的微分方程各项系数不随时间改变 B．微分方程的各阶微分项的幂为1C．不能用微分方程表示 D．系统总是稳定的8．线性系统与非线性系统的根本区别在于（ C ）A．线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数；B．线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入；C．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理；D．线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少。

第1章_DCS集散控制系统[1]

第1章_DCS集散控制系统[1]

2、 输入模块
1 高电平模拟量输入
数字滤波 平方根 线性化 补偿 量程变换 报警检查 累加器
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输入模块
2 热电偶或mV信号输入
信号检查（热电偶断路） 冷端补偿 线性化
3 热电阻输入
电桥、恒流源
4 脉冲输入
FC … FC
…
FC … FC
Field Controller
Process Unit
Process Unit
Process Unit
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1.3 DCS体系结构
现场级 控制级 监控级 管理级
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现场级
接近被控对象 典型设备：传感器、变送器和执行器 环境相对恶劣：高温、高电磁干扰… 大量电缆
直接控制层设备组态
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3、控制功能组态
模拟量输入块 FT123 AI PV PID控制块 FT123 PV SV BIV PID PV BOV 模拟量输出块 FT123 AO IV OV BOV
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4、操作画面组态
通用操作画面组态
作用：操作员工作站实现现场运行监视及 辅助操作。工程师工作站实现整个系统的 配置、组态、调试和维护。
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管理级
厂级生产任务规划 供应链分析与控制系统联动 库存及产品需求分析、生产计划的制定 维护信息管理与规划
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1.4 DCS特点
适应性和扩展性 控制能力 人机联系平台 可靠性

单元机组集控运行第一章

单元机组集控运行第一章

开始
机组长和辅控主值检查设备 定期试验及轮换管理规定
否 具备试验条件
是
按定期试验和轮换项目 内容开展定期工作
做好相关记定的时间正点交接班，双方值长、机组长及辅控 主值在运行日志上共同签字，正式交接完毕，交班人员退出现 场；
10）接班后机组长及辅控主值向本机组人员布置本机组的 重点工作、操作注意事项及针对设备缺陷等情况需做的事故预 想；
11）交班后由值长主持班后碰头会，对本班安全工作、生 产任务及优缺点进行总结，明确责任、吸取教训、制订防范措 施。
6）在事故处理时，可以不填写操作票，但必须要执行操作 监护制度，操作任务必须明确，且在运行日志上需详细记录；
7）填写好的操作票由操作人签字，然后由监护人、机组长、 值长审核签字；
8）现场实际操作前，应由监护人和操作人共同检查操作票， 发现问题及时改正；
9）操作时需要两人进行，操作中应严格执行“唱票、对照、 复诵”的监护操作制度；
第一章 单元机组概述
1.1 单元机组的特点及其运行方式
1.1.1 单元机组的特点
正常运行时，各独立单元所需的蒸汽和厂用电均取自 本单元，这种系统称为单元系统。具备独立单元和单元系统 特点的机组称为单元机组。
与非单元机组相比，单元机组具有系统简单、投资少、 操作方便、自动化程度高、安全、稳定、可靠等优点，有利 于机、炉、电实现分散控制与集中管理的生产方式。
4）接班前30分钟接班人员进入现场，按接班巡回检查分工， 检查现场设备、控制室检查DCS、CRT运行参数、日志、表单记 录、管辖区域及表盘卫生，向交班人员了解运行方式、设备定 期试验倒运、设备缺陷情况；
5）接班前5分钟由交班值长主持班前碰头会； 6）交班值长向接班人员进行运行操作及机组运行工况交底； 7）接班机组长、辅控主值向本值值长汇报班前检查情况； 8）接班值长布置上级有关文件精神、本班工作重点及注意 事项；

第一章微型计算机控制系统概述

第一章微型计算机控制系统概述

DSP 处理器的长处
向量运算、
指针线性寻址等
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
4、嵌入式片上系统 ( System On Chip ) • 随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化，及半
导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个 更为复杂的系统的时代已来临，这就是
System On Chip ( SOC )。
• TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 作为 MCU 进行推广。
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
3、嵌入式 DSP 处理器
( Embedded Digital Signal Processor, EDSP )
（１）ＤＳＰ处理器的特点 DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计: 使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也 较高。
• 具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点， 特别适合于要求实时和多任务的体系。
微机控制技术
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:
（1）对实时多任务有很强的支持能力。能完成多任务并且有较 短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间 减少到最低限度。
（2）具有很强的存储区保护功能。 由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件 模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保 护功能，同时也有利于软件诊断。
理器。 如：Intel 的 MCS-296
Infineon ( Siemens ) 的 TriCore。
1.2.4 嵌入式系统
（３）推动嵌入式 DSP 处理器发展的因素：
嵌入式系统的智能化。
如：各种带有智能逻辑的消费类产品
生物信息识别终端

热控设备检修工艺规程

热控设备检修工艺规程

的关系不会产生过程扰动。
1.2.1.1.2 具体功能： 1. 锅炉给水控制回路 a. 汽包水位调节实现典型的三冲量调节和单冲量调节，根据负荷大 小进行无扰切换，在正常运行时，当负荷低于30%时，调节给水 管道上的旁路调节阀来控制汽包水位，调节给水泵转速来控制泵 出口压力（当出口压力低信号或出口母管压力低信号出现时，闭 锁转速下降），此时为单冲量单级调节控制；当负荷大于30% 时，给水泵转速调节水位，此时为三冲量控制即由蒸汽流量、汽 包水位和给水流量组成的三冲量串级调节控制，同时关闭旁路阀 及前后闸阀，打开省煤器入口电动阀。在蒸汽参数稳定、给水流 量允许的情况，控制系统可自动或手动切换到三冲量控制； b. 汽包水位有4个变送器信号LT0902A－LT0902D，取其中前3个 LT0902A-LT0902C作为MCS输入信号。前3信号经过标变虑波、压 力校正后进行中间值选择，作为三冲量主调节器PV值(过程值)和 单冲量调节器PV值； c. 汽包压力有两个变送器信号PT0902A、PT0902B，进行标变滤波后 取平均值； d. 给水流量有两个变送器FT2911-1、FT2911-2，标变后进行给水温 度TE2911补偿，取平均值； e. 主汽流量采用经温度补偿的汽机第一级压力用作蒸汽流量测量， 其计算公式由汽机厂给出； f. 报警信号采用两侧汽包压力偏差、主调输入值和设定值偏差、各 自动执行器阀位与OP值偏差、蒸汽流量限制、两侧给水流量偏差 限制等信号进行控制。
第9章 ROTORK电动执行机构控制装置
第10 RD电动执行机构控制装置
章
第11 模拟量及开关量连锁系统
章
第12 基地调节仪控制系统来自章第13 分析仪表在线监视系统
章
总则
1． 说明 ． 为了更好地贯彻执行《热工仪表及控制装置检修运行规程》，特 1 制定本规程。 ． 本规程适用于热电厂热工仪表及控制装置的检修、调校和日常维 2 护工作。 ． 热工仪表及控制装置检修和调校的目的是恢复和确认热工仪表及 3 控制装置的性能与质量，热工仪表及控制装置的运行维护原则是

控制工程基础-复习重点纲要

控制工程基础-复习重点纲要

6、 拉氏变换的主要定理
（1）、叠加定理 √ （2）、微分定理（√记到两阶） （3）、积分定理（ √只记一阶） （4）、延迟定理 （5）、位移定理 √ （6）、初值定理 √ （7）、终值定理 √ （8）、相似定理（时间比例尺的改变）
7、 部分分式展开法
（√1） F(s)的极点为各不相同的实数时的拉氏反变换
(2) 并联连接
多个方框具有同一个输入，而以各方框单元输出的代数 和作为总输出。方框并联后总的传递函数，等于所有并 联方框单元传递函数之和
(3) 反馈连接接
一个方框的输出，输入到另一个方框，得到的输出再返回 作用于前一个方框的输入端，这种结构称为反馈连接。方 框反馈连接后，其闭环传递函数等于前向通道的传递函数 除以1加（或减）前向通道与反馈通道传递函数的乘积。
1、系统数学模型的形式
多种形式，取决于变量和坐标系统的选择，主要有： 时间域：微分方程 复数域：传递函数 频率域：频率特性
2、建立系统数学模型方法 解析法建摸 、实验法建摸。
4、控制系统微分方程的列写
√机械系统 √电气系统 流体系统
机械系统：任何机械系统的数学模型都可以应用牛顿定律 来建立。机械系统中以各种形式出现的物理现象，都可以使用 质量、弹性和阻尼三个要素来描述。
1、开环控制系统 2、闭环控制系统 3、半闭环控制系统
1 开环控制系统
定义： 如果系统只是根据输入量和干扰量进行控制， 而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出 量在整个控制过程中对系统的控制不产生任何 影响，这样的系统称为开环控制系统。
开环系统的优点：结构简单，系统稳定性好， 成本低；
开环系统的缺点：当控制过程受到各种扰动因 素影响时，将会直接影响输出量，而系统不能自 动进行补偿。
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系统名称 TDC-2000，TDC-3000 N-90，INFI-90，Symphony WDPF，OVATION I/A Series MAX-1000
CENTUM，μXL HIACS-3000，HIACS-5000 LN-2000 HS2000，MACS
EDPF-NT
分散控制系统基础
1.1.3 火电厂自动化系统
单元组合仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是分开的；检测、计算、执行、人机界面 有不同的单元实现，根据控制功能进行组合构成控制系统。
分散控制系统基础
缺点： 在控制功能方面：控制算法靠电阻、电容、电感等元件的电气规律完成，不能 实现复杂控制。 在监视操作方面：仪表多，监视操作不方便。 在信息管理方面：手工抄表，不准确。
分散控制系统基础
DCS的主要功能包括：
数据采集系统（Date Acquisition System, DAS） 快速准确的反应参数变化和设备状态，为操作提供依据。 数据采集系统的主要功能包括：数据采集与处理、屏幕显示、打印记录、历史
数据存储与检索等。 模拟量调节系统（Modulation Control System, MCS）
组成 厂级自动化系统 厂级管理信息系统MIS 厂级监控信息系统SIS 机组级自动化系统 DCS 热工系统自动化 电气系统自动化
功能配置 MIS系统
处于电厂的最高级，具有对内管理和对外营销两大功能。 SIS系统
作为机组级DCS系统与厂级MIS系统的中间系统SIS，起着承上启下的作用。它 以实时监控为主，同时兼有实时信息管理的作用。因此，必须建立一个较为完善并 具有一定规模的实时数据库。其主要功能：
主、辅机的启动顺序和机组的联锁保护。
顺序控制是按一定的顺序、条件和时间要求，对工艺系统中各有关对象进行自 动控制的一种技术，主要用于主辅机的自动启停操作和联锁保护
分散控制系统基础
炉膛监测保护系统（Furnace Safeguard Supervision System, FSSS） 防止炉膛爆炸，燃烧管理。 对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，并有防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压
机组启动，转速控制。 汽轮机紧急跳闸系统（Exigency Tread System, ETS）
汽机保护跳闸。 确保在下列事故状态关闭汽轮机全部蒸汽进汽阀门、抽汽逆止门等，以使汽轮 机安全停机。汽轮机主机保护有：润滑油压低、真空低跳闸、就地手动停机、轴向 位移大跳闸、发电机跳闸、电超速保护跳闸等。 电气自动化系统（Electricity Automation System, EAS）
维持设备正常运行，保证参数在正常范围，提高生产稳定性、经济性。 MCS系统一般包括：机组协调控制系统、主汽温控制系统、再热汽温控制系统 、给水控制系统、燃烧控制系统、除氧器水位控制系统、除氧器压力控制系统、辅 助蒸汽压力控制系统、高加水位控制系统、低加水位控制系统等。 开关量顺序控制系统（Sequence Control System, SCS）
2. 计算机集中控制系统 克服了常规仪表的缺点，但存在致命缺点“功能集中，危险集中” 。 控制功能、监视操作功能和信息管理功能集中在一台计算机上完成。
3. 分散控制系统
在分析常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的基础上，人们产生了危 险分散的设计思想，即控制功能分散、监视操作功能集中。
控制功能：分布在电子设备间的多个现场站中。 监视操作：分布在控制室的多个操作员站中。 信息管理：分布在办公室的多个工作站中。
电气系统的操作，监视。
分散控制系统基础
1.2 分散控制系统的构成原理
分散控制系统是一种集成了多种高新技术的新型控制系统，其原理结构是比 较复杂的。我们应该从多种角度来认识和分析分散控制系统。 1.2.1 从控制系统的角度来看
DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。 • 分散控制系统的功能分层体系 功能分层体系是分散控制系统的显著特点，是实现控制功能分散，操作显示 集中的关键。 按系统结构进行垂直分解：它包括四级（见图1-3），各级相对独立，又相互 联系，不同的级完成不同的功能。 同一级进行水平分解：它可分为具有功能类似的站，各站相对独立，又相互 联系，不同的站完成不同的功能。
分散控制系统基础
4. DCS的产生和发展 微机技术 + 通信技术+ CRT技术 + 控制技术 = 分散功能 集中功能 人机界面 控制功能
DCS TDC-2000
国家
美国 日本 中国
公司 Honeywell Bailey Westinghouse Foxboro Leeds&Northrup
横河 日立 山东鲁能控制 和利时 北京智深
等原因引起炉膛爆炸而采取的监视和自动控制措施。其包括燃烧器控制系统BCS和 炉膛安全系统FSS，实现功能有：炉膛吹扫、点火器及油枪切投控制、火焰监视及 炉膛灭火保护、主燃料跳闸MFT。 汽轮机数字电液调节系统（Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH）
分散控制系统基础
1.1 概述
1.1.1 分散控制系统（Distributed Control System，DCS)
以分布在不同物理位置的多计算机为基础，采用“分散控制、集中操作” 分级管理”原则设计的控制系统。
1.1.2 分散控制系统的产生与发展
1. 常规模拟仪表控制系统 基地式仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是组合在一起的；而且控制系统的各个部 分包括检测、计算、执行、人机界面等也做成一个整体，就地安装在被控对象之 上。
分散控制系统基础
• 全厂综合性能计算和操作指导 • 全厂负荷优化调度 • 机组寿命管理 • 状态监视、故障诊断及相关处理指导 • 机组优化控制 DCS系统 火力发电厂中，DCS系统包括热工系统自动化和电气自动化。 在尚未统筹考虑厂级自动化前，单元机组监控系统DCS不仅完成机组直接监控 功能，而且逐步扩大管理职能。例如机组性能计算、寿命管理等。管理功能的加强 使DCS系统日趋复杂，每台机组重复设置相同的软件模块。这样，往往造成投资浪 费和可靠性降低。 在明确提出火电厂厂级自动化以后，应尽量简化单元机组级DCS的功能，主要 服务于对机组的直接监控。凡是实时性不强的功能可上移至厂级SIS。