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简单控制系统方框图

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闭环控制系统方框图10例

闭环控制系统方框图10例

闭环控制系统方框图10例
1、空调温度控制系统
2、家用电冰箱温度控制系统
3、加执炉温度控制示意
4
+
给
定量
控
制器
加
热器
加
热炉
炉内
温度
比较
器
检测装置（反
馈）
-
干
扰
控执被控
被控量
（输出
给定量
（输入
检测装置控
比
控制器
执
行器
被控
对象
被控量
（篮球位
给定量
（篮圈位
检测装置
（眼睛）控制量（投掷
比控制器
（电子
执行器
（压缩
被控
对象
被控
量
（冷
藏室温度）
给定量
（设定的温
检测装置
（温度传感
控制量
比
5、供水水箱的水位自动控制系统
6、抽水马桶的自动控制系统
7、花房温度控制系统
8、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
9、粮库温、湿度自动控制系统
被控量 （水箱水
给定量 （设定的水
被控量 （水箱水
给定量
给定量 （设被控量 （花房
控制
被控量 （
水
给定量 （设定控制量 被控
（粮（的温、控制量
10、自动电热水壶控制系统
控制量
（水。

简单开环控制系统的方框图

简单开环控制系统的方框图

手动 手动控制
电动 手动控制
电动 自动控制
二、控制的分类
按执行部件分
机械控制 气动控制 液压控制 电子控制
机械控制 气动控制 液压控制 电子控制
公交车门气动控制示意图
1.气缸 2.贮气罐 3.活塞 4.三通阀门 6与9刚结, 8、9为车门
汽车液压制动示意图
二、控制的分类
按系统功能分
温度控制 压力控制 速度控制 位置控制
……
一、控制系统
自动路灯系统
外界光线 的强弱
电路、灯泡
灯泡的 亮与熄
控制系统
输入
控制系统
输出
输出与输入之间有一定的对应关系
控制的实现要通过若干个环节共同 实现，这些环节所涉及的装置构成的系 统称为控制系统。
游泳池的注水控制系统
设定注 水时间 (输入)
音乐的 强弱 (输入)
声电转 化装置
按开关 (输入)
控制器
水泵
水压 喷泉
活塞的运动
电磁阀
车门
喷泉的 高度 (输出)
车门 开闭 (输出)
2.列举你所了解的开环控制系统的例子，说明其 控制工作过程，并画出方框图。
用遥控器选择电视频道
接收不同频率的信号
按键 (输入)
控制器
执行器
电视机屏幕
宾馆自动叫醒服务系统
定时器
水流量
进水阀门
游泳池
游泳池 的水位 (输出)
开环控制系统：
指输出量不对系统的控制产生任何影 响的控制系统。
自动门的控制系统
人体热 辐射 (输入)
控制电路
转动
电机
自动门
门的 开闭 (输出)
简单开环控制系统的方框图：

换热器出口温度单回路控制

换热器出口温度单回路控制

目录目录 (1)1、概述 (2)1.1设备的分类 (2)1.2换热设备的换热目的 (2)1.3 换热器的组成 (3)1.4 换热器的工作原理 (3)2、换热器温度控制原理以及控制方案的确定 (4)3、被控对象特性研究 (6)3.1 被控变量的选择 (6)3.2 操纵变量的选择 (6)3.3 被控对象特性 (6)4、过程检测控制仪表的选用 (8)4.1 测温元件及变送器 (8)4.2 执行器 (9)4.3 调节器 (12)4.4、仪表型号清单列表 (13)5、系统方块图 (13)6、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (14)6.1调节控制参数 (14)6.2 PID参数整定及系统仿真 (14)6.3 系统性能分析 (18)7、课程设计结论 (18)8、参考文献 (19)1、概述换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

本次课程设计我要完成换热器出口温度单回路控制系统设计，单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个控制对象（换热器）、一个检测元件及变送器（温度传感器）、一个调节器（PID）和一个执行器（阀门）所构成的闭合系统，方框图如下：F干扰作用参比信号（设定点）控制信号操纵变量 (干扰变量）Ys 偏差e u m 被控变量Y -Ym图1、单回路控制系统方框图其中，被控变量：温度；操纵变量：流量[1]。

1.1设备的分类根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。

按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。

在石油、化工生产中间壁式换热器应用的最为广泛。

按冷、热流体进行热量交换的形式分为两类：一类是在无相变情况下的加热或冷却，另一种是在相变的情况下的加热或冷却。

按传热设备的结构形式来分，则有列管式、蛇管式、夹套式和套管式等[1]。

第6章-串级控制系统讲解全文编辑修改

第6章-串级控制系统讲解全文编辑修改

D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主测量变送器 根据副控制器的“反”作用，其输出将减小，“气开”式的控制阀门将 被关小，燃料流量将被调节回稳定状态时的大小。
6.1 串级控制系统的基本概念
串级控制系统的工作过程
(2)只存在一次干扰
θ1r
主控制器
副控制器 调节阀
D2 燃烧室 θ2
隔焰板
D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主参数设定
－
主调 节器
－
副调 节器
调节 阀
二次扰动
副对象
一次扰动 主参数
主对象
副变送器
副参数
定值控 制系统
主变送器
主回路
图6-6 串级控制系统标准方框图
1) 在结构上，串级控制系统由两个闭环组成．副回路 起“粗调”作用，主回路起“细调”作用。
2) 每个闭环都有各自的调节对象，调节器和变送器 3) 调节阀由副调节器直接控制
－
－
Gm2(s)
Y2(s)
Gm1(s)
y2,sp
＋ －
Gc2 ym2
Gv Gm2
＋ ＋
GGpo22
D2 y2
D2(s)

1 + Gc G 2Gv op22Gm2
y2,sp
Gc2GvGGop2
1 + Gc G 2Gv op22Gm2
＋ D2' (s)
＋
y2(s)
Go2’(s)
6.2 串级控制系统的分析
6.2 串级控制系统的分析
串级控制特点总结：
1) 在系统结构上, 它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环 控制系统。其中主回路是定值控制，副回路是随动控制；

化工仪表及自动化-题库

化工仪表及自动化-题库

化工仪表及自动化一、填空题1. 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的，并不代表方框之间的物料联系。

2. 自动控制系统是具有被控变量反馈的环系统。

1. 机理建模的优点是具有明确的，所得的模型具有很大的适应性，便于对进行调整。

2. 对象数学模型包括一阶对象，。

3. 描述对象特性的参数包括：。

4. 时间常数T的物理意义：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持速度变化，达到新的所需要的时间。

5. 从加入输入作用后，经过时间，被控变量已经变化了全部变化范围的，这时可以近似地认为动态过程基本结束。

6. 滞后时间按照滞后性质分可以分为：和。

7. 某台测温仪表的测温范围为200—700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为℃，则该表的相对百分误差是，该仪表的精确度等级是。

（精确度等级有：,，，,,）8. 某台测温仪表的测量范围为0—1000℃，根据工艺要求温度只是指的误差不允许超过±6℃，则该仪表的允许误差为，应选择的仪表等级是。

（精确度等级有：,，，,,）9. 是表征线性刻度仪表的输出与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。

10. 工业仪表按照仪表使用的能源分类可以分为：，，。

11. 表压等于绝对压力大气压力。

12. 真空度等于大气压力绝对压力。

13. 普通压力计的弹簧管多采用价格相对便宜的，但氨气用压力计弹簧管的材料却都要采用材料，这是因为氨气对的腐蚀性极强。

14. 氧气压力计与普通压力计在结构和材质上完全相同，只是氧用压力计要。

15. 测量稳压时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

16. 测量脉动压力时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

17. 测量高压压力时，仪表上限约为工作压力最大值的倍。

18. 测量液体压力时，取压点应在管道的，测量气体压力时取压点应在管道的。

19. 标准节流装置主要包括：，和。

20. 标准孔板主要采用的取压方法有和。

21. 标准孔板的优点是结构简单，安装方便；缺点是。

闭环控制系统方框图10例

闭环控制系统方框图10例

闭环控制系统方框图10例
1、空调温度控制系统
2、家用电冰箱温度控制系统
3、加执炉温度控制示意
4
给定量被控量
给定量 被控量 冷藏室
给定量
5、供水水箱的水位自动控制系统
6、抽水马桶的自动控制系统
7、花房温度控制系统
8、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
9、粮库温、湿度自动控制系统
被控量
给定量
被控量
给定量
给定量
被控量
控制量
被控量
给定量 控制量
被控量 粮库内
给定量（设定控制量
10、自动电热水壶控制系统
给定量（电流）
控制量。

自动控制原理第二章方框图


R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1) R1C2s
(R1C1s 1)(R2C2s 1)
解法二：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s) 1
R1
ui (s) 1
R1
-
1
-
C1s
1 R1
-
1
-
C1s
1 R1
1
自动控制原理第二章方框图自动控制方框图闭环控制系统方框图串级控制系统方框图前馈控制系统方框图控制系统方框图单回路控制系统方框图过程控制系统的方框图自动调节系统方框图控制方框图
传递函数的表达形式
有理分式形式：G(s)
b0 s m a0 s n
b1s m1 a1s n1
bm1s an1s
bm an
H3
相加点移动 G3 G1
G3 G1
向同无类用移功动
G2
错！
G2
H1
G(s) G1G2 G2G3 1 G1G2 H1
G2
G1 H1
总的结构图如下：
ui (s)
-
1 I1(s) - 1 u(s)
R1
I (s) C1s
-
1
1 uo (s)
R2 I2(s) C2s
ui (s)
-
C2s
1 I1(s) - 1 u(s)
X 2 (s)
X (s) G(s) Y (s)
X 2 (s)
X1(s)
相加点和分支点在一般情况下，不能互换。
X 3 (s)
X (s)

第12章_简单控制系统

p TD TH 冷却水
XD%
TD /℃
进料
回流F
塔顶产品
P/ MPa
苯－二甲苯的T-x图
Q入，X入，T
入
QZ 蒸汽 塔底产品
XD%
精馏过程示意图
苯－二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之
间的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。
12
12.2.2 被控变量的选择 2、被控变量选择的一般原则
答：拿一个对被控变量影响较显著的变量来控制。
K大一些，T小一些，τ最好为0。 测量仪表的选用和安装 执行器的选用和安装
4
第三个问题：以什么方式控制？ 答：没有标准答案（选择合适的调节规律） 最常用的调节规律： 位式控制、P、PI、PD、PID
（需要充分理解各种调节规律的特点和适用场合）
后续问题：如何整定PID参数？ 答：临界比例度法＋经验 衰减曲线法＋经验 经验凑试法 最好的方法就是“经验”
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量：系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、
余差、过渡时间、振荡周期
对象特性：（1）系统的输入输出关系
（2）分为对象静态性质和对象动态性质
（3）考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操纵变量
16
12.2.3 操纵变量的选择
3、对象稳态性质对控制质量的影响
Y 绝对放大系数 X
器，与图 2 相比，控制通道滞后较大，对干燥温度校正作用
灵敏度次之。
方案Ⅲ ：蒸汽流量要经过换热器的热量交换去改变空
气温度，滞后最大，对干燥温度校正作用灵敏度最差。 综合考虑应选择方案II，以旁路空气量为操纵变量。
25
12.2.4 控制器控制规律的选择

第4讲控制系统的方框图及其化简1


非单位反馈化为单位反馈
G1 G 1 G1G2
(G1G2 ) 1 (G1G2 ) 1
G1G2 1 1 (G1G2 ) 1 G2
五、等效移动规则
1、引出点的移动
1）前移 X1
G(S)
X2
X2
X1
G(S) G(S)
X2
X2
在移动支路中串入所越过的传递函数方框 2）后移 X1
G(S)
例11 通过方框图变换求取如下图所示系统的传递函数 G 4( s )
R(s )
+
G1(s )
G 2( s ) G 3( s )
C ( s) G(s) 1 G( s) H ( s)
(b)
结论：称反馈连接等效的传递函数 闭环传递函数 为闭环传递函数。今后，在闭环系 G( s) 统的讨论中，无论结构图多么复杂， ( s) 最终都要等效成上图 (b) 所示的标 1 G(s) H (s) 准 形 式 来 讨 论 。
基于方块图的运算规则

G

Y s
H
2
H1/G R s


G/(1+GH2)

Y s
Y ( s) G H1 G H1 (1 ) R( s) 1 GH 2 G 1 GH 2
例7：试简化系统结构图，并求系统传递函数。
方法2: 引出点前移
H1

Rs


G
Y s
H2
今后在闭环系统的讨论中无论结构图多么复杂最终都要等效成上图b所示的标消去中间变量esbs基于方块图的运算规则非单位反馈化为单位反馈五等效移动规则1引出点的移动2后移在移动支路中串入所越过的传递函数的倒数方框在移动支路中串入所越过的传递函数方框2比较点的移动在移动支路中串入所越过的传递函数的倒数方框在移动支路中串入所越过的传递函数方框相邻综合点之间可以随意调换位置3相邻比较点移动注意

现代控制2-3 系统方框图


7
【例2.3.1】画出下列RLC电路的方块图。 R L 解：利用基尔霍夫电压定律 ui (t ) 及元件特性可得
di (t ) + uo (t ) ui (t ) = Ri (t ) + L dt
1 u o (t ) = ∫ i ( t ) dt C
i (t )
C
uo (t )
拉氏变换得
⎧U i ( s ) = I ( s ) ⋅ R + Ls ⋅ I ( s ) + U o ( s ) ⎨ Uo ( s ) = I ( s ) / Cs ⎩
9
⎧U i ( s ) = I ( s ) ⋅ R + Ls ⋅ I ( s ) + U o ( s ) ⎨ Uo ( s ) = I ( s ) / Cs ⎩
U i ( s) − U o ( s) ⎧ ⎪I (s) = R + Ls ⎨ I ( s) ⎪U o ( s ) = Cs ⎩
10
U i (s) − U o ( s) I ( s) = R + Ls
（b）第2级运放（RC比例微分放大电路）
du1 u2 = K 2 ⋅ (τ + u1 ), K 2 = R2 / R1 , τ = R1C dt U 2 (s) = τ s + K2 G2 ( s ) = U1 ( s )
20
（c）功率放大器
ua = K 3 ⋅ u2
U a (s) G2 ( s ) = = K3 U 2 (s)
G3
R(s)
a
G1
b
G2 H1
c
C(s)
41
b点后移到c点之后
G3
R(s)
G2
b
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