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过程控制系统第一章 绪论

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过程控制系统 第1章

过程控制系统 第1章

1.1控制理论与过程控制系统的发展状况（续）

1970年左右起，为了解决大规模复杂系统的 优化与控制问题，现代控制理论和系统理论相 结合，逐步发展形成了大系统理论 （Mohammad，1983）。
核心思想是系统的分解与协调，多级递阶优化与
控制（Mesarovie，1970）正是应用大系统理论的 典范。 大系统理论仍未突破现代控制理论的基本思想与 框架，除了高维线性系统之外，它对其它复杂系 统仍然束手无策。
③操纵变量：受控制器操 纵的用以克服干扰的影 响，使被控变量保持设 定值的物料量或能量 （流过控制阀介质的流 量）。 ④扰动：除操纵变量外， 作用于被控过程并引起 被控变量变化的因素 （使被控变量偏离
图7-4 锅炉汽包水位控制
操纵变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽压力
⑤设定值：工艺参数 所要求保持的数值 ⑥偏差：被控变量设 定值与实际值之差
蒸汽 汽 包
给水
操作人员所进行的工作有三方面:
①检测
用眼睛观察玻璃管液位计液位的高 低,并通过神经系统告诉大脑. 大脑根据眼睛看到的液位高度 , 加以思考分析 , 然后根据操作经 验,经思考决策后发出命令。 根据大脑发出的命令 , 通过双手去 改变阀门开度.
②运算、命令 ③执行
2 自动控制
自动化装置的三个部分分别是 ： ①测量元件与变送器
控制变压器活动触点的位 置即改变了输入电压，则 通过电阻丝的电流将产生 变化，使恒温箱得到不同 的温度。 被控变量是恒温箱的温度， 经热电偶测量并与设定值 比较后，其偏差经过放大 器放大，控制电动机的转 向，然后经过传动装置， 移动变压器的活动触点位 置。结果使偏差减少，直 到温度达到给定值为止。
随动控制系统
1.2.4 控制系统的分类

过程控制系统课件第一章绪论

过程控制系统课件第一章绪论

第二节 过程控制系统的特点 五、过程控制方案十分丰富
单变量控制系统、多变量控制系统； 仪表过程控制系统、计算机集散控制 系统；复杂控制系统，满足特定要求 的控制系统
2、锅炉汽包水位控制系统 ������
图1-1 锅炉汽包水位控制原理图 1—汽包 2—省煤器 3—过热器 4—给水阀门 5—蒸汽阀门
2、锅炉水位控制系统框图 ������
图1-2 过程控制系统原理框图
3. PH控制系统
PHT： 检测变送器 PHC：调节器 被控参数：PH值 控制参数：酸液流量 被控过程：液槽
过程控制系统 Process Control System
自动化技术是信息科学与技术的一个重要分支。 过程控制等工程领域自动控制的理论基础是工程控
制论，其奠基性著作是钱学森先生于1954年发表的 《工程控制论》。 控制论的四大应用领域：工程控制、生物控制、经 济控制和社会控制。 控制论的奠基性著作是：N.维纳于1948年发表的 《控制论》。 维纳认为“一切有目的的行为都是需要负反馈的行 为”
y(t)
锅炉过热蒸汽温度控制框图 ������
控制过程： 从被控参数检测点至调节阀之间的管道或设备，称为被
控过程，可简称过程；作用于过程且使被控参数变化的作 用称为扰动。控制参数的作用是使被控参数稳定于给定值 附近，称为内部扰动；扰动作用企图使被控参数偏离给定 值，称为外部扰动。控制系统中控制作用就是要克服外部 扰动对被控参数的影响，保证其尽快回到给定值。
2．前馈控制系统
前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是 控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环 控制系统。它是开环控制系统，无法检查其控制效果， 故不能单独应用。
3．前馈—反馈控制系统

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)第一章绪论⏹本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标⏹授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念✧过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。

(P3)✧过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。

(P3)2.过程控制的重要性●进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。

过程控制是自动化技术的重要组成部分。

在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提●●现车间或大型装置的集中控制。

主要特点：检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；控制目的------提高控制质量或实现特殊要求；理论-----除经典控制理论，现代控制理论开始应用。

✧前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以地提高控制质量。

✧选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自动实现的保护性控制。

●19世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。

主要特点：检测和控制仪表-----新型仪表、智能化仪表、微型计算机；过程控制系统结构-------由单多变量系统，由PID控制规律特殊控制规律，由定值控制最优控制、自适应控制，由仪表控制系统智能化计算机分布式控制系统；理论-----现代控制理论过程控制领域，如状态空间分析，系统辨识与状态估计，最优滤波与预报。

3.集散控制系统(DCS)✧集散控制系统-----是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。

过程控制第1章_绪论

过程控制第1章_绪论

36
§1-3 方块图与流程图
反馈： 闭环控制系统中，输出变量（或信号）沿着回路中的 信号流动方向总会返回到系统的输入端，与给定值进 行比较。这种把系统（或方块）的输出信号引回到系 统输入端的做法叫做反馈。
若反馈信号（被控变量测量值z）与给定值信号的方 向相反，即反馈信号z 取负值，则叫做负反馈。 测量信号与给定值信号方向相同，则叫做正反馈。 闭环控制系统是靠负反馈来达到控制的目的。 例：储槽液位控制系统；炉温控制系统
1

一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温 度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换 热器 2 ．燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力 和热源。典型设备：加热炉
2
一、生产过程及其特点 3 ．化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的 产品的反应过程。典型设备：反应器
按被控变量的名称分类 温度，压力，流量，液位，成分等控制系统
按被控变量的数量分类 单变量控制系统，多变量控制系统
按控制器的控制规律分类 比例P控制系统，比例积分PI控制系统，比例微积分PID 控制系统 按控制系统的结构分类 反馈控制系统，前馈控制系统，前馈-反馈控制系统，
21
二、过程控制系统的分类
41
§1-3 方块图与流程图
图1-7 液体贮槽的工艺控制流程图
图中所示，工艺控制流程图主要是由工艺设备、 管道、元件以及构成控制系统的仪表符号及信号线等 图形符号组成。
42
§1-3 方块图与流程图 仪表图形符号： 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所 处理的被测变量和功能，还可以表示仪表或元件 的名称。 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈， 并在其中标有仪表位号。 仪表位号由字母代号和数字编号组成，如下例所示：

东北大学过程控制系统第一章 过程控制系统发展及组成分类概念

东北大学过程控制系统第一章 过程控制系统发展及组成分类概念
控制理论：以反馈为中心的经典控制理论
1.1 过程控制系统的发展状况及特点
20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种 复杂控制系统。 自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为 主流产品。60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型 计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应 用于过程控制领域。 控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理 和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论, 传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域。
说明
稳： (基本要求)系统响应要收敛； 准：（稳态要求）稳态输出与给定信号间的误差（稳态误差）要小； 快: (动态要求）过渡过程要平稳，迅速。
（1）衰减比
衰减比（Subsidence Ratio)它是相邻 的同向波峰值之比，即
n B1 B2
衰减比越大系统越稳定，一般认为，随动系统n:1=10:1时稳定性好， 定值系统4:1为好，应根据实际情况灵活处理。
根据偏差值、经一定算法得到的输出值。调节器输出亦称控制作用。
1.2 过程控制系统的组成
示例1：锅炉过热蒸汽温度控制系统
1-温度检测元件 2-温度变送器
3-控制器
4-调节阀
锅炉工作过程： • 燃料的燃烧 • 烟气向水的传热过程 • 水的汽化过程
广义对象
设定值 E(s) 控制器 R(s) 测量值
U(s) 执行器 检测变送
控制理论：人工智能、神经网络控制
自动化技术的应用范畴
宇航方面： 同步卫星（随动控制系统）卫星的发射与回收（神州
5号飞船，航天飞机）自动关机、点火系统. 军事方面：
火炮自动点火、巡航导弹. 其他方面：农业（病虫害防治、专家系统）

过程控制系统 绪论

过程控制系统 绪论

过程控制发展的第二个阶段： 60年代
开始大量采用气动和电动单元组合仪表。 计算机控制系统开始应用于过程控制领域。 开发和应用了各种复杂的过程控制系统，如串 级控制、比值控制等。 现代控制理论开始得到应用，由单变量系统转 向多变量系统。 工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。
过程控制发展的第三个阶段：70年代，计算机时 代。主要特点： 对全工厂或整个工艺流程的集中控制，应用 计算机系统进行多参数综合控制，或者由多台计 算机对生产过程进行控制和经营管理。 以微处理器为核心的智能单元组合仪表（包 括可编程调节器和DDZ-S智能仪表）的开发和广 泛应用。 在线成分检测与数据处理的测量变送器的应 用。 在DDZ—III型仪表方面，不仅产品品种增加， 而且可靠性有了很大提高，适应各种复杂控制系 统的要求。 70年代中期，集散控制系统（DCS，也称为 分布式控制系统）出现。
目前，世界各工业发达国家，正集中全力进行工 厂综合自动化技术的研究。 所谓综合自动化，就是在自动化技术、信息 技术、计算机控制和各种生产加工技术的基础上， 从生产过程的全局出发，通过生产活动所需的各 种信息的集成，把控制、优化、调度、管理、经 营、决策融为一体，形成一个能适应各种生产环 境和市场需求、多变性的、总体最优的高质量、 高效益、高柔性的管理生产系统。
当系统受到外界扰动的 影响时，为使被控变量 （液位）与设定值保持一 致，检测被控变量，并与 设定值比较得到偏差，按 一定控制规律对偏差运算， 输出信号驱动操纵变量 （流量），最终使被控变 量回复到设定值。 1.变送器检测液位 2.控制器对偏差运算 3.执行器改变操纵变量
压力控制系统的示例
当系统受到外界扰 动的影响时为使被控变 量（压力）与设定值保 持一致，检测被控变量， 并与设定值比较得到偏 差，按一定控制规律对 偏差运算，输出信号驱 动操纵变量（流量）， 最终使被控变量回复到 设定值。 变送器检测压力 控制器对偏差运算 执行器改变操纵变量

过程控制系统教学大纲精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。

第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。

第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。

第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。

第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。

第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。

各种差压变送器结构、原理、特点。

第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。

第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。

第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。

第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。

第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。

第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。

第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。

第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。

第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。

第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。

过程控制- 第1章绪论

经济性： 要求生产成本低而效率高。
稳定性：系统具有抑制外部扰动，保持生产过程长期稳 定运行的能力。
过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和自 动化仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。
以具体实例来说明过程控制任务的具体实现
1.确定控制目标 ⑴ 在安全运行条件下，保证热油出口温度稳定。
⑵ 在安全运行条件下，保证热油出口温度和烟气 含氧量稳定。
㈡ 按给定值的信号特点分类
1.定值控制系统 x（t）=常数 2.随动控制系统 x（t） =RND（t） （自动跟踪系统）
目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定 值变化。 3.程序控制系统 x（t） =f（t） （顺序控制系统）
退火炉温度控制系统的给定值： 按升温、保温与逐次降温等程序自动变化的。
ISE e2 t dt min 0
时间乘误差的平方积分（ITSE）
ITSE te2 t dt min 0
误差绝对值积分（IAE）
IAE
0
e
t
dt
min
时间乘误差绝对值的积分（ITAE）
ITAE
0
t
et
dt
min
工艺管道及工艺流程图
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
周四现场教学分组：
学号 1001～1028 1029～1057 1058～最后
时间 8:30 ～9:00 9:00 ～9:30 9:30 ～10:00
地点：机电楼C129
回路编号
被测变量
工段号
功能
1.字母代号 2.仪表位号的书写规则
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词 功能 母

过程控制第一章绪论 ppt课件

返回本节 36
ppt课件
第2讲
第三节 过程控制系统的组成及其分类
一、过程控制系统组成
ppt课件
37
人工控制
给水调节阀 省煤器 W 给水 h 过热器 D 蒸汽
汽包
水 位 计
水 冷 壁
汽包锅炉给水人工控制示意图
人工/自动
ppt课件 38
自动控制
给水 w h 蒸汽 D
测量单元
执行单元
控制单元
给定单元
（1）局部自动化阶段 （20世纪 50～60年代）
自动化仪表安装在现场生产设 适用于小规模、局部过程控制。
备上，只具备简单的测控功能。
ppt课件
12
（2）模拟单元仪表控制阶段（20世纪60～70年代 ） 特点： 自动化仪表划分成各种标准功能单元，按需 控制仪表集中在控制室，生产现场各处的参
第三章 简单过程控制系统
第四章 复杂过程控制系统
ppt课件
54
主要参考书
施仁， 《自动化仪表与过程控制》 电子工业出版社 ，2003 孙优贤， 《工业过程控制技术 》 化学工业出版社 ，2006 陈夕松 ， 《过程控制系统》， 科学出版社，2003 刘元杨， 《自动检测和过程控制》 冶金工业出版社 ，2003 金以慧，《过程控制》，清华大学出版社
以不变性原理为理论基础，直接根据扰动量的大小进行工 作，扰动是控制依据，及时克服扰动对被控量的影响。它 是一种开环控制，实际中一般不能单独使用。
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49
3）复合控制系统
将前馈和反馈控制结构结合起来，充分利用开环前馈和反馈 控制两者的优点，大大提高控制质量
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50
2、按给定值信号特点来分类

过程控制第一章绪论

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过程控制系统
12
1.1 过程控制技术的发展、现状与趋势
（4）智能控制 随着科学技术的发展，对工业过程不仅要求控制的精确性，更加 注重控制的鲁棒性、实时性、容错性以及对控制参数的自适应和自学 习能力。另外，被控工业过程日趋复杂，过程严重的非线性和不确定 性，使许多系统无法用数学模型精确描述。没有精确的数学模型作前 提，传统控制系统的性能将大打折扣。而智能控制器的设计却不依赖 过程的数学模型，因而对于复杂的工业过程往往可以取得很好的控制 效果。 常见的智能控制方法有以下几种：模糊控制、分级递阶智能控制、 专家控制、人工神经元网络控制、拟人智能控制等。这些智能控制方 法各有千秋，但又存在不足。同时，研究表明将它们相互交叉结合或 与传统的控制方法结合将会产生更佳的效果。智能控制已在家电行业 及工业过程中取得了许多成功的应用，特别是模糊控制方法已在家电 行业中广泛应用。
过程控制系统
11
1.1 过程控制技术的发展、现状与趋势
（3）自适应控制 在过程工业中，不少的过程是时变的，如采用参数与结构固定不 变的控制器，则控制系统的性能会不断恶化，这时就需要采用自适应 控制系统来适应时变的过程。它是辨识与控制的结合。目前，比较成 熟的自适应控制分三类：自整定调节器及其他简单自适应控制器、模 型参考自适应控制和自校正调节与控制。 自适应控制已在工程实践中得到了不少的应用，但它至今仍然有 许多待进一步解决的问题（特别在参数估计方面），这些问题不解决， 自适应控制的广泛应用仍将遇到许多困难。因此，仍有大量工作要做。 此外，更高一级的自组织与自学习控制也在不断研究中。
过程控制系统
14
1.1 过程控制技术的发展、现状与趋势
（3）基于人工神经元网络 （4）基于模式识别 （5）基于模糊模型 有许多因素影响软测量性能，如辅助变量及数目的选择，检测点 位置的选择，数据的处理与变换，软测量的在线校正等。要想真正地、 可靠地将软测量用于工业过程，上述因素均需仔细地加以考虑并采取 相应的有效措施，特别是对于工业现场存在许多干扰的情况下更需付 出巨大的努力。
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C ( s ) p1∆1 + p 2 ∆ 2 G2 ( s )[Gn ( s )G1 ( s ) − 1] = = ∆ 1 + G1 ( s )G2 ( s ) N (s)
G 2 ( s )[ G n ( s ) G 1 ( s ) − 1] C n (s) = N (s) 1 + G1 ( s )G 2 ( s )
过
统
闭环与开环
闭环——系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较 的系统称为闭环系统，此时系统根据设定值与测 量值的偏差进行控制，直至消除偏差。
+ SP － 测量变送装置 调节器 执行器 被控对象
开环——系统的输出没有被反馈回输入端，执行器仅只根 据输入信号进行控制的系统称为开环系统，此时 系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关。 要实现自动控制，系统必须闭环。 闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈。
4：采用复合控制的方法： 前馈控制+反馈控制=复合控制 前馈控制作用，能实现既减小系统的稳定误差，又 能保证系统稳定性不变的目的
（1）对扰动进行补偿
？
Gn (s)
N(s)
R(s) + E(s)
+
G1 (s)
G2 (s)
C(s)
图3-26 按扰动补偿的复合控制系统
过
连续过程工业 离散过程工业 间隙过程工业
统
二、过程控制的特点和计算机的作用
1：过程控制的目的 2：过程工业的特点 3：过程控制系统的特点 4：计算机在过程控制中的地位和作用
过
统
过程控制的特点和计算机的作用
1：过程控制的目的
保持工业过程中有关参数为一定值或按一定规律变化。
2：过程工业的特点
•连续过程工业 •过程工业伴随着物理化学、生化反应、能量转换与传递— —大复杂系统、非线性、时变、不确定性系统等 •过程工业常处于恶劣的生产环境中，对生产条件要求苛 刻，因此设备与人身安全特别重要。 •连续过程工业更强调实时性和整体性，要求协调复杂的 耦合与制约因素，求得全局优化。——智能控制方法和 计算机控制技术。 过 统
4～20mA
执行器
被控对象
A/D 数字信号
过
测量与变送装置
统
控制系统的方块图
+ SP － 测量变送装置 调节器 执行器 被控对象
补偿因素
+ SP － 调节器
固定因素
广义对象
执行器、被控对象及测量变送环节统称为广义对象
过 统
3、主要组成部分
(1)被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)检测变送单元：仪表课中已做介绍。 (3)控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
3：过程控制系统的特点 3）被控过程属慢过程且多属参数控制 •连续工业过程的大惯性和大滞后的特点—— 慢过程 •被控过程是物流变化的过程，伴随物流变 化的信息（物性、成分、T、P、Q、H）表征 为被控过程的参数，也是过程控制系统的物 理量
过
统
过程控制的特点和计算机的作用
3：过程控制系统的特点 4）对象特性的难辨性 白色系统、黑色系统、灰色系统的概念 5）被控对象的特性往往具有非线性 间隙式加温、齿轮运动 6）定值控制是过程控制的主要形式 定值控制的主要任务是:如何减小或消除外界干 扰，使被控量尽可能保持接近或等于设定值，使生 产稳定。
过
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统
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生产过程和过程控制 5:生产过程总目标的具体体现 生产过程中，确保人身和设备安 安全性 全是最重要和最基本的要求 越限报警 采用过程 事故报警 ？如何确保 控制系统 连锁保护 ？如何进一步 提高生产过程 的安全性 采用过程 控制系统
过 统
在线故障预测 在线故障诊断 容错控制
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图3-28 按输入补偿的复合控制系统
C (s) = R(s)
1 G r (s) = G (s)
输入信号的误差全补偿条件
过
统
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返回
生产过程和过程控制 5:生产过程总目标的具体体现 经济性 过程控制系 统的作用： 低成本、高效益 优化设计 测控管一体化 以经济效益为目标的整 体优化Optimization 6:生产过程的分类
过程控制的特点和计算机的作用
3：过程控制系统的特点 1）被控对象的多样性：应用领域、被控量 2）控制方案的多样性 •硬件组成 •简单的仪表控制系统 •复杂的计算机控制系统 •控制算法：PID控制、复杂控制、智能控制 •软件设计 •控制方法：单变量过程控制、多变量过程控制
过 统
过程控制的特点和计算机的作用
4、控制参数：即调节 质
统 给
5、测量值： 6、给定值 即
变 经检测变 变 设 值
即 测 值
7、偏差值：准确地说，应是被控量的给定值与实际值之差。
但能够直接得到的信号是被控量的测量值，故通常把给定 值与测量值之差称作为偏差。
8、调节器输出：
输 值 调节 输
值 经 称
过
统
控制系统的 4 个基本环节： 被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 几个常用术语 ：
过 统
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返回
Gn (s)
N(s)
R(s) + E(s)
+
G1 (s)
G2 (s)
C(s)
图3-26 按扰动补偿的复合控制系统
p1 = −G2 ( s )
∆1 = 1 ∆2 = 1 ∆ = 1 + G1 ( s )G2 ( s )
p 2 = Gn ( s )G1 ( s )G2 ( s ) L1 = −G1 ( s )G2 ( s )
Gn ( s) = 1 G1 ( s )
对扰动进行全补偿的条件
Gn (s)
N(s)
R(s) + E(s)
+
G1 (s)
G2 (s)
C(s)
图3-26 按扰动补偿的复合控制系统
过 统
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2.按输入进行补偿
？
Gr (s)
R(s)
+ E(s) -
C(s)
G1 (s)
C (s) =
[1 + G r ( s )]G ( s ) R(s) 1 + G( s)
过 统
生产过程和过程控制 2:生产过程的总目标 在可能获得原料和能源的条件下，以最经 济的途径将物料加工成预期的合格产品。
？该总目标如何实现
为了实现这一目标，必须对 生产过程进行监视和控制 过程 控制 过程 控制 系统
过
统
生产过程和过程控制 3:过程控制的定义 凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某 一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。 (另有电力拖动控制方向) 4:过程控制的任务 在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性 的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生 产过程中物流变化信息作为被控量，选用适宜的技 术手段，实现生产过程的控制目标
《过程控制系统》
自动化学院 徐沪萍
2005-8-29
过程控制系统
过程控制系统
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返回
本课程的主要内容
第一章 绪论 第二章 被控过程的数学模型 第三章 单回路控制系统设计 第四章 串级控制系统 第五章 前馈及复合控制系统 第六章 时间滞后控制系统 第七章 其它过程控制系统 第八章 过程控制中的计算机应用
过 统
系统运行的基本要求
自动控制系统的（最）基本要求是系统运行必须是稳定的 反馈是控制系统的输出（即被控变量）通过测量变送返回 到控制系统的输入端，并与设定值比较的过程。 若反馈的结果是使系统的输出减小，则称为负反馈 若反馈的结果是使系统的输出增加，则称为正反馈 工业控制系统一般情况下都应为负反馈。
1-1典型单回路控制系统
液位控制系统
进 料 口 调 节 器 变 送 器
执 行 器
过
统
进 料 口
变 送 器
调 节 器
进 料 口 控 制 站
变 送 器
Ä Ä
执 行 器 执 行 器
过
统
控制系统的方块图
SP
+ -
调节器
4～20mA 4～20mA
执行器
被控对象
测量与变送装置
SP +
4～20mA
-
调节器
D/A
过 统
与
(
证 统 负 馈
输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节 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 例如：对于调节器来说，测量值增大，输出增大，称为正作用调节器 能否构成负反馈系统和系统中各环节的特性有关
进 料 口
“正”
调 节 器 + SP － 液位 调节器
“ 正”
执行器
（1）被控对象 （2）被控变量 变量。 需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。 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
（3）控制变量（操纵变量） 受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或 能量称为控制变量或操纵变量。 （4）干扰（扰动） 除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素称为干扰。 （5）设（给）定值 工艺规定被控变量所要保持的数值。 （6）偏差 偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信息是被控变量 的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏 差。
过 统
三、 过程控制的组成及术语
一、系统组成
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
进 料 口
控制器
玻璃管液位计
设定值