自動控制的基本概念(下)-v1

1、北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院1第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念化工與環(huán)境學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院院過程裝備與控制工程過程裝備與控制工程專業(yè)專業(yè)陳祥光陳祥光2014年年3月月本章習(xí)題本章習(xí)題: 1-1: 1-1、1-11-1、1-31-3北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院2第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念 結(jié)合圖結(jié)合圖1-81-8溫度控制系統(tǒng)的例子來說明控制系統(tǒng)應(yīng)用中溫度控制系統(tǒng)的例子來說明控制系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個的幾個重要術(shù)語重要術(shù)語?？刂葡到y(tǒng)中的常用術(shù)語控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語圖圖 1-8 1-8 基于控制器的溫度

2、自動控制系統(tǒng)基于控制器的溫度自動控制系統(tǒng)被控對象被控對象設(shè)定值設(shè)定值控制量控制量被測參數(shù)被測參數(shù)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院3第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念控制量控制量也稱調(diào)節(jié)量也稱調(diào)節(jié)量：是調(diào)節(jié)器的輸出，它通過執(zhí)：是調(diào)節(jié)器的輸出，它通過執(zhí)行器行器( (例如調(diào)節(jié)閥例如調(diào)節(jié)閥) )改變進、出被控對象的物料量或改變進、出被控對象的物料量或能量能量( (例如例如加熱蒸汽量加熱蒸汽量), ), 從而對被控對象實現(xiàn)控制。從而對被控對象實現(xiàn)控制?？刂葡到y(tǒng)中的常用術(shù)語控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語被控對象被控對象或過程：也稱調(diào)節(jié)對象，是指要求實現(xiàn)或過程：也稱調(diào)節(jié)對象

3、，是指要求實現(xiàn)自動控制的設(shè)備自動控制的設(shè)備( (裝置裝置) )或生產(chǎn)過程。在液槽溫度控或生產(chǎn)過程。在液槽溫度控制系統(tǒng)中，控制對象就是制系統(tǒng)中，控制對象就是被加熱物料的液槽被加熱物料的液槽。北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院4第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念 擾動擾動( (干擾干擾) )： 在自動控制系統(tǒng)中，干擾又稱在自動控制系統(tǒng)中，干擾又稱擾動作用擾動作用。除控。除控制量以外引起被控參數(shù)變化的所有作用因素都可視為干擾。制量以外引起被控參數(shù)變化的所有作用因素都可視為干擾。如溫度控制例子中，如溫度控制例子中，物料進口溫度物料進口溫度和和物料流量物料流量的

4、變化都是干的變化都是干擾因素擾因素( (如圖如圖1-81-8中中冷流體流量冷流體流量的變化、的變化、蒸汽壓力蒸汽壓力的變化等的變化等) )。 設(shè)定設(shè)定( (給定、恒給定、恒) )值值：與被控參數(shù)工藝規(guī)定值相對應(yīng)的信號值，與被控參數(shù)工藝規(guī)定值相對應(yīng)的信號值，也稱也稱控制目標(biāo)值控制目標(biāo)值，是控制系統(tǒng)的輸入變量。，是控制系統(tǒng)的輸入變量。 偏差值偏差值： 設(shè)定值與被控參數(shù)測量值之差，設(shè)定值與被控參數(shù)測量值之差，在自動控制系統(tǒng)中，在自動控制系統(tǒng)中，一般規(guī)定偏差值。但要注意，在儀表制造部門，習(xí)慣上規(guī)定一般規(guī)定偏差值。但要注意，在儀表制造部門，習(xí)慣上規(guī)定的偏差值，就是說在儀表校驗時常把的偏差值，就是說在儀表

5、校驗時常把yryr稱為正偏，稱為正偏，yryr稱為稱為負偏差。負偏差。控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院5第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念一個基本的自動控制系統(tǒng)組成如圖一個基本的自動控制系統(tǒng)組成如圖1-9a1-9a、圖、圖1-9b1-9b所示。所示。自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖( (框圖框圖) )圖圖1-9 1-9 自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖圖圖1-9a1-9a圖圖1-9b1-9b現(xiàn)場值現(xiàn)場值現(xiàn)場值現(xiàn)場值北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院6第第1 1章章 自動控

6、制的基本概念自動控制的基本概念（1 1）開環(huán)控制系統(tǒng)）開環(huán)控制系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)的輸出量當(dāng)系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作對系統(tǒng)的控制作用沒有影響，也用沒有影響，也就是沒有反饋作就是沒有反饋作用，這種系統(tǒng)稱用，這種系統(tǒng)稱為為開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-10 1-10 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)過程（裝置）過程（裝置）輸入輸入UgUg輸出輸出n n北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院7第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-11 1-11 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)速

7、系統(tǒng)（2 2）閉環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng) 是把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入是把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與輸入量端去與輸入量進行比較進行比較(相減相減)，并利用比較之后的偏差信號，并利用比較之后的偏差信號，經(jīng)過經(jīng)過控制器控制器或或調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器對控制對象進行控制，抑制內(nèi)部或外部擾對控制對象進行控制，抑制內(nèi)部或外部擾動對輸出量的影響，減小輸出量的誤差。動對輸出量的影響，減小輸出量的誤差。北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院8第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-

8、10 1-10 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖圖1-11 1-11 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院9第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(3) (3) 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 給定值為給定值為恒定恒定值值并要求被控參數(shù)并要求被控參數(shù)保持恒定或基本上保持恒定或基本上保持恒定的控制系保持恒定的控制系統(tǒng)，稱為統(tǒng)，稱為定值控制定值控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-12 1-12 加熱爐溫度、流量定值控制系統(tǒng)加熱爐溫度、流量定值控制系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院10

9、第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(4) (4) 隨動系統(tǒng)隨動系統(tǒng) 給定值變化給定值變化，要求被控參數(shù)以一定精度跟隨給，要求被控參數(shù)以一定精度跟隨給定值的控制系統(tǒng)稱為定值的控制系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)隨動系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-13 1-13 隨動隨動( (比值比值) )控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院11第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念圖圖1-13 1-13 隨動隨動( (比值比值) )控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖圖1-12 1-12 加熱爐溫度、流量定值控制系統(tǒng)加熱爐溫度、流量定值控制系

10、統(tǒng)設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值變化設(shè)定值變化被控參數(shù)被控參數(shù)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院12第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念圖圖1-5 1-5 防空雷達跟蹤控制系統(tǒng)防空雷達跟蹤控制系統(tǒng)目標(biāo)值變化目標(biāo)值變化北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院13第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(5) (5) 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) 若給定值的變化遵循一定的規(guī)律若給定值的變化遵循一定的規(guī)律( (為給定的時間函數(shù)為給定的時間函數(shù)) )，這種，這種系統(tǒng)稱為系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型

11、自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-14 1-14 機床程序控制系統(tǒng)機床程序控制系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院14第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(6) (6) 連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng) 所有的組成環(huán)所有的組成環(huán)節(jié)的輸入輸出信號都節(jié)的輸入輸出信號都是是時間變量的連續(xù)函時間變量的連續(xù)函數(shù)數(shù)，即采用即采用模擬式儀模擬式儀表表組成的控制系統(tǒng)。組成的控制系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-15 1-15 壓力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)( (模擬控制器）模擬控制器）模擬信號模擬信號模擬信號模擬信號北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)

12、院化工與環(huán)境學(xué)院15第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(7) (7) 離散離散( (采樣采樣) )控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 采用數(shù)字計算機或數(shù)字控制器進行控制的系統(tǒng)。采用數(shù)字計算機或數(shù)字控制器進行控制的系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖1-16 1-16 鼓風(fēng)爐計算機控制系統(tǒng)鼓風(fēng)爐計算機控制系統(tǒng)數(shù)字信號數(shù)字信號（多輸入、多輸出系統(tǒng)）（多輸入、多輸出系統(tǒng)）北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院16第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型17-a17-a北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)

13、- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院17第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型17-b17-b被控對象被控對象北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院18第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(8) (8) 線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng) 組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)和元件的特性可以用線性方程式描述的組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)和元件的特性可以用線性方程式描述的系統(tǒng)，稱為系統(tǒng)，稱為線性控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)。線性控制系統(tǒng)的主要特點是適用。線性控制系統(tǒng)的主要特點是適用疊疊加原理加原理，即當(dāng)有幾個輸入同時作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)的輸出等于，

14、即當(dāng)有幾個輸入同時作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)的輸出等于各個輸入分別作用于系統(tǒng)時的輸出之和。各個輸入分別作用于系統(tǒng)時的輸出之和。 1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型定義：定義：如果一個系統(tǒng)具有下列性質(zhì)：如果一個系統(tǒng)具有下列性質(zhì)： （1 1）輸入）輸入x x1 1(t)(t)產(chǎn)生輸出產(chǎn)生輸出y y1 1(t)(t)；（2 2）輸入）輸入x x2 2(t)(t)產(chǎn)生輸出產(chǎn)生輸出y y2 2(t)(t)；（3 3）輸入）輸入c c1 1x x1 1(t)+ c(t)+ c2 2x x2 2(t)(t)產(chǎn)生輸出產(chǎn)生輸出c c1 1y y1 1(t)+ c(t)+ c2 2y y2 2(t) (

15、t) ； 其中，其中， x x1 1(t)(t)、x x2 2(t)(t)是任意的輸入信號，是任意的輸入信號，c c1 1、c c2 2是任意的是任意的常數(shù)，則該系統(tǒng)是常數(shù)，則該系統(tǒng)是線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)，否則是，否則是非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)。 北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院19第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(9) 非線性控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng) 組成系統(tǒng)的環(huán)節(jié)和元件中，只要有一個環(huán)節(jié)組成系統(tǒng)的環(huán)節(jié)和元件中，只要有一個環(huán)節(jié)或元件的特性不能用線性微分方程而需用非線或元件的特性不能用線性微分方程而需用非線性方程描述，即稱為性方程描述，即稱為非線性系統(tǒng)非線性

16、系統(tǒng)。 1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型u0c1uic1控制器控制器被控對象被控對象RYuiu0圖圖18 18 非線性控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院20第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(10) 單變量控制系統(tǒng)單變量控制系統(tǒng) 單變量系統(tǒng)也稱單輸入單輸出系統(tǒng)。在這類單變量系統(tǒng)也稱單輸入單輸出系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，只有系統(tǒng)中，只有一個被控參數(shù)一個被控參數(shù)，而且只有一個控，而且只有一個控制作用來控制對象。制作用來控制對象。(11) 多變量控制系統(tǒng)多變量控制系統(tǒng) 多變量系統(tǒng)亦稱多輸入多輸出系統(tǒng)。在這類多變量系統(tǒng)亦稱多

17、輸入多輸出系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，被控參數(shù)和控制量都系統(tǒng)中，被控參數(shù)和控制量都多于一個多于一個，而且，而且控制回路相互間存在著關(guān)聯(lián)或耦合作用?？刂苹芈废嗷ラg存在著關(guān)聯(lián)或耦合作用。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院21第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(12) (12) 集中參數(shù)系統(tǒng)集中參數(shù)系統(tǒng) 集中參數(shù)是指系統(tǒng)中的參量，如輸入、輸出及中間變量集中參數(shù)是指系統(tǒng)中的參量，如輸入、輸出及中間變量等，等，與空間坐標(biāo)無關(guān)與空間坐標(biāo)無關(guān)而僅為時間的函數(shù)。這類系統(tǒng)通常用常微而僅為時間的函數(shù)。這類系統(tǒng)通常用常微分方程來描

18、述。分方程來描述。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型圖圖X X 夾套換熱器夾套換熱器 北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院22第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型(13) (13) 分布參數(shù)系統(tǒng)分布參數(shù)系統(tǒng) 分布參數(shù)系統(tǒng)中的參數(shù)不僅是分布參數(shù)系統(tǒng)中的參數(shù)不僅是時間的函數(shù)時間的函數(shù)，而且是空間，而且是空間坐坐標(biāo)的函數(shù)標(biāo)的函數(shù)。微系統(tǒng)微系統(tǒng)北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院23第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(14) 確定性系統(tǒng)確定性系統(tǒng) 若系統(tǒng)的

19、結(jié)構(gòu)和參數(shù)是確定的，而系統(tǒng)的輸入信號若系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是確定的，而系統(tǒng)的輸入信號(包括給定輸入和擾動包括給定輸入和擾動)也是確定的，可以用解析式或圖也是確定的，可以用解析式或圖表確切表示，則這種系統(tǒng)稱為表確切表示，則這種系統(tǒng)稱為確定系統(tǒng)確定系統(tǒng)。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型 )(21skk )(210sTsTkvkmkR RY Y圖圖19 19 確定性系統(tǒng)框圖確定性系統(tǒng)框圖北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院24第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念(14) 不確定性系統(tǒng)不確定性系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)本身或作用于系統(tǒng)的輸入信號不確定時，稱為當(dāng)系

20、統(tǒng)本身或作用于系統(tǒng)的輸入信號不確定時，稱為不確不確定系統(tǒng)定系統(tǒng)。例如系統(tǒng)的輸入信號。例如系統(tǒng)的輸入信號混雜有隨機噪聲混雜有隨機噪聲，系統(tǒng)環(huán)節(jié)或元，系統(tǒng)環(huán)節(jié)或元件的特性有隨機干擾等就構(gòu)成了簡單的不確定系統(tǒng)。對于事先件的特性有隨機干擾等就構(gòu)成了簡單的不確定系統(tǒng)。對于事先不能用時間函數(shù)解析式確切描述的隨機信號或隨機變化，需用不能用時間函數(shù)解析式確切描述的隨機信號或隨機變化，需用隨機函數(shù)或隨機過程來描述。隨機函數(shù)或隨機過程來描述。 1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的類型 )(21skk )(21sTsTkxxxvkmkR RY Yf f注：輸入信號隨機變化、注：輸入信號隨機變化、模型結(jié)構(gòu)

21、模型結(jié)構(gòu)和和參數(shù)參數(shù)也隨著變化也隨著變化北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院25第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念1.4 1.4 基本術(shù)語與概念基本術(shù)語與概念自動化自動化(Automation):(Automation): 指過程控制采用自動方式而非人指過程控制采用自動方式而非人工方式來完成。工方式來完成。工程系統(tǒng)工程系統(tǒng)(Engineering(Engineering System):System): 為實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)而將為實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)而將有關(guān)元部件互連在一有關(guān)元部件互連在一 起。起。設(shè)計設(shè)計(Design):(Design): 為達到特定的目的為達

22、到特定的目的, , 構(gòu)思或創(chuàng)建系統(tǒng)的構(gòu)思或創(chuàng)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)細節(jié)的過程。結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)細節(jié)的過程。工程設(shè)計工程設(shè)計 (Engineering design):(Engineering design): 設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)的過程。設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)的過程。過程過程(Process):(Process): 指受控的指受控的部件部件、對象對象或或系統(tǒng)系統(tǒng)。反饋信號反饋信號( Feedback signal ) :( Feedback signal ) : 用于反饋控制的系統(tǒng)輸用于反饋控制的系統(tǒng)輸出測量信號。出測量信號。 北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院26第第1 1章章 自動控制

23、的基本概念自動控制的基本概念正反饋正反饋(Positive feedback):(Positive feedback): 指將輸出信號反饋回來指將輸出信號反饋回來, , 疊疊加在參考輸入信號上。加在參考輸入信號上。負反饋負反饋(Negative feedback):(Negative feedback): 指從參考輸入信號中減去指從參考輸入信號中減去系統(tǒng)輸出的反饋信號系統(tǒng)輸出的反饋信號, , 并以其差值作為控制器的輸入信并以其差值作為控制器的輸入信號的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。號的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(Control system):(Control system): 為了達到預(yù)期的目

24、標(biāo)為了達到預(yù)期的目標(biāo)( (響應(yīng)響應(yīng)) )而設(shè)計出來的系統(tǒng)而設(shè)計出來的系統(tǒng), , 它由它由相互關(guān)聯(lián)相互關(guān)聯(lián)的部件組合而成。的部件組合而成。 1.4 1.4 基本術(shù)語與概念基本術(shù)語與概念北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院27第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)(Open loop control system):(Open loop control system): 在沒有反饋在沒有反饋的情況下的情況下, , 利用執(zhí)行機構(gòu)直接控制受控對象的控制系統(tǒng)。利用執(zhí)行機構(gòu)直接控制受控對象的控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)中在開環(huán)控制系統(tǒng)中, , 輸出對

25、受控對象的輸入信號無影響。輸出對受控對象的輸入信號無影響。閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)(Closed- loop feedback control (Closed- loop feedback control system):system): 指對輸出進行測量指對輸出進行測量, ,并將此測量值反饋到輸入端并將此測量值反饋到輸入端與預(yù)期輸出與預(yù)期輸出( (即參考輸入即參考輸入) )進行比較的系統(tǒng)。進行比較的系統(tǒng)。1.4 1.4 基本術(shù)語與概念基本術(shù)語與概念北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院28第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念思考題思考題(1)(1)

26、單變量系統(tǒng)？單變量系統(tǒng)？ 還是多變量還是多變量 系統(tǒng)？系統(tǒng)？(2)(2)定值系統(tǒng)？還定值系統(tǒng)？還 是隨動系統(tǒng)？是隨動系統(tǒng)？(3)(3)控制變量是什控制變量是什 么？被控變量么？被控變量 是什么？是什么？圖圖1-20 化學(xué)反應(yīng)器一化學(xué)反應(yīng)器一北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院29第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念思考題思考題圖圖1-21 化學(xué)反應(yīng)器二化學(xué)反應(yīng)器二(1)(1)單變量系統(tǒng)？單變量系統(tǒng)？ 還是多變量系還是多變量系 統(tǒng)？統(tǒng)？(2)(2)控制變量控制變量( (操作變操作變 量量) )是什么？是什么？ 被控變量被控變量( (被調(diào)參被調(diào)參數(shù)數(shù)) )是什

27、么？是什么？北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院30第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念思考題思考題提問提問：（1 1）上圖屬于什么系統(tǒng)？）上圖屬于什么系統(tǒng)？ （2 2）簡述該系統(tǒng)的操作過程？）簡述該系統(tǒng)的操作過程？圖圖22 XXX22 XXX北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院31第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念思考題思考題問題問題：（：（1 1）上圖是什么系統(tǒng)？）上圖是什么系統(tǒng)？ （2 2）被調(diào)參數(shù)是什么？）被調(diào)參數(shù)是什么？ （3 3）操作參數(shù)是什么？）操作參數(shù)是什么？ （4 4）Q Qi i、Q Qo o、h

28、 h、h hs s表示什么？表示什么？圖圖23 XXX23 XXX物料物料( (液體液體) )北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院32第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念練習(xí)題練習(xí)題習(xí)題習(xí)題1-01-0 圖圖1-241-24是液位控制系統(tǒng)原理圖，試畫出控制是液位控制系統(tǒng)原理圖，試畫出控制系統(tǒng)的方塊圖和人工操縱的液位控制系統(tǒng)方塊圖。系統(tǒng)的方塊圖和人工操縱的液位控制系統(tǒng)方塊圖。圖圖1-24 1-24 液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng) 北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院33第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念練習(xí)題練習(xí)題習(xí)題習(xí)題1-11-1 圖圖1-251-25表示一個水箱液位自動控制系統(tǒng)，表示一個水箱液位自動控制系統(tǒng)，簡述它的控制過程。簡述它的控制過程。圖圖1-25 1-25 水箱液位自動控制系統(tǒng)水箱液位自動控制系統(tǒng) 北京理工大學(xué)北京理工大學(xué)- -化工與環(huán)境學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院34第第1 1章章 自動控制的基本概念自動控制的基本概念習(xí)題習(xí)題1-3 1-3 圖圖1-261-26表示一個鋅點爐溫度微機自動控制表示一個