反饋控制系統(tǒng)組成

1、輪機(jī)自動化圖圖1-1-1 汽缸冷卻水溫度控制原理汽缸冷卻水溫度控制原理冷卻器冷卻器M調(diào)節(jié)器主機(jī)三通調(diào)節(jié)閥執(zhí)行電機(jī)感溫元件第五章船舶反饋控制系統(tǒng)基礎(chǔ)第五章船舶反饋控制系統(tǒng)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 反饋控制系統(tǒng)的基本概念反饋控制系統(tǒng)的基本概念n含義：含義：利用控制裝置使被控利用控制裝置使被控n對象按人的預(yù)定要求自動運(yùn)行對象按人的預(yù)定要求自動運(yùn)行。n反饋控制系統(tǒng)的組成反饋控制系統(tǒng)的組成(三管三管)n由四個基本單元組成：由四個基本單元組成：n 控制對象控制對象n 測量單元測量單元n 調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)單元n 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1 1被控對象被控對象：指被控制的：指被控制的機(jī)器或設(shè)備機(jī)器或設(shè)備（如淡水冷卻器）（如淡水冷

2、卻器） 被控量：被控量：控制系統(tǒng)的輸出量控制系統(tǒng)的輸出量 即所控制的運(yùn)行參數(shù)，如冷卻水溫度。即所控制的運(yùn)行參數(shù)，如冷卻水溫度。2 2測量單元測量單元：檢測被控量的實(shí)際大小和變化，：檢測被控量的實(shí)際大小和變化， 并將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號并將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 組成：傳感器組成：傳感器+ +變送器變送器 如：如： 溫度傳感器溫度傳感器+ +溫度變送器溫度變送器 用于冷卻水溫度控制系統(tǒng)用于冷卻水溫度控制系統(tǒng) 水位發(fā)訊器（參考水罐）水位發(fā)訊器（參考水罐）+ +差壓變送器，差壓變送器， 用于鍋爐水位自動控系統(tǒng)。用于鍋爐水位自動控系統(tǒng)。5-1 反饋控制系統(tǒng)的組成3 3調(diào)節(jié)單元（調(diào)節(jié)器）調(diào)節(jié)單元（調(diào)節(jié)

3、器）：具有比較、放大、判斷決策與發(fā)具有比較、放大、判斷決策與發(fā) 出指令功能的，具有一定調(diào)節(jié)規(guī)律。出指令功能的，具有一定調(diào)節(jié)規(guī)律。 調(diào)節(jié)器一般有兩輸入量：調(diào)節(jié)器一般有兩輸入量： 運(yùn)行參數(shù)所希望控制的最佳值運(yùn)行參數(shù)所希望控制的最佳值給定值給定值r r（給定信號）給定信號） 測量單元送出的被控量實(shí)際值測量單元送出的被控量實(shí)際值測量值測量值z z（反饋信號）反饋信號） 偏差值：被控量的測量值離開給定值的數(shù)量。偏差值：被控量的測量值離開給定值的數(shù)量。 e0e0，zrzr正偏差；正偏差； e0erzr負(fù)偏差；負(fù)偏差； e=0e=0，z=rz=r無偏差。無偏差。 4 4執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：調(diào)節(jié)器的控制信號調(diào)

4、節(jié)器的控制信號執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變進(jìn)入被控改變進(jìn)入被控 對象物質(zhì)或能量流，以減小偏差。對象物質(zhì)或能量流，以減小偏差。 種類種類 氣動系統(tǒng)：氣動系統(tǒng)：氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或氣動活塞。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或氣動活塞。 電動系統(tǒng)：電動系統(tǒng)：可逆轉(zhuǎn)伺服電機(jī)或三相交流伺服電機(jī)?？赡孓D(zhuǎn)伺服電機(jī)或三相交流伺服電機(jī)。 5 5其他輔助設(shè)備其他輔助設(shè)備 顯示單元（顯示測量值或給定值）；顯示單元（顯示測量值或給定值）； 氣源裝置和定值器氣源裝置和定值器 穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源二、反饋控制系統(tǒng)的傳遞框圖二、反饋控制系統(tǒng)的傳遞框圖 1 1環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)：滿足以下幾個條件：滿足以下幾個條件： 有輸入和輸出量；有輸入和輸出量； 輸出量的變化取決于

5、輸入量的變化和環(huán)節(jié)的特性，輸出輸出量的變化取決于輸入量的變化和環(huán)節(jié)的特性，輸出不影響輸入；不影響輸入； 信號傳遞具有單向性。信號傳遞具有單向性。2 2擾動：擾動：引起被控量變化的因素（即控制對象的輸入量）。引起被控量變化的因素（即控制對象的輸入量）。 分以下兩類：分以下兩類： 外部擾動：外部擾動：外部作用于被對象上的干擾因素。外部作用于被對象上的干擾因素。 如引起鍋爐水位變化的鍋爐負(fù)荷。如引起鍋爐水位變化的鍋爐負(fù)荷。 內(nèi)部擾動：內(nèi)部擾動：系統(tǒng)內(nèi)部的控制作用（即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)內(nèi)部的控制作用（即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 輸出）施加于對象上，如鍋爐給水輸出）施加于對象上，如鍋爐給水 調(diào)節(jié)閥的開度變化。調(diào)節(jié)閥的開度

6、變化。 3 3閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng) 封閉的控制回路4 4反饋反饋：系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生的影響。：系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生的影響。 正反饋：正反饋：反饋能加強(qiáng)閉環(huán)系統(tǒng)的輸入效應(yīng)，即使反饋能加強(qiáng)閉環(huán)系統(tǒng)的輸入效應(yīng)，即使偏差偏差ee 負(fù)反饋：負(fù)反饋：反饋能減弱閉環(huán)系統(tǒng)的輸入效應(yīng)，即使反饋能減弱閉環(huán)系統(tǒng)的輸入效應(yīng)，即使偏差偏差ee。 反饋控制系統(tǒng)一定是閉環(huán)系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)一定是閉環(huán)系統(tǒng)。 無反饋回路的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)，它不能對被控對象無反饋回路的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)，它不能對被控對象進(jìn)行自動控制。進(jìn)行自動控制。 一般按偏差控制運(yùn)行參數(shù)的系統(tǒng)必為負(fù)反饋系統(tǒng)。一般按偏差控制運(yùn)行參數(shù)的系統(tǒng)必為負(fù)反

7、饋系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象被控對象測量單元測量單元（反饋環(huán)節(jié)）反饋環(huán)節(jié)）顯示單元顯示單元epr擾動三。 反饋控制系統(tǒng)的工作過程控制系統(tǒng)動態(tài)過程的概念1、穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)輸出量不隨時間變化而是穩(wěn)定在給定值上或給定值附近的狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。2、動態(tài)系統(tǒng)從受到擾動開始到被控量穩(wěn)定在新穩(wěn)態(tài)值，達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程稱為動態(tài)過程，又稱過渡過程。1、穩(wěn)定性指標(biāo)：衰減率和振蕩次數(shù)N2、精確性指標(biāo)：最大動態(tài)偏差、靜態(tài)偏差 和超調(diào)量 3、快速性指標(biāo)：過渡過程時間 、上升時間 和峰值時間 maxepstststrtpt四、評價(jià)反饋控制系統(tǒng)品質(zhì)的指標(biāo)1、穩(wěn)定性指標(biāo)：衰減率和振蕩次數(shù)N衰減率是指在衰減振蕩中，第一個波峰幅值與第二個同向波峰幅值的差值與第一個波峰幅值之比。振蕩次數(shù)N是指在衰減振蕩中，被控量的振蕩次數(shù)。理想值： ：0.750.9 ；衰減比：4：1 ；振蕩次數(shù)：23st131()()yyyyyy2、精確性指標(biāo)：最大動態(tài)偏差、靜態(tài)偏差、超調(diào)量最大動態(tài)偏差 衰減振蕩中第一個波峰的峰值靜態(tài)偏差 被控量新穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的差值超調(diào)量 ? 第一個波峰減去新穩(wěn)態(tài)值與新穩(wěn)態(tài)值之比的百分?jǐn)?shù)（給定值改變）stst131()()yyyyyy13yyyy輪機(jī)自動化基礎(chǔ)輪機(jī)自動化基礎(chǔ)yry1y3Cy()TpT