控制系統(tǒng)反饋

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1、控制系統(tǒng)的方框圖 用方塊圖來(lái)表示控制系統(tǒng)的組成和作用，能 夠更清楚地表示出控制系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之 間的相互影響和信息聯(lián)系。 參比信號(hào) （設(shè)定點(diǎn)） 控制信號(hào) 操縱變量 干擾作用 （干擾變呈） ?反饋 系統(tǒng)的輸出變量是披控變量，但是它經(jīng)過(guò) 測(cè)量元件和變送器后。又返回到系統(tǒng)的輸入端, 與給定值進(jìn)行比較。這種把系統(tǒng)（或壞節(jié)）的 輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返 回 到 輸人 端的做法叫做反饋。  ?負(fù)反饋與 正反饋 -”，而在給定值ys旁有一個(gè)正號(hào) 從圖中可以看到，在反饋信號(hào)ym旁有一個(gè) 負(fù)號(hào)“ 以ym為負(fù)值, y mo 饋T言 負(fù)反饋的信 “ + ”（正號(hào)可以省略

2、），這里正和負(fù)的意 思是在比較時(shí)，以ys為正值， 則調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)e二ys - 號(hào)ym取負(fù)值，所以叫 號(hào)能夠使原來(lái)的信號(hào)減弱。 如果反饋信號(hào)ym不取負(fù)值，而取正值. 反 饋信號(hào)使原來(lái)的信號(hào)加強(qiáng)，另卩么就叫做 此時(shí)偏差信號(hào)e二ys + ym。 ?負(fù)反饋應(yīng)用 在 自動(dòng)控制系統(tǒng) 中都采用負(fù)反饋。因?yàn)?只有負(fù)反饋，才能J吏被控變量y受到干擾的 影響而升高時(shí)，反饋信號(hào)ym將升高，經(jīng)比較 而到調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)e將降低，此時(shí)調(diào)節(jié) 器發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)而使調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度發(fā)生變 化，變化的方向?yàn)樨?fù). 從而使被控變量下 降回到給定值. 這樣就達(dá)到了控制的 目的。 如果采用正反饋，那么 控制作用不僅 不矣皂

3、克服干擾的影響，反而是推波助瀾， 即當(dāng) 被控變量受到 干擾升高時(shí)，ym亦升高, 調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向是使被控變量進(jìn)一步升 高，而且只要有一點(diǎn)微小的偏差。調(diào)節(jié)作 出了安全范圍而破壞生產(chǎn)。所以控制系統(tǒng) 用就會(huì)使偏差越來(lái)越大, 直至被控變量超 絕對(duì)不能單獨(dú)來(lái)用正反饋 O 氣動(dòng)執(zhí)行器有氣開(kāi)式與氣關(guān)式兩種型式： 1、 氣關(guān)式 有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥開(kāi)。 2、 氣開(kāi)式 有壓力信號(hào)時(shí)閥開(kāi)、無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥關(guān)。 氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。 選擇原則：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員 的安全。如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用 氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故

4、障，氣源中斷時(shí)，閥門(mén) 能自動(dòng)打開(kāi)，保證安全。反之，閥處于關(guān)閉時(shí)危害性 小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥。 控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的 閉 環(huán)系統(tǒng)O也就是說(shuō), 咬口果r被控變量*值^偏咼， 則控制作用應(yīng)使之降低；相反，如果被控 變量值偏低.則控制作用應(yīng)使之升高。控 制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對(duì) 被控變量的影響相反，才備4吏被控變量值 回復(fù)到給定值。因此，就有一個(gè)作用方向 的問(wèn)題。 在控制系統(tǒng)中. 不僅是控制器. 而且 被往對(duì)象、測(cè)量元件及變送器和執(zhí)行器都 有各自的作用方向。它們 使總的作用方向 構(gòu)成正反饋，則控制系統(tǒng) 不但不矣皂起控制 作用. 反而破壞了 生產(chǎn)過(guò) 程的穩(wěn)定。所以

5、，在系統(tǒng)投運(yùn)前必須注意 檢查各環(huán)節(jié)的作用方向，其 過(guò)改變控制器的正. 反作用，以保證整個(gè) 控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 測(cè)量元件及變送器作用方向 對(duì)于測(cè)量元件及變送器? 其作用 方向一股都是“正”的，因?yàn)楫?dāng)彼控 的，所以在考慮整個(gè)控制系統(tǒng)的作用 方向時(shí)，可不考慮測(cè)量元件及變送器 的作用方向（因?yàn)樗偸恰罢钡模﹐ 變量增加時(shí), 其輸出量一般也是增加  執(zhí)行器的作用方向 對(duì)于執(zhí)行器. 它的作用方向取決于是 氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。當(dāng)控制器輸出信號(hào) （即執(zhí)行器的輸入信號(hào)）增加時(shí)，氣開(kāi)閥 的開(kāi)度增加，因 而流過(guò)閥的流體流量也增 加，故氣開(kāi)閥是“正”方向

6、。反之、由干 當(dāng)氣關(guān)閥接收的信號(hào)增加時(shí), 流過(guò)閥的流 體流量反而減少，所以是 “反” 方向。 披控對(duì)象的作用方向 對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，貝!J 當(dāng) 操縱變量增加時(shí). 被控變量也增加 的對(duì)象屬于“正作用”的。反之， 披控變量隨操縱變量的增加而降低 的對(duì)象屬于“反作用”的。 調(diào)節(jié)器作用方向 由 于調(diào)節(jié)器的輸出決定于被控變量的 測(cè)量值與給定值之差，所以被控變量的測(cè) 量值與給定值變化時(shí)，對(duì)輸 出的作用方向 是 相反的。 對(duì)于控制器的作用方向是這樣規(guī)定的: 當(dāng)給定值不變, 披控變量測(cè)量值增加時(shí), 調(diào)節(jié)器的輸出也增加，稱(chēng)為“正作用”方 向. 或

7、當(dāng)測(cè)量值不變，給定值減小時(shí)，調(diào) 節(jié)器的輸出增加的稱(chēng)為“正作用”方向。 反之, 如果測(cè)量值增加 （或給定值減?。? 時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出減小的稱(chēng)為“反作用” 加熱爐 出 口 溫度控勺 分析: 1、對(duì)象是“正”作用方向 1、加熱爐?--被 控對(duì)象 2、燃料氣流量-- 操縱變量 3、被加熱的原料 油出口溫度…… 被控變量。 分析: 1、對(duì)象是“正”作用方向 為了保證由對(duì)象、 結(jié)論: 執(zhí)行^器與調(diào)節(jié)器所組成的 閥門(mén)是關(guān)小的）. 使?fàn)t溫降下來(lái) 當(dāng)操縱變量燃斜氣流 量增加時(shí)，被控變量是增 加的。2、執(zhí)行器是“正” 作用方向 從工藝安全 條件 出

8、發(fā)選定執(zhí)行器是氣 開(kāi)閥（停氣時(shí)關(guān)閉），以 免當(dāng)氣源突然斷氣時(shí)，控 制閥大開(kāi)而燒壞爐子。 系坑是負(fù)反饋的，調(diào)節(jié)器就應(yīng)該選為 “反” 作用。這 樣才育皂當(dāng)爐溫升高時(shí). 調(diào)節(jié)器TC的輸出減小，因而關(guān) 小燃料氣的閥門(mén)（因?yàn)槭菤忾_(kāi)閥，當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí), 液位控制系統(tǒng) 1、執(zhí)行器是 “正”方向 執(zhí)行器 采用氣開(kāi)閥，在一旦停 止供氣時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)關(guān) 閉，以免物料全部流走。 2、對(duì)象的作用方向是 “反” .當(dāng)調(diào)節(jié)閥 開(kāi)度增加時(shí).液位是下 降的。 調(diào)節(jié)器的作用方向必須為 “正”， 才能使當(dāng)液位升高時(shí)，LC輸出增加，從 而扌丁開(kāi)出口閥，使液位降下來(lái)。 調(diào)節(jié)器的正、 反作用可以通過(guò) 改

9、變調(diào)節(jié)器上的 正.反作用開(kāi)關(guān) 自行選擇，一臺(tái) 正作用的調(diào)節(jié) 器.只耍X各其測(cè) 量值與給定值的 輸入線互換一下, 就成了反作用的 調(diào)節(jié)。 IE■醫(yī)柞用開(kāi)羌 I 1 〔— I ■ ■ ij ft 制 7-17控制珮正- 原件用開(kāi)關(guān)示竄 例:單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級(jí)控制系統(tǒng)的區(qū)別 區(qū)別：串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路，而單閉環(huán)比 值控制系統(tǒng)只有一個(gè)回路，其中主變量沒(méi)有構(gòu)成回 路，主變量是不受限制的；串級(jí)控制系統(tǒng)的副變量 對(duì)主變量有影響，而單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的副變 量的變化不影響到主變量

10、；另外，串級(jí)控制系統(tǒng)有 兩個(gè)調(diào)節(jié)器，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有一個(gè)調(diào)節(jié)器, 一個(gè)比值器組成。 串級(jí)控制系統(tǒng)中主副控制器的正反作用 1. 副調(diào)節(jié)器的作用方向與副對(duì)象的特征、控 制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇方法 與單回路控制系統(tǒng)相同，使副回路成為一 個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)原則來(lái)確定的。 2. 主控制器作用方向的選擇可按下述方法進(jìn)行: 主、副變量在增加（或減小）時(shí)，如果要求控 制閥的作用方向是一致的，則主控制器應(yīng)選擇 “反”作用的;反之,則應(yīng)選“正”作用的。 如果將副回路看作是構(gòu)成主回路的一個(gè)環(huán)節(jié) 時(shí)，其方塊圖如下圖所示。 繳定復(fù)麗霜住揑輸d畫(huà)嗣 別變童…T主對(duì)萋 圖8-2串級(jí)控制系

11、統(tǒng)簡(jiǎn)化方塊圖 從圖中可知:副回路環(huán)節(jié)的特性總是“正”作 用方向的。在主回路中，由于副回路、主測(cè)量變 送這兩面?zhèn)€環(huán)節(jié)的特性總是“正”的，所以為了 使整個(gè)主回路構(gòu)成負(fù)反饋，主控制器的作用方向 取決于主對(duì)象的特性。 當(dāng)主對(duì)象具有“正”作用特性（即副變 量增加時(shí)，主變量亦增加）時(shí)，主控制器 應(yīng)選“反”作用方向；反之，當(dāng)主對(duì)象具 有“反”作用特性時(shí)，主控制器應(yīng)選“正” 作用方向。 測(cè)鑫變送 L 7^亠|控制器A]— 測(cè)量、變送 執(zhí)行器 A B 圖8-5取代控制系統(tǒng)典型方塊圖