绪论绪论40年代后，生产过程自动化经历了下述几个阶段：1、仪表化与局部自动化阶段（50～60年代）这一阶段的主要特征是：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合式仪表，而且多数为气动仪表。过程控制系统的结构方案绝大多数是单输入—单输出的单回路定值控制系统，逐步开发应用串级控制系统。生产过程控制的主要参数为温度、压力、流量、液位等热工参数。控制的目的是保持工业生产过程的稳定，减少或消除主要扰动。控制系统设计、分析的理论基础是经典控制理论中的根轨迹法和频域法。2、综合自动化阶段（60～70年代）在这一阶段，工业生产过程出现了一个车间甚至一个工厂的综合自动化，其主要特点是：采用的检测控制仪表是单元组合式仪表（QDZ或DDZ），并逐步采用数字计算机及微处理器为基础的集散控制系统。在过程控制系统的结构方案的开发和应用方面，相继出现了各种复杂的常规控制系统和计算机控制系统,如均匀控制系统、前馈控制系统、DDC控制等。控制的主要目的是提高控制质量或实现特种要求。控制系统设计的理论基础由经典控制理论发展到现代控制理论。3、全盘自动化阶段（70年代后）这一阶段，现代化工业生产过程自动化的程度很高，实现了全车间、全厂、甚至全企业的无人或很少人参与的操作管理，实现了最优化和现代化的集中调管相结合的方式。主要特点是：新型检测控制仪表的开发和应用，如智能化仪表。新型过程控制系统的开发和应用，由单变量发展到多变量控制系统，由定值控制发展到最优控制、自适应控制。在控制理论的应用方面，由现代控制理论发展到过程控制领域，如系统辨识与状态估计。三、学习本课程应掌握的知识1能为自控设计提供正确的工艺条件和数据。2能根据工艺和自动化控制两方面的需要，与自控人员共同拟订出合理的自动控制方案。3了解自动控制系统的投运方法和参数整定。4有常见自动化仪表选择和使用的基本知识。第一章自动控制系统基本概念第一章自动控制系统基本概念(1)测量元件及变送器：它的作用是测量被控参数的大小并转化为一种特定的信号（标准气压0.02～0.1MPa,电压1～5V,电流0～10mA或4～20mA）。眼三、系统中常用术语被控对象：需要实现控制的设备、机器或生产过程。即需要控制其参数的生产设备或机器。被控变量：生产过程中要求保持设定数值（或按预定规律变化）的物理量。操纵变量：受到控制装置（如控制器）控制，用以使被控变量保持设定值的物料量或能量。扰动：除操纵变量外，作用于对象（过程）并引起被控变量变化的因素。设定值：被控变量的预定值。偏差：理论上应是被控变量的设定值与实际值之差。实际上是被控变量的设定值与测量值之差。例2四、自动控制系统方块（框）图1.定义：是描述系统各组成元、部件之间信号传递关系的图形。按控制系统的基本结构，可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统三类。图中可见，蒸汽流量与设定值之间保持一定的函数关系，当设定值改变时，操作变量蒸汽流量随之变化。二、闭环控制系统反馈：把系统的输出信号直接或经过一些环节回送到输入端的做法叫反馈。当回送信号与设定值相减时叫负反馈，当回送信号与设定值相加时叫正反馈（正反馈在自动控制系统中不能单独作用）。2、闭环控制系统的类型按给定信号的特点来分：A.定值控制系统：被控变量的给定值是固定不变的。如蒸汽加热器的温度控制系统基本任务：克服扰动对被控变量的影响。B.随动控制系统：被控变量的给定值随时间任意的变化。如变比值控制、航空中的雷达导航系统。基本任务：克服一切扰动，使被控变量随时跟踪给定值。C.顺序控制系统：被控变量的给定值按预定的时间程序变化。如退火炉的温度控制系统，其给定值按升温、保温、降温变化。基本任务：使被控变量跟随给定值变化，并克服扰动。3、闭环控制系统动态的概念y(t)、z(t)、t(t)、e(t)、p(t)、q(t)、f(t)都是时间的函数。它们随时间变化，是不断运动的，在定值系统中，扰动使被控变量偏离设定值，控制作用又使它恢复到设定值，扰动与控制构成一对主要矛盾时，被控变量则处于不断运动中。广义被控对象为除控制器以外,控制系统的其它组成部分。三、复合控制系统第一节化工自动化的主要内容四、自动控制系统方块图二闭环控制系统三复合控制系统第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标2、系统过渡过程的分析方法：3、阶跃扰动下系统的过渡过程自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程有以下几种基本形式:1)发散的过渡过程y(t)ts是指从系统受到扰动作用时起，直到被控变量进入到新的稳态值的±5﹪（或±2﹪）的范围内所经历的时间。ts短，表示控制系统的过渡过程快，即使扰动频繁出现，系统也能适应。反之ts长，几个同向扰动作用的结果可能使被控变量偏离给定值太大而不能满足