反馈控制系统组成

1、轮机自动化图图1-1-1 汽缸冷却水温度控制原理汽缸冷却水温度控制原理冷却器冷却器M调节器主机三通调节阀执行电机感温元件第五章船舶反馈控制系统基础第五章船舶反馈控制系统基础第一节第一节 反馈控制系统的基本概念反馈控制系统的基本概念n含义：含义：利用控制装置使被控利用控制装置使被控n对象按人的预定要求自动运行对象按人的预定要求自动运行。n反馈控制系统的组成反馈控制系统的组成(三管三管)n由四个基本单元组成：由四个基本单元组成：n 控制对象控制对象n 测量单元测量单元n 调节单元调节单元n 执行机构执行机构1 1被控对象被控对象：指被控制的：指被控制的机器或设备机器或设备（如淡水冷却器）（如淡水冷

2、却器） 被控量：被控量：控制系统的输出量控制系统的输出量 即所控制的运行参数，如冷却水温度。即所控制的运行参数，如冷却水温度。2 2测量单元测量单元：检测被控量的实际大小和变化，：检测被控量的实际大小和变化， 并将其转化为统一的标准信号并将其转化为统一的标准信号 组成：传感器组成：传感器+ +变送器变送器 如：如： 温度传感器温度传感器+ +温度变送器温度变送器 用于冷却水温度控制系统用于冷却水温度控制系统 水位发讯器（参考水罐）水位发讯器（参考水罐）+ +差压变送器，差压变送器， 用于锅炉水位自动控系统。用于锅炉水位自动控系统。5-1 反馈控制系统的组成3 3调节单元（调节器）调节单元（调节

3、器）：具有比较、放大、判断决策与发具有比较、放大、判断决策与发 出指令功能的，具有一定调节规律。出指令功能的，具有一定调节规律。 调节器一般有两输入量：调节器一般有两输入量： 运行参数所希望控制的最佳值运行参数所希望控制的最佳值给定值给定值r r（给定信号）给定信号） 测量单元送出的被控量实际值测量单元送出的被控量实际值测量值测量值z z（反馈信号）反馈信号） 偏差值：被控量的测量值离开给定值的数量。偏差值：被控量的测量值离开给定值的数量。 e0e0，zrzr正偏差；正偏差； e0erzr负偏差；负偏差； e=0e=0，z=rz=r无偏差。无偏差。 4 4执行机构：执行机构：调节器的控制信号调

4、节器的控制信号执行机构执行机构改变进入被控改变进入被控 对象物质或能量流，以减小偏差。对象物质或能量流，以减小偏差。 种类种类 气动系统：气动系统：气动薄膜调节阀或气动活塞。气动薄膜调节阀或气动活塞。 电动系统：电动系统：可逆转伺服电机或三相交流伺服电机。可逆转伺服电机或三相交流伺服电机。 5 5其他辅助设备其他辅助设备 显示单元（显示测量值或给定值）；显示单元（显示测量值或给定值）； 气源装置和定值器气源装置和定值器 稳压电源稳压电源二、反馈控制系统的传递框图二、反馈控制系统的传递框图 1 1环节环节：满足以下几个条件：满足以下几个条件： 有输入和输出量；有输入和输出量； 输出量的变化取决于

5、输入量的变化和环节的特性，输出输出量的变化取决于输入量的变化和环节的特性，输出不影响输入；不影响输入； 信号传递具有单向性。信号传递具有单向性。2 2扰动：扰动：引起被控量变化的因素（即控制对象的输入量）。引起被控量变化的因素（即控制对象的输入量）。 分以下两类：分以下两类： 外部扰动：外部扰动：外部作用于被对象上的干扰因素。外部作用于被对象上的干扰因素。 如引起锅炉水位变化的锅炉负荷。如引起锅炉水位变化的锅炉负荷。 内部扰动：内部扰动：系统内部的控制作用（即执行机构的系统内部的控制作用（即执行机构的 输出）施加于对象上，如锅炉给水输出）施加于对象上，如锅炉给水 调节阀的开度变化。调节阀的开度

6、变化。 3 3闭环系统闭环系统 封闭的控制回路4 4反馈反馈：系统的输出量对系统的输入量产生的影响。：系统的输出量对系统的输入量产生的影响。 正反馈：正反馈：反馈能加强闭环系统的输入效应，即使反馈能加强闭环系统的输入效应，即使偏差偏差ee 负反馈：负反馈：反馈能减弱闭环系统的输入效应，即使反馈能减弱闭环系统的输入效应，即使偏差偏差ee。 反馈控制系统一定是闭环系统。反馈控制系统一定是闭环系统。 无反馈回路的系统称为开环系统，它不能对被控对象无反馈回路的系统称为开环系统，它不能对被控对象进行自动控制。进行自动控制。 一般按偏差控制运行参数的系统必为负反馈系统。一般按偏差控制运行参数的系统必为负反

7、馈系统。调节器调节器执行机构执行机构被控对象被控对象测量单元测量单元（反馈环节）反馈环节）显示单元显示单元epr扰动三。 反馈控制系统的工作过程控制系统动态过程的概念1、稳态系统输出量不随时间变化而是稳定在给定值上或给定值附近的状态称为稳态。2、动态系统从受到扰动开始到被控量稳定在新稳态值，达到新的平衡状态的过程称为动态过程，又称过渡过程。1、稳定性指标：衰减率和振荡次数N2、精确性指标：最大动态偏差、静态偏差 和超调量 3、快速性指标：过渡过程时间 、上升时间 和峰值时间 maxepstststrtpt四、评价反馈控制系统品质的指标1、稳定性指标：衰减率和振荡次数N衰减率是指在衰减振荡中，第一个波峰幅值与第二个同向波峰幅值的差值与第一个波峰幅值之比。振荡次数N是指在衰减振荡中，被控量的振荡次数。理想值： ：0.750.9 ；衰减比：4：1 ；振荡次数：23st131()()yyyyyy2、精确性指标：最大动态偏差、静态偏差、超调量最大动态偏差 衰减振荡中第一个波峰的峰值静态偏差 被控量新稳态值与给定值之间的差值超调量 ? 第一个波峰减去新稳态值与新稳态值之比的百分数（给定值改变）stst131()()yyyyyy13yyyy轮机自动化基础轮机自动化基础yry1y3Cy()TpT