控制系統(tǒng)反饋.ppt

1、,+,反饋,系統(tǒng)的輸出變量是被控變量，但是它經(jīng)過測量元件和變送器后。又返回到系統(tǒng)的輸入端，與給定值進行比較。這種把系統(tǒng)（或壞節(jié)）的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新返回到輸人端的做法叫做反饋。,負反饋與正反饋,從圖中可以看到，在反饋信號ym旁有一個負號“-”，而在給定值ys旁有一個正號“+”（正號可以省略),這里正和負的意思是在比較時，以ys為正值，以ym 為負值，則調(diào)節(jié)器的偏差信號e= ys ym。反饋信號ym取負值，所以叫負反饋負反饋的信號能夠使原來的信號減弱。 如果反饋信號ym不取負值，而取正值反饋信號使原來的信號加強，那么就叫做正反饋。此時偏差信號e= ys + ym。,負反饋應(yīng)用,在自動

2、控制系統(tǒng)中都采用負反饋。因為只有負反饋,才能使被控變量y受到干擾的影響而升高時，反饋信號ym將升高, 經(jīng)比較而到調(diào)節(jié)器的偏差信號e將降低，此時調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)信號而使調(diào)節(jié)閥的開度發(fā)生變化，變化的方向為負從而使被控變量下降回到給定值這樣就達到了控制的目的。,如果采用正反饋，那么控制作用不僅不能克服干擾的影響，反而是推波助瀾，即當被控變量受到干擾升高時， ym亦升高，調(diào)節(jié)閥的動作方向是使被控變量進一步升高，而且只要有一點微小的偏差。調(diào)節(jié)作用就會使偏差越來越大，直至被控變量超出了安全范圍而破壞生產(chǎn)。所以控制系統(tǒng)絕對不能單獨來用正反饋 。,氣開閥與氣關(guān)閥,氣動執(zhí)行器有氣開式與氣關(guān)式兩種型式: 1、氣關(guān)式

3、-有壓力信號時閥關(guān)、無信號壓力時閥開。 2、氣開式-有壓力信號時閥開、無信號壓力時閥關(guān)。 氣開、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：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時，閥門能自動打開，保證安全。反之，閥處于關(guān)閉時危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。,控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。也就是說，如果被控變量值偏高，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?？刂谱饔脤Ρ豢刈兞康挠绊憫?yīng)與干擾作用對被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復(fù)到給定值。因此，就有一個作用方向的問題。

4、,調(diào)節(jié)器正、反作用的確定,在控制系統(tǒng)中不僅是控制器而且被往對象、測量元件及變送器和執(zhí)行器都有各自的作用方向。它們?nèi)绻M合不當，使總的作用方向構(gòu)成正反饋，則控制系統(tǒng)不但不能起控制作用反而破壞了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。所以，在系統(tǒng)投運前必須注意檢查各環(huán)節(jié)的作用方向，其目的：是通過改變控制器的正、反作用，以保證整個控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。,所謂作用方向，就是指輸入變化后，輸出的變化方向。當某個環(huán)節(jié)的輸入增加時，其輸出也增加，則稱該環(huán)節(jié)為“正作用”方向；反之，當環(huán)節(jié)的輸入增加時，輸出減少的稱“反作用”方向。,作用方向,對于測量元件及變送器其作用方向一股都是“正”的，因為當彼控變量增加時，其輸出量一

5、般也是增加的，所以在考慮整個控制系統(tǒng)的作用方向時，可不考慮測量元件及變送器的作用方向（因為它總是“正”的）。,測量元件及變送器作用方向,對于執(zhí)行器它的作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥。當控制器輸出信號（即執(zhí)行器的輸入信號）增加時，氣開閥的開度增加，因而流過閥的流體流量也增加，故氣開閥是“正”方向。反之、由干當氣關(guān)閥接收的信號增加時，流過閥的流體流量反而減少，所以是“反”方向。,執(zhí)行器的作用方向,對于被控對象的作用方向，則隨具體對象的不同而各不相同。當操縱變量增加時被控變量也增加的對象屬于“正作用”的。反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用”的。,被控對象的作用方向,由于調(diào)節(jié)器的

6、輸出決定于被控變量的測量值與給定值之差，所以被控變量的測量值與給定值變化時,對輸出的作用方向是相反的。 對于控制器的作用方向是這樣規(guī)定的：當給定值不變，被控變量測量值增加時，調(diào)節(jié)器的輸出也增加，稱為“正作用”方向或當測量值不變，給定值減小時，調(diào)節(jié)器的輸出增加的稱為“正作用”方向。反之，如果測量值增加（或給定值減?。r，調(diào)節(jié)器的輸出減小的稱為“反作用”方向。,調(diào)節(jié)器作用方向,加熱爐出口溫度控制,1、加熱爐-被控對象 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、對象是“正”作用方向-當操縱變量燃斜氣流量增加時，被控變量是增加的。2、執(zhí)行器是“正”作用方向-從工藝安

7、全條件出發(fā)選定執(zhí)行器是氣開閥（停氣時關(guān)閉），以免當氣源突然斷氣時，控制閥大開而燒壞爐子。,結(jié)論：為了保證由對象、執(zhí)行器與調(diào)節(jié)器所組成的系坑是負反饋的，調(diào)節(jié)器就應(yīng)該選為“反”作用。這樣才能當爐溫升高時調(diào)節(jié)器TC的輸出減小，因而關(guān)小燃料氣的閥門（因為是氣開閥，當輸入信號減小時，閥門是關(guān)小的）使爐溫降下來。,液位控制系統(tǒng),分析：1、執(zhí)行器是“正”方向-執(zhí)行器采用氣開閥，在一旦停止供氣時，閥門自動關(guān)閉，以免物料全部流走。 2、對象的作用方向是“反”-當調(diào)節(jié)閥開度增加時液位是下降的。,結(jié)論：調(diào)節(jié)器的作用方向必須為“正”，才能使當液位升高時，LC輸出增加，從而打開出口閥，使液位降下來。,調(diào)節(jié)器的正、反作用

8、可以通過改變調(diào)節(jié)器上的正、反作用開關(guān)自行選擇，一臺正作用的調(diào)節(jié)器只耍將其測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)。,區(qū)別: 串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路,而單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)只有一個回路,其中主變量沒有構(gòu)成回路,主變量是不受限制的；串級控制系統(tǒng)的副變量對主變量有影響,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；另外，串級控制系統(tǒng)有兩個調(diào)節(jié)器，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有一個調(diào)節(jié)器，一個比值器組成。,例:單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級控制系統(tǒng)的區(qū)別,串級控制系統(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象的特征、控制閥的氣開、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇方法與單回路控制系統(tǒng)相同，使副回路成為一個負反饋系統(tǒng)原則來確定的。,2.主控制器作用方向的選擇可按下述方法進行：主、副變量在增加（或減小）時，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)成主回路的一個環(huán)節(jié)時，其方塊圖如下圖所示。,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、