给排水工程仪表与控制

第一章

1.1.2自动控制系统的构成（了解）

1.整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值

2.测量元件：检测被控量的大小 传感器

3.比较元件：用来得到给定值与被控量之间的误差

4.放大元件：将误差信号放大，用以驱动执行机构

5.执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象。

6.校正元件：用来改善系统的动、静态性能。

7.能源元件：用来提供控制系统所需的能量

1.1.3自动控制系统的分类(了解)

分为开环控制系统和闭环控制系统，以及同时具有开环结构和闭环结构的复合控

制系统

1.闭环控制：原理是，需要控制的是受控对象的被控量，而测量的则是被控量和

给定值，并计算两者的偏差，该偏差信号经放大后送到执行元件，去操纵受控对

象，使被控量按预定的规律变化，力图消除偏差。也称为偏差调节。

反馈：把取出的输出量回送到输入端，并与指令信号比较产生偏差的过程称为反

馈

反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，是自动控制系统中最基本

的控制方式。

闭环控制的三大特点：信号按箭头方向传递是封闭的（闭环）、负反馈和按偏差

控制。

优点：控制精度高，抗干扰能力强

缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。

2.开环控制：分为按给定值控制或者按干扰补偿

与闭环控制的基本区别在于有无负反馈作用。

这种控制方式简单，但精度较低抗干扰能力差。但结构简单、成本低、在精度要

求不高时有一定的使用价值。

3.复合控制

把按偏差控制和按干扰控制结合起来，对主要扰动采用适当的补偿，实现按干扰

控制；同时在组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差。

1.3.3自动控制系统的过渡过程

自动控制系统在动态过程中被控量是不断变化的，这种随时间而变化的过程称为

自动控制系统的过渡过程。

1单调过程：被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化。最后能回到给定值。

2非周期发散过程：被控变量在给定值的某一侧，逐渐偏离给定值，而且随时间

t的变化，偏差越来越大，永远回不到给定值。

3衰减振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动，但振幅逐渐减小，最终能回

到给定值

4等幅振荡过程：被控变量在给定值附件上下波动且振幅不变，最终也不能回到

给定值

5发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，而且振幅逐渐增大，偏离给

定值越来越远

1,3是稳定的过渡过程，系统受到干扰时，平衡被破坏当经过控制器的工作，被

控变量能逐渐恢复到给定值或达到新的平衡状态。

2，4，5为不稳定的过渡过程（4是临界状态但在实际生产中也把他归为不稳定

状态）

1.4自动控制的基本方式（据说比例积分微分必考无疑）

位式控制

1双位控制：在给水排水工程中大量采用

缺点：动作非常频繁，致使系统中的运动部件，如阀杆、阀芯和阀座等经常摩擦，

很容易损坏，这样就很难保证双卫调节系统安全可靠的运行

特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执行器只有“开”和“关”两个位置，

因此被控对象总是处于严重不平衡的状态。控制器总是剧烈震荡

2比例控制：控制器的的输出信号与输入信号之间有一一对应的比例关系，称为

比例控制。简称P控制。(P32页比例度公式据说必考)比例度越大，比例作用越

弱（比例度与比例系数成反比关系）

3比例积分控制

积分作用：当有输入信号存在时，其输出作用就会一直积累下去，直到极值。

因此积分控制器一定可以克服偏差，直到偏差为零。

积分控制规律：控制器输出的变化量与偏差随时间的积分成比例，亦即输出变化

速度与输入偏差成正比。

比例积分控制规律（PI）：一个既具有比例作用，又具有积分作用的控制器，

称为比例积分控制器。二者之间的关系是比例加积分。可以这样理解：比例积分

控制作用可以看成是比例粗调和积分细调作用的组合，粗条及时克服干扰，细调

逐渐克服余差，控制作用上仍以比例为主。

积分时间对过度过程的影响：时间Ti缩短时，消除余差较快，稳定程度下降，

振荡倾向加强，最大偏差减小。

4比例积分微分控制

微分控制规律（D）是根据被调参数的变化趋势即变化速度而输出控制信号，

具有明显的超前作用。但对具有纯滞后的对象利用微分控制器是不可能改善控制

效果的。且微分控制器不能作为一个独立的控制器使用，因为在偏差固定不变时，

无论其数值有多大，微分作用都停止了。

比例微分控制器( PD)的特点是：具有超前作用的控制，它既有和偏差大小成

比例的控制作用，又有和偏差变化率成比例的微分作用，有利于克服干扰，降低

最大偏差。因此当对象时间常数To较大时，常用比例微分控制器。

比例微分作用比纯比例作用超前一段时间正好是Td

比例积分微分控制（PID）：三种作用之和，控制器先是微分起主导作用 …… 此处隐藏：8921字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……