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控制系统反馈

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  控制系统反馈_工学_高等教育_教育专区。+ ?反馈 系统的输出变量是被控变量,但是它经过 测量元件和变送器后。又返回到系统的输入端, 与给定值进行比较。这种把系统(或坏节)的 输出信号直接或经过一些环节重新返回到输人 端的做法叫做反馈。

  + ?反馈 系统的输出变量是被控变量,但是它经过 测量元件和变送器后。又返回到系统的输入端, 与给定值进行比较。这种把系统(或坏节)的 输出信号直接或经过一些环节重新返回到输人 端的做法叫做反馈。 ?负反馈与正反馈 从图中可以看到,在反馈信号ym旁有一个 负号“-”,而在给定值ys旁有一个正号 “+”(正号可以省略),这里正和负的意 思是在比较时,以ys为正值,以ym 为负值, 则调节器的偏差信号e= ys – ym。反馈信 号ym取负值,所以叫负反馈.负反馈的信 号能够使原来的信号减弱。 如果反馈信号ym不取负值,而取正值.反 馈信号使原来的信号加强,那么就叫做正 反馈。此时偏差信号e= ys + ym。 ?负反馈应用 在自动控制系统中都采用负反馈。因为 只有负反馈,才能使被控变量y受到干扰的 影响而升高时,反馈信号ym将升高, 经比较 而到调节器的偏差信号e将降低,此时调节 器发出调节信号而使调节阀的开度发生变 化,变化的方向为负.从而使被控变量下 降回到给定值.这样就达到了控制的目的。 如果采用正反馈,那么控制作用不仅 不能克服干扰的影响,反而是推波助澜, 即当被控变量受到干扰升高时, ym亦升高, 调节阀的动作方向是使被控变量进一步升 高,而且只要有一点微小的偏差。调节作 用就会使偏差越来越大,直至被控变量超 出了安全范围而破坏生产。所以控制系统 绝对不能单独来用正反馈 。 气开阀与气关阀 气动执行器有气开式与气关式两种型式: 1、气关式----有压力信号时阀关、无信号压力时阀开。 2、气开式----有压力信号时阀开、无信号压力时阀关。 气开、气关的选择主要从工艺生产上安全要求出发。 选择原则:信号压力中断时,应保证设备和操作人员 的安全。如果阀处于打开位置时危害性小,则应选用 气关式,以使气源系统发生故障,气源中断时,阀门 能自动打开,保证安全。反之,阀处于关闭时危害性 小,则应选用气开阀。 调节器正、反作用的确定 控制系统是具有被控变量负反馈的闭 环系统。也就是说,如果被控变量值偏高, 则控制作用应使之降低;相反,如果被控 变量值偏低.则控制作用应使之升高。控 制作用对被控变量的影响应与干扰作用对 被控变量的影响相反,才能使被控变量值 回复到给定值。因此,就有一个作用方向 的问题。 在控制系统中.不仅是控制器.而且 被往对象、测量元件及变送器和执行器都 有各自的作用方向。它们如果组合不当, 使总的作用方向构成正反馈,则控制系统 不但不能起控制作用.反而破坏了生产过 程的稳定。所以,在系统投运前必须注意 检查各环节的作用方向,其目的:是通 过改变控制器的正、反作用,以保证整个 控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。 作用方向 所谓作用方向,就是指输入变化后, 输出的变化方向。当某个环节的输入增加 时,其输出也增加,则称该环节为“正作 用”方向;反之,当环节的输入增加时, 输出减少的称“反作用”方向。 测量元件及变送器作用方向 对于测量元件及变送器.其作用 方向一股都是“正”的,因为当彼控 变量增加时,其输出量一般也是增加 的,所以在考虑整个控制系统的作用 方向时,可不考虑测量元件及变送器 的作用方向(因为它总是“正”的)。 执行器的作用方向 对于执行器.它的作用方向取决于是 气开阀还是气关阀。当控制器输出信号 (即执行器的输入信号)增加时,气开阀 的开度增加,因而流过阀的流体流量也增 加,故气开阀是“正”方向。反之、由干 当气关阀接收的信号增加时,流过阀的流 体流量反而减少,所以是“反”方向。 被控对象的作用方向 对于被控对象的作用方向,则 随具体对象的不同而各不相同。当 操纵变量增加时.被控变量也增加 的对象属于“正作用”的。反之, 被控变量随操纵变量的增加而降低 的对象属于“反作用”的。 调节器作用方向 由于调节器的输出决定于被控变量的 测量值与给定值之差,所以被控变量的测 量值与给定值变化时,对输出的作用方向是 相反的。 对于控制器的作用方向是这样规定的: 当给定值不变,被控变量测量值增加时, 调节器的输出也增加,称为“正作用”方 向.或当测量值不变,给定值减小时,调 节器的输出增加的称为“正作用”方向。 反之,如果测量值增加(或给定值减小) 时,调节器的输出减小的称为“反作用” 方向。 加热炉出口温度控制 1、加热炉-----被 控对象 2、燃料气流量---操纵变量 3、被加热的原料 油出口温度-----被控变量。 分析: 1、对象是“正”作用方向 ----当操纵变量燃斜气流 量增加时,被控变量是增 加的。2、执行器是“正” 作用方向----从工艺安全 条件出发选定执行器是气 开阀(停气时关闭),以 免当气源突然断气时,控 制阀大开而烧坏炉子。 结论:为了保证由对象、执行器与调节器所组成的 系坑是负反馈的,调节器就应该选为“反”作用。这 样才能当炉温升高时.调节器TC的输出减小,因而关 小燃料气的阀门(因为是气开阀,当输入信号减小时, 阀门是关小的).使炉温降下来。 液位控制系统 分析:1、执行器是 “正”方向----执行器 采用气开阀,在一旦停 止供气时,阀门自动关 闭,以免物料全部流走。 2、对象的作用方向是 “反”----.当调节阀 开度增加时.液位是下 降的。 结论:调节器的作用方向必须为“正”, 才能使当液位升高时,LC输出增加,从 而打开出口阀,使液位降下来。 调节器的正、 反作用可以通过 改变调节器上的 正、反作用开关 自行选择,一台 正作用的调节 器.只耍将其测 量值与给定值的 输入线互换一下, 就成了反作用的 调节。 例:单闭环比值控制系统与串级控制系统的区别 区别: 串级控制系统有两个闭合回路, 区别: 串级控制系统有两个闭合回路,而单闭环比 值控制系统只有一个回路, 值控制系统只有一个回路 , 其中主变量没有构成回 主变量是不受限制的; 路 , 主变量是不受限制的 ; 串级控制系统的副变量 对主变量有影响, 对主变量有影响 , 而单闭环比值控制系统中的副变 量的变化不影响到主变量;另外, 量的变化不影响到主变量;另外,串级控制系统有 两个调节器,单闭环比值控制系统有一个调节器, 两个调节器,单闭环比值控制系统有一个调节器, 一个比值器组成。 一个比值器组成。 串级控制系统中主副控制器的正反作用 1.副调节器的作用方向与副对象的特征、控 制阀的气开、气关型式有关,其选择方法 与单回路控制系统相同,使副回路成为一 个负反馈系统原则来确定的。 2.主控制器作用方向的选择可按下述方法进行: 主、副变量在增加(或减小)时,如果要求控 制阀的作用方向是一致的,则主控制器应选择 “反”作用的;反之,则应选“正”作用的。 如果将副回路看作是构成主回路的一个环节 时,其方块图如下图所示。 从图中可知:副回路环节的特性总是“正”作 用方向的。在主回路中,由于副回路、主测量变 送这两面个环节的特性总是“正”的,所以为了 使整个主回路构成负反馈,主控制器的作用方向 取决于主对象的特性。 当主对象具有“正”作用特性(即副变 量增加时,主变量亦增加)时,主控制器 应选“反”作用方向;反之,当主对象具 有“反”作用特性时,主控制器应选“正” 作用方向。

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