内蒙古科技大学：《材料成型控制工程基础》课程教学课件（PPT讲稿）第7章 控制系统设计与集散控制系统

窗麦古科私大拳 本章主要内容： ■控制系统设计基本原理 控制系统分类及其控制器 ■串级控制系统 前馈控制系统 ■集散型控制系统 复习思考题 2

2 本章主要内容： ■ 控制系统设计基本原理 ■ 控制系统分类及其控制器 ■ 串级控制系统 ■ 前馈控制系统 ■ 集散型控制系统 复习思考题

《内专右科私大举 本章要点： ●本章内容包括控制工程的“系统设计”和轧钢自动化 的“计算机系统”两部分内容。 ●学习本章： 了解控制系统的“设计原理”和计算机系统的 “结构组成” ； 熟悉控制系统的分类、特点与计算机控制的发展 历史； 重点掌握Smith控制器、串级控制系统、前馈控制 系统的相关特点、设计原则，集散型控制系统的特点 等相关内容。 3

3 本章要点： ●本章内容包括控制工程的“系统设计”和轧钢自动化 的“计算机系统”两部分内容 。 ●学习本章： 了解控制系统的“设计原理”和计算机系统的 “结构组成” ； 熟悉控制系统的分类、特点与计算机控制的发展 历史 ； 重点掌握Smith控制器、串级控制系统、前馈控制 系统的相关特点、设计原则，集散型控制系统的特点 等相关内容

窗内多古科私大举 控制系统设计基本原理 系统设计通常包括如下三方面的内容： （1)确定控制系统的结构； (2)确定控制器 （或称调节器)的类型 (3)确定控制器的参数。 4

4 ■ 控制系统设计基本原理 系统设计通常包括如下三方面的内容： （1）确定控制系统的结构； （2）确定控制器（或称调节器）的类型 （3）确定控制器的参数

内喜古科私大举 ◆控制系统设计的具体步骤(6个) ◆过程控制系统要达到的主要使用要求(3个) 5

5 ◆控制系统设计的具体步骤 （6个） ◆过程控制系统要达到的主要使用要求（3个）

窗内害古科私大举 控制系统分类及其控制器 (1)简单过程控制系统(PID控制器) (2)高性能过程控制系统（串级控制系统、前馈控制系统、 大滞后控制系统) (3)复杂过程控制系统（多变量解耦控制系统、适应过程参 数变化的控制系统、推理控制系统、预测控制系统、模糊 控制系统等) (4)智能控制系统（模糊控制、自适应模糊控制、神经网络、 遗传算法、专家系统) 6

6 ■ 控制系统分类及其控制器 （1）简单过程控制系统 （PID控制器 ） （2）高性能过程控制系统 （串级控制系统、前馈控制系统、 大滞后控制系统 ） （3）复杂过程控制系统（多变量解耦控制系统、适应过程参 数变化的控制系统、推理控制系统、预测控制系统、模糊 控制系统等 ） （4）智能控制系统 （模糊控制、自适应模糊控制、神经网络、 遗传算法、专家系统 ）

《内专右科私大举 控制器Gc(s) Gp(s)e-rs e- Gp(s) Smith预估器 测量元件Gr(s) 图7-2 Smih控制器原理图 7

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窗内害古科私大举 ■串级控制系统 ●工作原理 ●特点 ●系统的设计 ●系统的应用 ● 多回路串级控制系统 8

8 ■ 串级控制系统 ●工作原理 ●特点 ●系统的设计 ●系统的应用 ●多回路串级控制系统

《内多古科私大举 ●工作原理 温度设定值 流量设定值 温度调节器 流量调节器 流量测量 热电偶 加热炉炉体 燃气 加热炉炉体 燃气 烧嘴 烧嘴 燃气调节阀 燃气调节阀 图73加热炉炉温单回路控制系统示意图 图7-4燃气流量控制系统示意图 9

9 ●工作原理

窗内害古科私大華 温度调节器 温度设定值 温度检测 流量检测 流量调节器 加热炉炉体 燃气 烧嘴 燃气调节阀 图75加热炉炉温串级控制系统示意图 10

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二次扰动N2(s) 一次扰动N1(s) X 温度调节器 流量调节器 燃气调节阀 副控对象 主控对象 R(S)+ Y(s) Gr(s) Ge(s) Gv(s) G2(s) G1() 副控回路 Ke 流量测量 主控回路 炉温测量 Ko 图7-6加热炉炉温串级控制系统方块图 11

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