检测元件
位移、压力 差压、电量
变送器
检测变送环节的工作原理图
标准信号
27
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测元件和变送器的基本要求：准确、迅速和可靠 准确：能正确反映被控或被测变量，误差小； 迅速：能及时反映被控或被测变量的变化； 可靠：检测元件和变送器的基本要求，能在环境工况下长 期稳定运行。
y
测量变送器
9
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统中的名词及意义
干扰
偏差
操纵变量 （控制变量）
f 被控变量
给定值 r + e （设定值）
控制器
u
执行器 m 被控对象
y
z-
测量值
测量变送器
工业控制器
广义对象
10
第三章 简单控制系f统
3.1 自动控制系统的基本概念
r
y
ze
第三章 简单控制系统
给定值3.1r自：动生控产制过系程统的中基被本控概变念 量需要保 持的值。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
6
操纵第变三量章m简：单受控控制于系调统节阀，用于改 变被控3.1变自量动控大制小系的统物的基理本量概称念为操纵变
正作用与负作用 环节的输出信号随输入信号增 加而增加为正作用环节； 环节的输出信号随输入信号增 加而减少为反作用环节。
15
第三章 简单控制系统
3.3 控制系统的分类
按照对操纵变量的影响划分
+
控制器
-
执行器
被控对象
测量变送器
闭环 （自动） 开环 （手动）
16
第三章 简单控制系统
3.3 控制系统的分类
积分控制性能指标 误差平方积分指标
绝对误差积分指标
时间乘绝对误差积分指标
25
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
将工业生产过程的参数（流量、压力、温度、物位、成分 等）经检测、变送单元转换为标准信号。 在模拟仪表中，标准信号通常采用1~5V、4~20mA、 0~10mA电流或电压信号，20~100kPa气压信号；在现场 总线仪表中，标准信号是数字信号。
LT
干扰： 进水流量。
qout
12
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
什么是反馈 反馈是系统输出通过测量变送
器返回到输入，并和设定值比 较的过程。
负反馈、正反馈
13
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
正反馈与负反馈
正反馈 负反馈
期望液位
14
第三章 简单控制系统
3.2 控制系统的负反馈原则
22
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （4）回复时间Ts 快速性指标 从过渡过程开始到进入稳态值 ±5%或±2%范围内的时间
23
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （5）振荡频率ω与振荡周期Tp 快速性指标
24
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
按照给定值的特点划分
+
控制器
-
定值
执行器
被控对象
测量变送器
随动
17
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
控制系统的要求 稳定性、准确性、快速性
控制系统的指标 时域控制性能指标 积分控制性能指标
18
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （1）衰减比n 稳定性指标 相邻同方向两个波峰的幅值之 比。
自动控制系统中的名词及意义
u
m
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
11
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统中的名词及意义
？
被控变量：qi2n #槽液位；
给定值： r；
qm
r
操纵变量：2#槽出水流量；LC
量。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
7
干扰第f：三除章操简纵单变控量制外系统，作用于被控对 象并对3.1被自控动控变制量系影统响的基较本大概的念输入作用
为干扰。Biblioteka 偏差给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
4
被控第变三量章y：简需单要控控制系制统的工艺参数，环 境工程3.1中自的动控常制见系被统控的基变本量概有念温度、压
力、流自量动、控液制位系、统组中分的、名PH词值及等意。义
干扰
偏差
操纵变量 （控制变量）
f 被控变量
给定值 r + e （设定值）
控制器
u
执行器 m 被控对象
y
z-
测量值
测量变送器
5
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
y
测量变送器
8
偏差第信三号章e：简设单定控值制系r减统去反馈信号z之 差。控3.1制自器动控根制据系偏统差的基信本号概的念大小去控
制操纵变量。
偏差
给定值 r + e （设定值）
z-
测量值
控制器
干扰
操纵变量
f
（控制变量）
被控变量
u 执行器 m 被控对象
19
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （2）超调量σ和最大偏差A 稳定性指标 随动控制
20
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （2）超调量σ和最大偏差A 稳定性指标
定值控制
21
第三章 简单控制系统
3.4 控制系统的性能指标
时域控制性能指标 （3）余差C 稳态准确性指标
28
第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测变送环节的选择原则： 1) 由于检测元件直接与被测或被控介质接触，因此在选择 检测元件时，首先考虑该元件是否能适应工业生产过程中 的高低温、高压、腐蚀性、粉尘和爆炸性环境，能否长期 稳定运行； 2) 检测元件的精度、快速性、线性特性： 以满足工艺检测和控制要求为原则，仪表的量程应满足读 数误差的要求同时应尽量选用线性特性。
1
环境工程仿真与控制 第三章 简单控制系统
2
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统的例子
3
第三章 简单控制系统
3.1 自动控制系统的基本概念
自动控制系统的组成
简单控制系统是指单输入-单输出（SISO）的线性控制系 统，是控制系统的基本形式。
+
控制器
-
执行器
被控对象
测量变送器
过程变量
检测元件
位移、压力 差压、电量
变送器
检测变送环节的工作原理图
标准信号
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第三章 简单控制系统
3.5 自动化仪表
检测变送环节
检测变送环节包括传感器和变送器。 传感器：将非电物理量通过各种物理、化学、光学等原理 转换为电学量； 变送器：将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号 输出。
过程变量