自动控制基础知识

电力18讯：    1．自动控制的基本概念及术语

被控对象被控制的生产过程或设备，也称为调节对象或简称对象。例如汽包水位控制系统中的汽包。

被控量控制系统所要控制的参数，又称为被调量，例如汽包水位。

设定值被控量所要达到或保持的数值。例如汽包水位定值
。

扰动量破坏被控量与设定值相一致的一切作用，例如汽包水位控制系统中的蒸汽流量、给水量。

调节器用于自动控制系统中的控制装置、或具有相似作用的软件。例如P、PI、PID调节器。

控制指令或称调节指令。一般是调节器的输出信号，也可是运行人员手动给出的控制信号，该信号被送往执行机构。

执行机构接受控制指令、对被控对象施加作用的机构。也称为执行元件、执行器。例如，机械执行机构、电动执行机构、液压执行机构。

控制机构其动作可以改变进入对象的质量或能量的装置，例如给水阀门、空气挡板。

2．自动控制系统的分类

实际生产过程中采用的自动控制系统的类型是多种多样的，从不同的角度出发，可以进行不同的分类。

（1）按设定值变化的规律来分，有恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统。恒值是指设定值不随时间而变化。例如电厂锅炉水位、汽温控制系统，属于这一类型

（2）按系统的结构来分，有闭环控制系统、开环控制系统和复合控制系统。

闭环控制系统亦称反馈控制系统，这是一种最基本的控制系统。在闭环控制系统中。被控量信号以反馈方式送入调节器的输入端，作为不断引起控制作用的依据，而控制的目的是尽可能地减少被控量与其设定值之间的偏差，因此，信号是沿控制系统的闭合回路传递的。

如果系统中不存在被被控量的反馈回路，“调节器”
只是根据直接或间接反映扰动输入的信号来控制，例如前馈控制系统，这种控制系统被称为开环系统。

开关量控制，例如阀门的开、关，挡板的开、关、电机的启、停，一般称为顺序控制，但也有一些电厂将这类系统称为开环控制系统。

生产过程中，开环控制和闭环控制常常配合使用，组成复合控制系统，例如前馈、反馈控制系统。

（3）按控制系统闭环回路的数目来分，有单回路控制系统和多回路控制系统，例如机组负荷协调控制系统就是一种多回路控制系统。

（4）按系统特性分，有线性控制系统和非线性控制系统。

    所有各种类型的控制系统中，最基本、也是目前热工生产达程中用得比较广泛的，是线性闭环、恒值控制系统。

主要的热工对象特性

    对象特性可以用静态特性和动态特性来描述。静态特性描述的是对象平衡时输出与输入之间的关系，而动态特性是描述对象动态变化过程中输出与输入之间的关系。分析被控对象的动态、静态特性有利于设计性能优良的控制系统。对象特性可以通过理论计算、试验方法获得。后面各节在对系统进行分析时，将对某些对象的对象特性进行分析。

跟踪和无扰动切换

自动调节系统通常可以有两种或多种运行方式，例如手动、自动方式；采用DCS后，为了实现最优的控制性能和实现全程自动控制，对于同一个被控量，可能有多种控制方案。当进行方式切换或方案切换时，应该是无扰动的。为了实现无扰动切换，就必须采用跟踪技术。关于WDPF系统的跟踪方法，可参见WDPF讲义。本讲义对一些重要的跟踪在介绍有关系统时也将进行分析。

提高CCS可靠性及控制性能的措施

       （1）为了提高测量信号的可靠性，除了在计算机硬件上采取必要措施（如提高转换精度、采用抗干扰措施等）外，还用软件对测量进行处理。例如（质量检查、双测量处理、三测量处理）

       （2）MRE ，切手动。在出现影响投入自动的信号后，为了安全起见，应将系统强切到手动方式。

       （3）PLW ，优先降。当出现某些异常或特殊情况时，将不再采用正常的控制信号，而是自动地降低控制输出。

         （4）PRA，
优先增。与PLW相似，但，是增加控制输出。

         （5）BI，   闭锁增。负荷协调控制系统中采用的一种功能。当某一被调量，例如燃料量，跟不上燃料量需求指令的变化，且差距越来越大时，则闭锁机组负荷指令的增加。详细描述请参见负荷协调控制系统一节。

         （6）BD ，
闭锁减。与BI相反。

       （7）RU、RD，
迫升/迫降。负荷协调控制系统在出现异常时的一种升/降负荷的行为。

在线投稿   投稿信箱：e@ep18.cn 请赐稿件