热工过程自动控制 课件ch01

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1、热工过程自动控制热工过程自动控制授课教师: 吕凤Email: 目的与任务目的与任务v 热工过程自动控制是热能与动力工程本科生必修的学科基热工过程自动控制是热能与动力工程本科生必修的学科基础教育课，以础教育课，以能源动力系统能源动力系统为背景，介绍为背景，介绍自动控制的基本自动控制的基本原理原理，详细讨论了在能源动力系统控制中占有统治地位的，详细讨论了在能源动力系统控制中占有统治地位的PID控制的分析、整定方法控制的分析、整定方法。介绍了。介绍了高度自动化的大型火高度自动化的大型火电组的主要控制系统电组的主要控制系统。v 该门课应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的该门课应使学生全面系统地掌握

2、自动控制技术领域的基本基本概念、基本规律和基本分析与设计方法概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题分析和解决有关自动控制实际问题的能力。的能力。 北京理工大学珠海学院北京理工大学珠海学院参考资料参考资料选用教材:杨献勇主编，热工过程自动控制，清华大学出版社.参考教材:1 丁柯柯主编. 热工过程自动调节，中国电力出版社.2 边立秀，周俊霞编著.热工控制系统,中国电力出版社. 上课时间上课时间: 星期一星期一,1-2节节;

3、 星期四星期四,3-4节节 课程安排课程安排章节及名称章节及名称学时学时第第1章热工过程自动控制概述章热工过程自动控制概述2第第2章章 自动控制系统的数学描述自动控制系统的数学描述 6第第3章系统分析章系统分析 8第第4章章 热工过程自动调节系统的分析和整定热工过程自动调节系统的分析和整定 8第第5章火力发电厂大型单元机组自动控制系统章火力发电厂大型单元机组自动控制系统 16自动控制基础实验自动控制基础实验444考核方式考核方式v 考核性质：考试课，百分制考核性质：考试课，百分制v 考核形式：闭卷、笔试考核形式：闭卷、笔试v 考试用时：期末考试用时：期末120 分钟分钟v 考核模式：二段制模式

4、考核模式：二段制模式v 成绩评定方法：成绩评定方法： 期末总评成绩平时成绩期末总评成绩平时成绩30+实实验成绩验成绩 5%+期末成绩期末成绩65v 补考方法：补考方法： 总评成绩低于总评成绩低于60 分的学生，须参加学校统分的学生，须参加学校统一组织的补考。一组织的补考。v 补考总成绩平时成绩补考总成绩平时成绩30+实验成绩实验成绩 5%+补考补考成绩成绩65I.前期控制(Early ControlEarly Control)(1400B.C. - 1900)(0) 中国，埃及和巴比伦出现自动计中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶时漏壶(1400B.C. 1100B.C.)。孙武著孙武著孙子兵法

5、孙子兵法(600B.C.)(1) 秦昭王时，秦昭王时，李冰李冰主持修筑都江堰体现的系主持修筑都江堰体现的系统观念和实践统观念和实践(300B.C.)西汉漏壶自动控制的发展自动控制的发展(3) 中国中国张衡张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年年)(2) 亚历山大的亚历山大的希罗希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置发明开闭庙门和分发圣水等自动装置(100年年)绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展(4) 中国中国马钧马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(235年年)(5) 中国明代中国明代

6、宋应星宋应星所著天工开物所著天工开物记载有程序控制思想记载有程序控制思想(CNC)的提花织的提花织机结构图机结构图(1637年年)绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展(6) 英国英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年年)(7) 英国英国J. C. Maxwell发表发表“论调速器论调速器”(On Governors)论文论文(1868年年)自动控制的发展自动控制的发展II.II.经典控制前期经典控制前期( (The Pre-classical Period)The Pre-classical Period)(1900-1935(1900-1

7、935) )(1) 美国福特美国福特(Ford Motor)汽车公司汽车公司建成最早的汽车装配流水线建成最早的汽车装配流水线(1913)(2) 美国美国N. Minorsky研制出用于船研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出舶驾驶的伺服结构，提出PID控制控制方法方法(1922)(3) 美国美国MIT的的Vannevar Bush研制成第一台大型模拟计算机研制成第一台大型模拟计算机(Differential Analyzer)(1928)V. Bush绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展(4) 美国美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法提出放大器性能的负反馈方法(Negative F

8、eedback Amplifier) (1927)H. S. Black绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展(5) 自动控制的基础为闭环控制。自动控制的基础为闭环控制。闭环控制系统的结构框图：闭环控制系统的结构框图：绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展III. 经典控制(Classical ControlClassical Control)(1935-1950)(1) 美国贝尔实验室的美国贝尔实验室的H. Bode(1938)，以及以及Nyquist(1940)提出频率响应法提出频率响应法(2) 美国美国Taylor仪器公司的仪器公司的J. G. Ziegler和和N. B. Nichol

9、s提出提出PID参数的最佳调整法参数的最佳调整法(1942)(3) 美国美国MIT的的N. Wiener研究随机过程的预测研究随机过程的预测(1942)，提出，提出Wiener滤滤波理论波理论(1942)，发表控制论，发表控制论(Cybernetics)一书一书(1948)，标志着控，标志着控制论学科的诞生。制论学科的诞生。N.B. NicholsN. WienerN. Wiener, shown here in 1954 with Yuk Wing Lee (left) and Amar G. Bose, discussing an aspect of statistical communi

10、cation theory绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展1.2 1.2 现代控制理论现代控制理论 60-7060-70年代形成年代形成 MIMOMIMO系统系统 基于基于: : 冷战时期空间技术，计算机技术冷战时期空间技术，计算机技术 目标目标: : 最优控制最优控制 基本方法基本方法: : 状态方程状态方程 （时域）（时域）1.3 1.3 智能控制技术智能控制技术 9090年代开始发展，主要是基于年代开始发展，主要是基于专家系统、模糊专家系统、模糊 控制和神经网络控制和神经网络等智能领域的控制技术等智能领域的控制技术1.4 1.4 正在发展的各个领域正在发展的各个领域 近年来，现代控

11、制理论的进展主要集中于近年来，现代控制理论的进展主要集中于自适应自适应控制、大系统理论控制、大系统理论、H H鲁棒控制、非线性控制鲁棒控制、非线性控制( (微分几微分几何，混沌，变结构何，混沌，变结构) ) 及相关课题。及相关课题。(1) 世界第一颗人造地球卫星世界第一颗人造地球卫星(Sputnik)由苏联发射成功由苏联发射成功(1957)Sputnik 1 was the first artificial satellite launched into space 1957. Laika. Sputnik 2绪论绪论-自动控制的发展自动控制的发展(2) 美国美国George Devol研制出