自动控制系统的过渡过程2

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热工测量与自动控制,自动控制系统的过渡过程,静态与动态,一、静态：受控参数（控制信号）相对稳定在允许的范围内，整个系统处于稳定平衡的状态。受控过程没有因受到干扰的影响而改变原来的状态。,二、受控过程在干扰的作用下，受控参数发生变化，偏离了原来的静态值，控制系统进入控制调整状态，经过一段时间，受控过程形成新的平衡。,动态过程曲线,当对象受到阶跃干扰时，受控参数的动态变化过程：,（,a,）非震荡单调过程；（,b,）收敛震荡过程；（,c,）等幅震荡过程；,(d),发散震荡过程,闭环控制系统的过渡过程,一个控制系统在外界干扰作用下，从原有稳定状态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。控制系统的过渡过程是衡量控制系统品质优劣的重要依据。,对控制系统性能的要求概括为三方面：,稳，准，快,稳定性（稳）：,控制系统运行的必要条件，不稳定的系统是不能工作的,动态性能（快）：,系统动态响应的快速性，系统的过渡过程越短越好,稳态性能（准）：,过渡过程结束，到达稳态后系统的控制精度的度量,稳定性,系统在受到扰动作用后自动返回原来的平衡状态的能力,。如果系统受到扰动作用（系统内或系统外）后，能自动返回到原来的平衡状态，则该系统是稳定的。稳定系统的数学特征是其输出量具有非发散性；反之，系统是不稳定系统。,动态性能,当系统受到外部扰动的影响或者参考输入发生变化时，被控量会随之发生变化，经过一段时间，被控量恢复到原来的平衡状态或到达一个新的给定状态，称这一过程为过渡过程,稳态误差,指稳定系统在完成过渡过程后的稳态输出偏离希望值的程度。,开环控制系统的稳态误差通常与系统的增益或放大倍数有关，而反馈控制系统（闭环系统）的控制精度主要取决于它的反馈深度。,稳态误差越小，系统的精度越高,，它由系统的稳态响应反映出来。,过渡过程的指标,过渡过程的质量指标包括衰减比（,B/B),、余差,(C),、最大偏差,(A),、过渡过程时间和振荡周期,衰减比（,n,）：它是衡量系统稳定程度的指标。有,n1;n=1,和,n1,三种情况。一般希望,n,在,4-10,范围内较为理想。,最大偏差,A,：它是描述被控变量偏离设定值最大程度的指标。,余差,C:,它是控制系统过渡过程结束时，被控变量的新稳态值与设定值之间的偏差。,过渡时间：指被控变量从原有稳态值到新稳态值的,5%,或,3%,所需时间。,振荡周期：过渡过程同向两波峰之间的时间间隔。在衰减比相同时，周期与过渡时间成正比。,过渡过程的指标,调节器是自动控制系统的重要组成部分。它将生产过程被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差，根据偏差的正负、大小和变化趋势，按照一定的运算规律输出控制信号，送往执行器，实现对生产过程的自动控制。,调节器及基本调节规律,1,、常用的基本调节规律有：,比例（,P),、积分（,I,）、微分（,D,）。,1.1,比例控制（,P,）,它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入变化量成比例。起数学表达式为：,从该表达式看出：比例控制克服偏差及时、有力。要使调节器有输出就必须要有偏差存在，因此比例控制始终是有偏差存在的。,调节器及基本调节规律,1.2,积分控制（,I,）,它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入偏差随时间的积分成正比，数学表达式为：,或,从该表达式看出：其输出信号的大小，不仅与偏差的大小有关，还与偏差存在的时间长短有关。所以，积分控制是一种没有偏差的控制（理想情况下）。,调节器及基本调节规律,1.3,微分控制（,D,）,它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入偏差随时间的微分成正比，数学表达式为：,从该表达式看出：其输出信号的大小，只与偏差变化的速度有关，而与偏差的大小无关。当偏差很大而无变化时，该调节器的输出也为零。,调节器及基本调节规律,1.4,几种基本控制规律的组合,PID,根据实际情况，把三种基本控制规律进行适当组合，可以得到更好的控制效果。,这种组合控制规律称为比例积分微分控制（,PID),。这里有三个可以调整的参数：放大倍数,K,P,、积分时间,T,I,、微分时间,T,D,。,调节器及基本调节规律,调节器及基本调节规律,各种控制作用过渡过程的比较,1.5 PID,调节器的应用,PID,调节器综合了各种控制规律的优点，具有较好的控制性能，应用范围广。,各种化工过程常用的控制规律如下：,液位：一般控制要求不高，用,P,或,PI,控制作用。,流量：一般用,PI,控制作用。,压力：用,P,或,PI,控制作用。,温度：用,PID,控制作用。,第二节 调节器及基本调节规律,