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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,*,1.1,自动控制系统的组成及其质量指标,自动控制系统组成、方框图及常用术语,重点,自动控制系统的分类,自动控制系统的质量指标,重点,1.1.1,自动,控,控制,系,系统,组,组成,、,、方,框,框图,组成,受控,对,对象,（,（过,程,程）,：,：工作,的,的机,器,器、,装,装备,或,或生,产,产过,程,程等,，,，从,传,传感,器,器到,执,执行,器,器之,间,间,被控,量,量（,热,热工,参,参数,、,、被,控,控参,数,数）,：,：表征,其,其工,作,作状,态,态的,物,物理,量,量如,T,P,湿度,流量,液位,传感,器,器（,测,测量,变,变送,）,）：对被,控,控量,进,进行,测,测量,（,（转,换,换成,标,标准,信,信号,）,）的,装,装置,，,，成,比,比例,地,地转,变,变其,他,他物,理,理量,控制,器,器（,调,调节,器,器）,：,：把测,定,定值,和,和设,定,定值,进,进行,比,比较,的,的装,置,置,执行,器,器（,调,调节,阀,阀）,：,：把调,节,节器,的,的指,令,令成,比,比例,地,地转,换,换为,直,直线,或,或角,位,位移,地,地装,置,置,自动,控,控制,系,系统,：,：受控,对,对象,和,和控,制,制装,置,置的,总,总体,，,，由,控,控制,对,对象,和,和自,动,动控,制,制设,备,备组,成,成,1,一温,度,度传,感,感器,2,一热,水,水加,热,热器,3,一温,度,度控,制,制器,4,一电,动,动二,通,通阀,q,a,一外,侵,侵热,量,量,a,一室,内,内温,度,度,b,一室,外,外温,度,度,c,一送,风,风温,度,度,图,1-1,室温,自,自动,控,控制,系,系统,为了,研,研究,自,自动,控,控制,系,系统,组,组成,环,环节,之,之间,的,的相,互,互影,响,响和,信,信号,联,联系,，,，通,常,常使,用,用自,动,动控,制,制系,统,统方,框,框图,来,来表,示,示自,动,动控,制,制系,统,统。,自动,控,控制,系,系统,的,的方,框,框图,控制,器,器：,执行,器,器：,被控,对,对象,：,：从,传,传感,器,器到,调,调节,阀,阀之,间,间的,管,管道,设,设备,传感,器,器：,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,方框,图,图的,画,画法,每个,方,方框,表,表示,组,组成,该,该系,统,统的,一,一个,环,环节,两个,方,方框,之,之间,一,一条,带,带有,箭,箭头,的,的连,线,线表,示,示其,相,相互,关,关系,，,，不,表,表示,方,方框,之,之间,的,的物,料,料联,系,系,每个,方,方框,都,都有,一,一个,输,输入,信,信号,和,和一,个,个输,出,出信,号,号,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,+,干扰,液位,控,控制,器,器,储罐,HT,HC,差压,变,变送,器,器,液位,调,调节,器,器,执行,器,器,控制器,执行器,被控对象,传感器,x,(,t,),e,(,t,),u,(,t,),q,(,t,),y,(,t,),z,(,t,),干扰,图,1-2,室温,自,自动,控,控制,系,系统,框,框图,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,干扰,作,作用,通,通过,干,干扰,通,通道,影,影响,被,被控,参,参数,，,，而,控,控制,作,作用,通,通过,控,控制,通,通道,影,影响,被,被控,参,参数,。,。,系统,中,中信,号,号沿,箭,箭头,方,方向,前,前进,，,，最,后,后又,回,回到,原,原来,的,的起,点,点，,形,形成,一,一个,闭,闭合,回,回路,，,，这,种,种系,统,统叫,闭,闭环,系,系统,。,。,在闭,环,环系,统,统中,，,，系,统,统的,输,输出,信,信号,为,为,被,被控,参,参数,，,，它,通,通过,传,传感,器,器这,个,个环,节,节再,返,返回,到,到系,统,统的,输,输入,端,端，,与,与给,定,定值,比,比较,，,，,这,这种,将,将系,统,统的,输,输出,信,信号,引,引回,到,到输,入,入端,的,的过,程,程叫,反,反馈,。,。,被测,输,输出,信,信号,减,减弱,输,输入,信,信号,的,的反,馈,馈，,称,称为,负,负反,馈,馈；,反,反之,称,称正,反,反馈,。,。,控制器,执行器,被控对象,传感器,G,e,(,t,),p,(,t,),q,(,t,),a,z,干扰,负反,馈,馈控,制,制具,有,有自,动,动修,正,正被,控,控参,数,数偏,离,离给,定,定值,的,的能,力,力，,控,控制,精,精度,高,高，,适,适应,面,面广,，,，是,基,基本,的,的控,制,制系,统,统。,负,负反,馈,馈控,制,制系,统,统的工作,原,原理是：当干,扰,扰作用,发,发生,后,后，被控,参,参数,偏,偏离给,定,定值，这,种,种变化被,传,传感器测,出,出,并,并送到,控,控制器的,比,比较环节,与,与给定值,比,比较，得,出,出偏差,，,，偏差输,入,入到控制,器,器中，经,过,过控制器,加,加工运算,，,，输出一,个,个和偏差,成,成一定关,系,系的控制,量,量,，,，去调节,执,执行机构,，,，改变输,入,入到控制,对,对象中的,能,能量,，,，克,服,服干扰造,成,成的影响,，,，使被控,参,参数又趋,于,于给定值,。,。可见，,负,负反馈控,制,制的实质是以偏差,克,克服偏差,的,的控制过,程,程。自动,控,控制系统,的,的基本功能是信号的,测,测量、变,送,送、比较,和,和加工。,1.1.2,自动控制,系,系统的分,类,类,若按给定,值,值的给定,变,变化规律,来,来分,定值控制,系,系统,将被控制,量,量保持在,某,某一定值,或,或很小的,范,范围中的,控,控制系统,程序控制,系,系统,被控量的,给,给定值按,预,预定的时,间,间程序而,变,变化的控,制,制系统,随动控制,系,系统,被控量的,给,给定值随,时,时间任意,地,地变化的,控,控制系统,若按控制,动,动作与时,间,间的关系,来,来分,连续控制,系,系统,断续控制,系,系统,如按控制,器,器使用的,能,能源种类,分,分,气动控制,系,系统,液动控制,系,系统,电动控制,系,系统,若按控制,器,器的控制,规,规律分,双位控制,系,系统,比例控制,系,系统,比例积分,控,控制系统,比例微分,控,控制系统,比例积分,微,微分控制,系,系统,按系统的,结,结构特点,分,分类,反馈控制,系,系统,前馈控制,系,系统,前馈反,馈,馈控制系,统,统,1.1.3,自动控制,系,系统的质,量,量指标,基本概念,自动化领,域,域内，把,被,被控参数,不,不随时间,而,而变化的,平,平衡状态,称,称为系统,的,的静态,把被控参,数,数随时间,而,而变化的,不,不平衡状,态,态称为系,统,统的动态,。,。双位控,制,制系统,阶跃干扰,典型干扰,作,作用,图,13,阶跃干扰,作,作用,一、自动,控,控制系统,的,的过渡过,程,程,自动控制,系,系统在干,扰,扰和控制,的,的共同作,用,用下，从,一,一个稳定,状,状态变化,到,到另一个,稳,稳定状态,期,期间被控,参,参数随时,间,间的变化,过,过程称为,自,自动控制,系,系统的过渡过程。自动控,制,制系统过,渡,渡过程也,就,就是系统,的,的动态特,性,性，它包,括,括静态和动态。研究过,渡,渡过程的,目,目的就是,为,为了研究,控,控制系统,的,的品质。,系统的静,态,态和动态,静态：输入不变,，,，调节系,统,统在调节,器,器的自动,调,调节作用,下,下，被调,量,量不再随,时,时间变化,的,的平衡状,态,态,动态：被调量随,时,时间变化,，,，系统处,于,于不平衡,状,状态,一个运,行,行的系,统,统，时,时,时刻刻,都,都有扰,动,动作用,于,于对象,，,，被调,量,量偏离,设,设定值,，,，重点,应,应研究,系,系统和,环,环节的,动,动态特,性,性上。,定值控,制,制系统,受,受到阶,跃,跃干扰,后,后，过,渡,渡过程,有,有四种,基,基本形,式,式,a),发散振,荡,荡过程,b),等幅振,蔼,蔼过程,c),衰减振,荡,荡过程,d),单调衰,减,减过程,图,14,过渡过,程,程的基,本,本形式,发散振,荡,荡,等幅振,荡,荡,最大偏差,给定值,余差,tp,ts,衰减振,荡,荡(1),衰减振,荡,荡(2),（单调,过,过程）,无,无振荡,过,过程,图,1-5,自动控,制,制系统,受,受到阶,跃,跃干扰,后,后,衰减振,荡,荡过程,质,质量指,标,标,余差（,e,）：系统过,渡,渡过程,终,终了时,给,给定值,与,与被控,参,参数稳,定,定值之,差,差,最大偏,差,差（,A）,：被控,参,参数第,一,一个波,的,的峰值,与,与给定,值,值的差,衰减比（,n）：,振荡过,程,程的第,一,一个波,的,的振幅,与,与第二,个,个波的,振,振幅之,比,比,衰减率（,f,）：,经过一,个,个周期,后,后，波,动,动幅度,衰,衰减的,百,百分比,控制（,过,过渡过,程,程）时,间,间（,t,s,）,：系统,过,过渡过,程,程曲线,进,进入新,的,的稳定,值,值的5%或2%范围,内,内所需,的,的时间,峰值时,间,间（,t,p,）,：系统,过,过渡过,程,程曲线,到,到达第,一,一个峰,值,值所需,的,的时间,，,，反映,系,系统响,应,应的灵,敏,敏程度,二、自,动,动控制,系,系统的,质,质量指,标,标,余差（,e,）：系统过,渡,渡过程,终,终了时,给,给定值,与,与被控,参,参数稳,定,定值之,差,差,最大偏,差,差（,A）,：被控,参,参数第,一,一个波,的,的峰值,与,与给定,值,值的差,二、自,动,动控制,系,系统的,质,质量指,标,标,最大偏差,给定值,余差,衰减振,荡,荡的品,质,质指标,衰减比（,n）：,振荡过,程,程的第,一,一个波,的,的振幅,与,与第二,个,个波的,振,振幅之,比,比,衰减率（,f,）：,经过一,个,个周期,后,后，波,动,动幅度,衰,衰减的,百,百分比,给定值,衰减振,荡,荡的品,质,质指标,y2,y1,控制（,过,过渡过,程,程）时,间,间（,t,s,）,：系统,过,过渡过,程,程曲线,进,进入新,的,的稳定,值,值的5%或2%范围,内,内所需,的,的时间,峰值时,间,间（,t,p,）,：系统,过,过渡过,程,程曲线,到,到达第,一,一个峰,值,值所需,的,的时间,，,，反映,系,系统响,应,应的灵,敏,敏程度,给定值,tp,衰减振,荡,荡的品,质,质指标,ts,余差,2%或5%,等幅振,荡,荡的品,质,质指标,过渡时,间,间？,？,？,峰值时,间,间？,？,？,衰减率,衰减比,发散振,荡,荡的品,质,质指标,过渡时,间,间？,？,？,峰值时,间,间？,？,？,对控制,系,系统的,性,性能要,求,求,稳：动态过,程,程的振,荡,荡倾向,和,和系统,重,重新恢,复,复平衡,工,工作状,态,态的能,力,力,过程2,过程1,系统过,渡,渡到新,的,的平衡,工,工作状,态,态后或,系,系统受,到,到扰动,后,后重新,恢,恢复平,衡,衡后，,最,最终保,持,持的精,度,度，反,映,映了动,态,态后期,的,的性能,准：,过程2,过程1,快：,动态过,程,程进行,的,的时间,长,长短，,过,过程时,间,间持续,很,很长，,将,将使系,统,统长时,间,间出现,大,大偏差,，,，同时,也,也说明,系,系统响,应,应很迟,钝,钝，难,以,以复现,快,快速变,化,化的信,号,号,过程2,过程1,小节,自动控,制,制研究,的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