自动控制系统的过渡过程2

调节器及基本调节规律
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。
1、常用的基本调节规律有： 比例（P)、积分（I）、微分（D）。
调节器及基本调节规律
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
过渡过程的指标
①衰减比（n）：它是衡量系统稳定程度的指标。 有n>1;n=1和n<1三种情况。一般希望n在4-10范围 内较为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ想。 ②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。 ③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。 ④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。 ⑤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。
自动控制系统的过渡过程
热工测量与自动控制
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。
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。
de C TD dt
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。
1 de C K P (e edt TD ) TI dt

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。
C K I
1 edt 或 C edt TI
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：
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：
C K P e
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：
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KP、积分时间TI、微 分时间TD 。
调节器及基本调节规律
各种控制作用过渡过程的比较
第二节 调节器及基本调节规律
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。
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。