建筑物自动控制系统共29页
第六章自动控制原理自动控制系统的校正
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二、微分控制（D调节器）
具有微分控制作用的控制器称为微分控制器，其传递 函数为： Gc(s)=ds
d 输入偏差与输出控制信号的关系为： (t ) d m e(t ) dt
微分规律作用下输出信号与输入偏差的变化率成正比，
因此微分调节器能够根据偏差的变化趋势去产生相应的控
2013年6月8日星期六
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对于这个系统采用串联校正方式，目的是
使其开环增益保持不变，而相角裕量增大。 如果采用一个校正装置，其对数幅频特性 和相频特性如图虚线所示．将其串联进去，幅 频特性和相频特性在 c 附近发生改变。利用其 相角超前的特点，使系统的相角裕量增大，达 到校正系统，满足给定性能指标的目的．
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KD Gc ( s) K P (1 s) KP
由伯德图可以看到，随
着频率的增大，比例微分
（PD）控制器的输出幅值 增大、相位超前。
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反映信号的变化率（即变化趋势）的“预 报”作用，在偏差信号变化前给出校正信号，防止系统过大 地偏离期望值和出现剧烈振荡的倾向，有效地增强系统的相 对稳定性，而比例部分则保证了在偏差恒定时的控制作用。 可见，比例—微分控制同时具有比例控制和微分控制的优 点，可以根据偏差的实际大小与变化趋势给出恰当的控制作 用。
控制系统的校正实质上就是根据系统性能 指标的要求和系统的原有部分，求出校正装置的 结构及其参数，目前对输出反馈系统来说有两种 校正方法：分析法和希望特性法。
2013年6月8日星期六
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① 分析法：
基本思想：针对系统的性能指标要求和系统的原有部分开环 传递函数G0(s)进行分析，首先看一看是否需要校正，如需 要则根据经验确定校正方式，预选一个校正装置Gc(s)，然 后检验性能指标是否满足要求，如不满足，则需要改变校正 装置的参数或校正方式，直到校正后的系统满足性能指标为 止。 因此，分析法实质上是一种试探法，如果设计人员具 有一定的实践经验，不需要多次试探就可以设计出较高性能 的控制系统。 步骤：选择一种校正装置，分析是否满足要求→再选择→再 分析。
过程控制系统单回路控制系统
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2.1.2开环控制系统与闭环控制系统 ➢开环控制系统/Open-loop control system
8/8/2024
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2.1.3 闭环控制系统的组成和基本环 节
1-给定环节(Set Point)；2-比较环节(Comparator)；3-校正
环节(Adjustor)；4-放大环节(Amplifier)；
5-执行机构(Actuator)；6-被控对象(Plant)；7-检测装置
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近20年来，随着计算机技术的发展，已将计算机用于过程控 制系统，称之为计算机过程控制系统。计算机过程控制是当 代大型机械设备自动化控制的基本形式。
➢计算机过程控制系统/Computer Process control system
计算机过程控制系统主要由 被控对象、 传感变 送器 、计算机装置和 执行机构四部分组成。
不失一般性，设系统的单位阶跃响应如图：(BP15~16)
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综上所述，对于稳定的系统，对于一个有界的输入，当时 间趋于无穷大时，微分方程的全解将趋于一个稳态的函数，使 系统达到一个新的平衡状态。工程上称为进入稳态过程。
系统达到稳态过程之前的过程称为瞬态过程。瞬态分析是 分析瞬态过程中输出响应的各种运动特性。理论上说，只有当 时间趋于无穷大时，才进入稳态过程，但这在工程上显然是无 法进行的。在工程上只讨论输入作用加入一段时间里的瞬态过 程，在这段时间里，反映了主要的瞬态性能指标。
《自动控制原理》第2章 自动控制系统的数学模型
2020年2月4日
EXIT
第2章第3页
另一个原因：许多表面上看来似乎毫无共同之 处的控制系统，其运动规律可能完全一样，可以 用一个运动方程来表示，我们可以不单独地去研 究具体系统而只分析其数学表达式，即可知其变 量间的关系，这种关系可代表数学表达式相同的 任何系统，因此需建立控制系统的数学模型。
比如机械平移系统和RLC电路就可以用同一 个数学表达式分析，具有相同的数学模型（可以 进行仿真研究）。
（2）根据各元件在工作过程中所遵循的物理或化学定律，按工 作条件忽略一些次要因素，并考虑相邻元件的彼此影响，列出微分 方程。常用的定律有：电路系统的基尔霍夫定律、力学系统的牛顿 定律和热力学定律等等。
（3）消去中间变量后得到描述输出量与输入量（包括扰动量） 关系的微分方程，即元件的数学模型。
注：通常将微分方程写成标准形式，即将与输 入量有关的各项写在方程的右边，与输出量有 关的各项写在方程的左边。方程两边各导数项 均按降阶顺序排列。
2020年2月4日
EXIT
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2.建立步骤 ① 按系统数学模型的建立方法，列出系统各个部分的微分 方程。 ② 确定系统的工作点，并分别求出工作点处各变量的工作 状态。 ③ 对存在的非线性函数，检验是否符合线性化的条件，若 符合就进行线性化处理。 ④ 将其余线性方程，按增量形式处理，其原则为：对变量 直接用增量形式写出；对常量因其增量为零，故消去此项。 ⑤ 联立所有增量化方程，消去中间变量，最后得只含有系 统总输入和总输出增量的线性化方程。
exit2020年2月18日exit2020年2月18日2121控制系统微分方程的建立控制系统微分方程的建立2222非线性系统微分方程的线性化非线性系统微分方程的线性化2323传递函数传递函数2424控制系统的结构图及其等效变换控制系统的结构图及其等效变换2525自动控制系统的传递函数自动控制系统的传递函数2626信号流图信号流图2727脉冲响应函数脉冲响应函数exit2020年2月18日数学模型1
自动控制原理课后习题答案
自动控制原理课后习题答案(总26页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章引论1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。
答：自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。
控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。
如下图所示为自动控制系统的基本组成。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。
此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。
开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。
闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。
闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。
1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。
答：自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。
对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。
对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。
快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。
在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。
准确性用稳态误差来衡量。
在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。
江森自控楼宇自动化控制说明书教材
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第一节 硬件使用
二、硬件设置
1、地址－－－Address List
Range 0 Class Bus Supervisor Devices NAE on FC Bus, or FEC/VMA on SA Bus
1
2 ~ 3 4 ~ 127 128 ~ 254 198 199 200 ~ 203 255
24
第一节 硬件使用
三、网络结构
1、SA BUS（规则）
A) B) C) D) Only 1 segment Up to 10 devices Max 3,65m Max 1,52m between an NS network sensor and the bus supervisor 例外情况： 1、不支持Repeater。 2、由于Supervisor的供电限制，最多有4个NS Sensor。
第一节 硬件使用
一、外观
9、显示器（如有）
Integral 或者 Stand-alone
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第一节 硬件使用
二、硬件设置
1、地址
Network sensors can have one of five addresses: 199~203 Only on SA Bus
间断的地址设 置会降低令牌 的传递速度， 采用连续的地 址将得到最佳 的性能。
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第一节 硬件使用
三、网络结构
1、SA BUS（拓扑结构与终端电阻的位置）
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第一节 硬件使用
三、网络结构
1、SA BUS（拓扑结构与终端电阻的位置）
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第一节 硬件使用
三、网络结构
1、SA BUS（拓扑结构与终端电阻的位置）
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自动控制原理试卷习题
自动控制 (A )试卷一、系统结构如图所示，u1为输入， u2为输出，试求1．求网络的传递函数G(s)=U1(s)/U2(s)讨论元件R1，R2，C1，C2参数的选择对系统的稳定性是否有影响。
（15分）2二、图示系统，试求， 2． 当输入r(t)=0，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差ess; 3． 当输入r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差ess; 4．若要减小稳态误差，则应如何调整K1，K2？（15分）三．已知单位负反馈系统的开环传递函数为.) ())(()(1Tss 1s12sKsG2+++=试确定当闭环系统稳定时，T，K应满足的条件。
（15分）四、已知系统的结构图如图所示，5．画出当∞→:K变化时，系统的根轨迹图；6．用根轨迹法确定，使系统具有阻尼比50.=ζ时，K 的取值及闭环极点（共轭复根）。
（15分）五、已知最小相位系统的对数幅频特性渐近特性曲线，1.试求系统的开环传递函数G （s ）;2.求出系统的相角裕量γ;3．判断闭环系统的稳定性。
（15分） 六、设单位反馈系统的开环传递函数如下，2s 158s -+=)()(s H s G 7． 试画出系统的乃奎斯特曲线;8．用乃氏判据判断系统的稳定性（15分） 七、已知单位反馈系统的开环传递函数为1)s(2s 4G +=)(s使设计一串联滞后校正装置，使系统的相角裕量040≥γ，幅值裕量10db K g≥，并保持原有的开环增益值。
（10分）自动控制理论B9． 试求图示系统的输出z 变换C(z).（20分）(b)(a)二.闭环离散系统如图所示，其中采样周期T =1s ，（20分）a) 试求系统的开环脉冲传递函数G(z); b) 求系统的闭环脉冲传递函数)z (Φ； c) 确定闭环系统稳定时K 的取值范围。
（注：()T22e z z )s 1(Z ,1z Tz )s 1(Z ,1z z )s1(Z αα--=+-=-=）三. 设单位反馈线性离散系统如图所示，其中T＝1秒，试求取在等速度输入信号r(t)=1作用下，能使给定系统成为最少拍系统的数字控制器的脉冲传递函数D(z)。
自动控制原理知识点归纳讲课文档
Kur (t)
G(s) Uc(s) K Ur (s) Ts 1
24 24
第24页，共109页。
典型环节的传递函数（续）
5.一阶微分环节：由一个比例环节和一个理想微分环
节构成。
G(s)s1 为时间常数
6.二阶振荡环节：
G
(s
)
T
2
s
2
1
2Ts
1
s2
n2 2 n s
n2
7. 时滞环节：具有纯时间延迟传递关系的环节。又叫延
2）最大动态偏差A和超调量σ
最大动态偏差A表示系统瞬间偏离给定值的最大程度； 超调量σ是第一个波振幅与最终稳态值y(∞)之比。
A = ymax - r y
y1 100%
y()
r
A y1
y3
C
Tp
T
y(∞)
TS
t
设定值为阶跃信号的响应曲线
14 第14页，共109页。
3）余差C
过渡过程结束后，被控参数的稳态值y(∞)与设定值 之间的残余偏差叫做余差，也称静差。是衡量控制系统 稳态准确性的指标。
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开环控制和闭环控制的优缺点比较
在开环系统中，系统的输出只受输入的控制，控制精 度和抑制干扰的特性都相对比较差，但是由于没有反馈 的作用，开环控制系统反应较快。
闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量 同期望值的偏差，对系统进行控制，可获得比较好的控制性 能，但是闭环控制系统由于反馈作用，一般有个调节过程， 动态响应相对较慢，如果参数设计不合理，可能使系统不稳 定而出现振荡。通常大多数重要的自动控制系统都采用闭环 控制方式。
30 30
第30页，共109页。
自动控制原理与系统PPT课件
号，经控制器成为合适的信号，输出给执行元件。
5.执行元件：驱动被控对象的环节。
6.控制对象(被调对象)：要求实现自动控制 的
机器设备或生产过程。
7.反馈环节：将输出量引出，再回送到控制 第17页/共30页
*元件排列从左至右，给定元件在最左端， 控 制对象在最右端。从左至右的通道称为顺馈通道， 或前向通道。将输出信号引回输入端的通道称为 反馈通道，或反馈回路。 （二）.系统中的各个量：
3.自动控制系统：自动控制系统是指由控制 装置与被控对象结合起来的，能够对被控对 象的
一些物理量进行自动控制的一个有机整体。
二、自动控制的应用：
锅炉设备的压力和温度自动保持恒定
数控机床按照预定的程序自动地切削工件
导弹发射与制导系统，自动地使导弹攻击 敌
方目标
无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞 行
§ 1-1 引言
一、基本概念： 1.控制：是使某些物理量按指定的规律变化
（包 括保持恒定），以保证生产的安全性， 经济性及 产品质量等要求的技术手段。
2.自动控制：就是在没有人直接参与的情况 下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、 目标要求等进行自动的调节与控制，使之达到 预期的状态或性能要求。
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起来的，能够对被控对象的一些物理量进行自动 控
制的一个有机整体。
（一）.硬件部分： 1.给定元件：调节给定信号，以调节输出量 的大
小。
2.检测元件：检测第1输6页出/共3量0页 的大小，并反馈到
3.比较环节：反馈信号与给定信号在此迭加，
信号的极性以“+”或“-”表示。极性相同为 正反馈，
极性相反为负反馈。
自动控制系统的频率特性法
2024年7月18日
EXIT
第5章第5页
③具有明确的物理意义，它可以通过实验的方法，借助频 率特性分析仪等测试手段直接求得元件或系统的频率特性， 建立数学模型作为分析与设计系统的依据，这对难于用理 论分析的方法去建立数学模型的系统尤其有利。
= K1 + K2 + ...+ Kn + Kc + K-c
s + p1 s + p2
(s + pn ) (s + jω) (s - jω)
对输出求拉氏反变换可得
2024年7月18日
EXIT
第5章第23页
c(t) (K1e p1t K 2e p2t K ne pnt ) (K ce jt K ce jt )
1+T 2ω2
可见，输出信号与输入信号是同频率的正弦函数， 但幅值与相位不同，输出滞后于输入。
2024年7月18日
EXIT
第5章第11页
lim
t
uo
t
Uim 1+T 2ω2
sin t
arctan T
Uo
sin(t
)
稳态输出与输入幅值比为：
A
1
1+T 2ω2
输出与输入相位差为：
输入信号为
ui(t)=Uisin t
A(ω)是幅频特性， 是相频特性
可推得一个十分重要的结论：系统的频率特性可由系统的传递函数 G（s）将jω代替其中的s而得到。由拉氏变换可知，传递函数的复变量s =σ+jω。当σ=0时，s = jω。所以G（jω）就是σ=0时的G（s）。即当传递 函数的复变量s用jω代替时，传递函数转变为频率特性，这就是求取频率 特性的解析法。
自动控制系统校正控制系统校正基本概念
✓滞后超前校正
相位超前效应,附加增益补偿衰减 高频衰减特性
增大了相位裕量和带宽 缩短瞬态晌应时间 系统对噪声更加敏感 改善稳态精度 带宽减小 快速响应 良好稳态精度
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超前校正
➢主要用于增大的稳定裕量
➢补偿超前校正网络本身的衰减 ✓附加的增益增量； ✓超前校正比滞后校正需要更大的增益； ✓系统的体积和重量越大，成本越高。
s(s 2)(s 5.4)
s(s 2)(s 5.4)
已知闭环极点 sd 2 j2 3
根轨迹作图规则9 pi (2 j2 3) (2 j2 3) p3 7.4 p3 3.4 很接近
➢滞后校正
系统的动态性能指标满足要求、而稳态性能达不到预 定指标时。
➢滞后－超前校正
控制系统的稳态性能和动态性能都达不到指标要求时。
! 试探方法 (通过重新配置零、极点，使闭环系 统根轨迹满足性能指标的要求。)
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超前校正
设单位反馈系统的开环传递函数为
G(s) 4 s(s 2)
试设计串联校正装置，满足下列性能指标：
C2
K2
Gc (s)
Ts 1
Ts 1
阻容网络
R1 R2 R2
,T
R2C2
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滞后-超前校正网络
无源阻容网络
机械网络
R1 R2
R2
T1 R1C1 T2 R2C2
K1 K2
K2
T1
C1 K1
T2
C2 K2
G
c
(s)
(T1s 1)(T2s 1)
T1T2s2 (T1 T2 )s
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自控原理自动控制系统的性能分析PPT课件
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上式表明，高阶系统的σp随着γ的增大而 减小，调节时间ts随γ的增大也减小，且随ωc， 增大而减小。
由上面对二阶系统和高阶系统的分析可知， 系统的开环频率特性反映了系统的闭环响应特 性。对于最小相位系统，由于开环幅频特性与 相频特性有确定的关系，因此相角裕度取决于 系统开环对数幅频特性的形状，但开环对数幅 频特性中频段(零分贝频率附近的区段)的形状， 对相角裕量影响最大，所以闭环系统的动态性 能主要取决于开环对数幅频特性的中频段。
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(4) 频 带 ωb ： 当 ω 增 加 时 ， MB(ω) 下 降 到 0.707M0时的频率，它也反映了系统的响应速度， ωb越大, 表明能通过较高频率的信号，系统响应速 度越快。
2. 利用频域指标估算时域指标 对于典型二阶系统，其闭环传递函数为
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上式表明，对于二阶系统，在0≤ξ≤0.707时，频率特 性出现谐振峰值Mr。Mr可表征阻尼系数ξ，反映系统的稳 定性，也能反映系统的快速性(ts≈3/ξωn)。
11SF使用说明书V1 0北大青鸟
目 录第一章控制器的特点 (3)第二章控制器特性 (4)2.1控制器组成 (4)2.2型号的组成及其代表意义 (4)2.3控制器结构 (4)2.4技术特性 (6)2.5执行标准 (6)第三章控制器主要功能 (7)第四章安装调试步骤 (8)4.1系统设计要求 (8)4.2电池连接方法 (8)4.3现场调试 (8)第五章报警显示说明 (9)5.1控制器正常监视状态 (9)5.2控制器报火警 (9)5.3控制器联动输出 (9)5.4控制器报故障 (10)5.5控制器报屏蔽 (11)5.6控制器声光指示 (11)第六章控制器操作 (12)6.1查询操作 (15)6.1.1 查询注册地址 (15)6.1.2 查询联动编程 (15)6.1.3 查询总线盘地址对应关系 (16)6.1.4 查询历史记录 (16)6.2设置操作 (17)6.2.1 设置时间 (17)6.2.2 部件屏蔽 (17)6.2.3 开关打印机 (18)6.2.4 打印信息 (18)6.2.5 自动登记操作 (19)6.2.6 地址手动登记 (19)6.2.7 设置联动编程 (19)6.2.8 总线盘联动部件编程 (20)6.3JBF-11SF-CD8F-DY多线盘操作 (20)6.4JBF-11SF-CK50F-DY总线联动控制盘操作 (21)6.5JBF-11SF-CEF-DY气体灭火盘操作 (22)第七章联动编程语句语法规则 (23)第八章常见故障分析及维护 (26)第一章 控制器的特点1.两总线无极性，采用地址编码技术。
整个系统只用两根总线，建筑物布线极其简单，布线路径及方式任意，且不分先后顺序，提高了布线可靠性，也便于穿线施工和线路维修，并可大大降低工程造价。
2.液晶中文界面，全部采用汉字显示。
各种操作以菜单形式给出提示，并且可以通过本公司专门配套研发的专用软件（SELECT）进行详细的中文16个汉字或32个字符的报警地址注释，可以显示出故障或报警的具体设备、报警位置，使显示内容一目了然，操作起来便捷、清楚、直观，实现了良好的人机对话。