第七章 复杂控制系统的分析与设计
第七章 航空发动控制计划概述
低压压气机的工作线位 置（A9=常数）
（2）发动机控制计划 为充分发挥双轴发动机的潜能，就要选择nH、nL、Tt4作为被控 参数，同时对三个参数进行控制，就需要有三个控制量，除 供油以外，其余两个要从发动机部件的几何可调参数中选择 。要使发动机部件几何可调，发动机控制装置的质量、结构 复杂程度及研制生产费用就会大大增加。因此，双轴涡轮喷 气发动机仍广泛采用尾喷口面积A9固定的控制计划，即下面 所述基本控制计划。由于只有Wf一个控制量，所以只能保证 一个被控参数随飞行条件按给定规律变化。 ① 保持低压转子转速不变的控制计划 Wf →nL=常数 ② 保持高压转子转速不变的控制计划 Wf →nH=常数 ③ 保持涡轮前温度不变的控制计划 Wf →Tt4=常数
双轴涡轮喷气发动机示意图
高压压气机和高压涡轮的共同工作和单轴涡喷发动机类似 ，即高压涡轮膨胀比πTH＝常数的工作线。 根据流过低压涡轮喷嘴喉部与尾喷管出口的流量连续条件 ，当尾喷管中气流处于临界以上流动状态时，低压转子的共同 工作线也是πTH＝pt4.5/ pt5 ＝常数的工作线。 双轴发动机高压压气机特性图上的共同工作线的位置与形 状则受发动机工作条件改变时的高压压气机增压比πCH变化规 律的影响。
涡扇发动机的共同工作与控制计划 （1）共同工作特点 ① 分开排气的双轴涡轮风扇发动机 ② 混合排气涡轮风扇发动机 （2）被控参数的选择 ① 一般情况下，涡轮风扇发动机的被控参数可以从nH、nL、Tt4 和内涵总增压比（或称EPR，是低压涡轮出口总压与低压 压气机进口总压之比）等参数中选择，对几何不可调的涡 扇发动机只能选择其中的一个参数作为被控参数。 ② 涡轮风扇发动机的控制计划与双轴涡喷发动机基本相同， 即可采用式（7-6） ～式（7-8）的等低（高）压转速调节 和等涡轮前温度调节。所不同的是许多涡扇发动机上选择 EPR作为被控参数，采取如下控制方案Wf →EPR=常数
管理学 第七章 组织设计
准，在企业中加以推广，这一过程被称为管理方法标准化。
page23
第二节 组织设计理论的发展 管理学
前面所阐述的组织设计的内容在很大程度上比较全面地反 映了古典组织设计理论的主张，关于组织设计的新理论新 主张使人们对组织设计的原则和方法有了更为丰富的认识。 一、注重行为分析 现代组织结构依然保留着明确的组织等级，但行为科学认 为以权威和命令来影响下属的传统组织观念已不合时宜。 认为现代企业不同于军队和教会，它最大的特点是组织目 标与个人目标的融合，现代组织中存在的一个重要事实 是，人际关系中相互依存度大为提高。因此，重视行为分 析，建立一种和谐的组织气氛，是现代组织设计的任务之 一。
page8
管理跨度对比 管理学
1 2
各层次人员数
1
1
4 16
64 256 1,024 4,096
在跨度为4时 作业人员 = 4,096 管理人员 (层次 1-6) = 1,365
8 64
512 4,096
3
组织层次
4
5
6 7
在跨度为8时 作业人员 = 4,096 管理人员 (层次 1-4) = 585
①管理者自身素质。②下属素质。③工作性质。④职能机构
的效率。⑤信息沟通的难易程度。⑥企业规模。
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管理学
◆传统观点：主张窄小的幅度（通常不超过6人）以便对
下属保持紧密控制。
◆现代观点：管理幅度应随权变因素而调整，并有加宽
幅度的趋势。
管理幅度经验公式= 领导者能力×被领导者能力 部门业务的复杂性×部门内外所需协调的工作量
page16
管理学
2.分权 （1）分权的概念：决策指挥权在组织层级系统中较低层次
第七章机器人控制新 72页PPT文档
驱动控制器2
驱动控制器3
驱动控制器4
机器人本体
机器人控制系统的构成
2019/9/5
8
第七章 机器人控制
分析各层（级）的关系与区别
知识粒度 数据处理 功能类别
作业控制级
粗
模糊
决策
运动控制级
中
精确 任务分解
驱动控制级
细
精确
控制
通过分层递阶的组织形式才能完成复杂任务
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9
第七章 机器人控制
Θ为表示旋转关节或平移关节位移的n×1向量;
为表示旋转关节力矩或平移关节力的n×1向量
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27
前馈控制和超前控制 前馈控制：从给定信号中提取速度、加速度信号。把它加在伺服系统 的适当部位，以消除系统的速度和加速度跟踪误差。 超前控制：估计下一时刻的位置误差，并把这个估计量加到下一时刻 的控制量中。
2019/9/514 Nhomakorabea第七章 机器人控制
各种智能控制策略
记忆－修正控制 (迭代学习控制 ) 记忆前一次的运动误差，改进后一次的控制量；适用于 重复操作的场合。 听觉控制 有的机器人可以根据人的口头命令做出回答或执行任务， 这是利用了声音识别系统。 视觉控制 常将视觉系统用于判别物体形状和物体之间的关系，也 可以用来测量距离、选择运动途径。 递阶控制（组织级、协调级、执行级） 最低层是各关节的伺服系统，最高层是管理（主）计算 机；大系统控制理论可以用在机器人系统中。
解耦控制(decoupling control) 鲁棒控制(robustness control) 容错控制(fault tolerant control)
第七章 机器人控制
多变量控制系统的一般结构 传递函数矩阵：开环传递函数矩阵，闭环传递函数矩 阵 多变量系统分析和计算的特殊性：变量是向量，传函 是矩阵（矩阵的计算不满足交换律） 多变量系统控制的发展： 1.状态空间法：
过程控制系统及其应用
习题
.
第三章 过程通道信号处理及调节仪表
第一节 温度变送器 一、概述 二、放大单元工作原理 三、热电偶温度变送器量程单元 四、变送器的信号调试方法 五、DBW型温度变送器的型号表示 六、DCW型温度变送器
第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器 一、概述 二、基型调节器的工作原理 三、可编程序数字调节器
器驱动调节阀，改变输入对象的操纵量q，使 被控量受到控制。
.
第三节 过程控制的分类
一、各种分类方法
1）按被控量分类：温度控制系统，压力控制系统， 流量控制系统，液位控制系统等。
2）按控制系统回路分类：开环控制系统及闭环控制 系统，单回路控制和多回路控制。
3）按控制器的控制算法分类：比例控制系统，比例 积分控制系统，比例积分微分控制系统及位式控制 系统等。
过程控制系统及其应用
.
目录
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成
一、被控对象 二、 传感器和变送器 三、 控制器 四、 执行器 五、 控制阀
第三节 过程控制的分类 一、各种分类方法 二、设定值分类
第四节 生产对过控制的要求和指标 一、生产对过程控制的要求 二、过程控制系统的品质指标
第三节 变风量空调系统 一、变风量空调系统概述 二、变风量空调系统的自动控制
参考文献
.
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成 第三节 过程控制的分类 第四节 生产对过程控制的要求和指标
.
第一节 过程控制的发展概况
自20世纪50年代以来，由于计算机技术的发 展，带来了自动化发展的惊人成就。自动化的发
第7章 非线性系统分析
这种方法适用下述情况：(1)非线性因素对系统 影响很小，可以忽略。(2)系统工作时，其变量只发 生微小变化(即所谓小偏差线性化)，此时系统模型用 变量的增量方程式表示。
21
2．逐段线性近似法 将非线性系统近似地分为几个线性区域，每个区 域用相应的线性微分方程描述。通过给微分方程引人 恰当的初始条什，将各段的解合在一起即可得到系统 的全解。方法适用于任何阶系统的任何非线性的分段 线性化。 3.描述函数法 描述函数法和线性系统中的频率法相似，因此也 称非线性系统的频率法。适用于具有低通滤波特性的 各种阶次的非线性系统。
y y
M
0 0
M
x
2
t
Yn
x(t ) X sin t
0 3 5 7 (b)
2
(a)
图7-9 理想继电特性及输入、输出波形与输出波形
25
输出周期函数可展开成富里叶级数
1 1 y(t) (sin t sin 3t sin 5 ） 3 5 4M
y
M
a
0
K
a
x
M
图7-2 饱和非线性
10
饱和非线性是一种常见的非线性，在 铁磁元件及各种放大器中都存在，如稳压 二极管限幅特性、 磁饱和特性等。实际 放大器、许多元件的运动范围由于受到能 源、功率等条件的限制，通常具有饱和非 线性特性。有时，工程上还人为引入饱和 非线性特性以限制过载。
11
2. 不灵敏区非线性 不灵敏区又称为死区，死区非线性特性如图7-3所示， 其特性是输入信号在 x 区间时，输出信号为零。超 出此区间时，呈线性特性。这种只有在输入量超过一定值后 才有输出的特性称为不灵敏区非线性，其中区域 x 叫做不灵敏区或死区。
离散控制系统的故障分析与故障改进设计
离散控制系统的故障分析与故障改进设计离散控制系统是一种重要的自动控制系统，广泛应用于诸多领域。
然而，由于其复杂性和长期使用，故障难免会发生。
故障的发生既可能导致系统的停机，也可能导致系统工作不正常，甚至对整个系统产生不可逆的损害。
因此，对离散控制系统的故障进行分析，并设计相应的故障改进方案，对确保系统的正常运行至关重要。
一、离散控制系统的故障分析离散控制系统的故障主要包括硬件故障和软件故障两大类。
硬件故障一般指由于元件老化、电路连接不良、电源问题等导致的故障。
在进行硬件故障分析时，首先可以通过仔细检查电路连线情况和电源供应是否正常来判断故障是否来源于硬件方面。
其次，可借助工具设备如数字万用表等对元件和电路进行测试，以确定具体故障点。
最后，根据故障点来采取相应的修复措施。
软件故障一般指由于编程错误、参数配置错误等导致的故障。
在进行软件故障分析时，首先可以通过对程序进行仔细分析和调试来判断故障是否源于软件方面。
其次，根据故障表现和日志信息来分析具体的错误原因。
最后，根据错误原因进行相应的修复和改进。
二、离散控制系统的故障改进设计故障改进设计的目标是保证离散控制系统在面对故障时，能够尽快地恢复正常工作，进而减少对整个系统的影响。
首先，为了提高离散控制系统的稳定性和鲁棒性，在系统设计阶段应该注重容错性的考虑。
例如，可以使用冗余技术来应对可能发生的硬件故障，以保证系统的可靠性。
此外，还可以采用编码检测和纠错技术来应对可能发生的软件故障。
其次，针对已经发生的故障，需要进行故障分析和修复。
在硬件故障方面，可以考虑更换老化的元件、修复连接错误等。
在软件故障方面，可以通过修复程序错误、重新配置参数等方式进行修复。
重要的是，在修复故障时要保证系统的可用性和数据的完整性。
最后，为了加强离散控制系统的故障处理能力，可以引入自动故障检测和诊断技术。
这通过对系统的实时监测和故障诊断，可以及时发现故障并采取相应的措施。
此外，还可以建立故障数据库，并利用故障数据来分析和改进系统的设计。
化工仪表及自动化课件第七章__复杂控制系统
4 高度动态
具有快速响应和大幅度变化的特点，在控制 中需要实时调节。
化工行业中的复杂控制系统应用案例
石油化工
发电厂控制
在炼油、化工加工等领域应用广泛，如精馏塔温度、 压力控制。
保证功率输出、温度和气体流量的稳定性和高效性。
水处理厂
用于控制投加量、能耗和废水回收，保障水质水量。
反馈控制和前馈控制的区别
复杂控制系统简介
探索复杂控制系统的特点和应用领域，了解它们的基本原理和设计方法，并 探讨优化和调节的最佳实践。
复杂控制系统的特点
1 高度集成
由多个子系统和模块交互作用形成，复杂性 高且相互依赖。
2 多变量
控制多个输入和输出，要考虑多种因素的相 互作用。
3 非线性响应
与系统输入之间存在非线性关系，需要进行 非线性建模和控制。
1
反馈控制
根据输出信号的反馈来调节控制器的输入，在实时中调整控制参数。
2
前馈控制
通过提前计算和预测来预防或纠正系统中的异常，避免震荡和控制错误。
单变量控制和多变量控制的对比
单变量控制
只控制一个特定的过程变量，如温度或流量，适用于简单的系统。
多变量控制
控制多个输入和输出，可同时监测和控制多个过程变量，用于复杂系统。
模型预测控制（MPC）的优势与应用
优势
使用数学模型对系统进行预测和优化，确保系统在发电、水处理等领域的复杂系统 控制中。
自适应控制算法的应用
基本概念
将捕捉的反馈信号与预期模型进行比较，自动调整 控制器的输入参数。
应用实例
在化工、制造和航天等领域得到广泛应用，如火箭 推进系统和异丙醇工艺过程中的控制。
系统优化的目标与方法
过程控制复习题
过程控制复习题第一章绪论一、填空题1、过程控制是指生产过程的自动控制，主要被控参数有；2、传统的简单过程控制系统由和两部分组成。
3、检测控制仪表包括、和。
二、简答题1、过程控制有哪些特点？2、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？3、什么是定值控制系统？4、按照设定值形式不同，过程控制系统分哪些类？5、过程控制阶跃响应的单项性能指标有哪些？综合性能指标有哪些三、分析计算题1、会计算性能指标，书后P12 1-10题四、综合题第二章检测仪表一、填空题1、某压力表的测量范围为0-10MPa，精度等级为1.0级。
则该压力表允许的最大绝对误差是。
若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为5.08MPa，则该点的绝对误差为，试问被校压力表在这一点（是/否）符合1级精度。
2、有两块直流电流表，他们的精度和量程分别为1）1.0级，0-250mA2）2.5级，0-75mA第一块表的最大绝对误差为；第二块表的最大绝对误差为；若要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑应选择第块表。
3、某台测温仪表的测温范围-100—700C，检验该表时测得全量程内最大绝对误差为+5C，则该仪表的量程D为，该表的基本误差为，该仪表的精度等级为。
4、检测仪表的基本技术指标有哪些5、热电偶的基本定律有6、热电偶冷端温度补偿措施有、、、和。
7、常用弹性元件的形状有二、简答题1、热电偶测温原理是什么？2、椭圆齿轮流量计对介质有什么要求？3、热电阻测温有什么特点？为什么热电阻测温采用三线制接法？4、工业上常用的测温热电偶有哪几种？热电偶和仪表之间的接线，为什么要用补偿导线？三、分析计算题1、习题P70 2-52、习题P70 2-73、习题P70 2-11四、综合题第三章控制仪表一、填空题1、过程控制的基本控制有位式控制、P控制、、，在实际的比例控制器中，习惯上使用表示比例控制强弱。
2、用户根据控制需要，将程序模块用指令连接起来，就完成了编程，在数字控制系统中，这种利用标准功能模块组成系统的工作称为。
控制系统中的鲁棒性分析与控制策略设计研究
控制系统中的鲁棒性分析与控制策略设计研究控制系统，是指对一个系统的输出或状态进行调节，以实现预期输入值或状态的一种技术手段。
在该技术中，鲁棒性（Robustness）是一个十分重要的概念。
其指的是在各种干扰和不确定性因素的影响下，系统应当保持良好的性能表现。
因此，控制系统中鲁棒性分析与控制策略设计的研究就成为了十分热门的领域之一。
一、控制系统的鲁棒性分析1. 鲁棒性分析的概念在控制系统中，鲁棒性是系统在不确定性的干扰下，维持优良性能的能力。
它用来描述任何控制系统都需具有的普遍属性，如抗扰性和确定性。
在控制系统中，鲁棒性分析是指寻找并描述系统在各种不确定性信息下的反应和表现。
2. 鲁棒性分析的方法控制系统的鲁棒性分析方法包括：稳定性分析、性能分析和设计分析。
稳定性分析通过将控制器的采样间隔和控制系统的模型一起考虑，给出控制器选择的要求。
通过分析控制器的输入-输出关系，稳定性分析能够求得系统的稳定性界。
性能分析是一种基于功率或能源函数的分析方法，包括各种性能指标，如能耗和调节时间等。
通过考虑系统在带有各种干扰的情况下的表现，性能分析还可以提供对系统鲁棒性的关键特性刻画。
设计分析方法是鲁棒性分析中应用得最广泛的方法。
可以从控制器的设计策略以及控制系统的性质之间建立联系，以研究控制器设计对控制系统稳定性、性能和鲁棒性的影响。
二、控制策略设计在控制系统中，控制策略设计是实现优化系统性能的重要工具。
最近的研究表明，对于复杂系统，鲁棒性控制策略的使用相对于传统控制策略而言能够有效提高系统的鲁棒性能，从而实现较高的系统性能。
1. 鲁棒性反馈控制鲁棒性反馈控制指控制器将干扰输入作为重要设计参数，通过相应地调整控制器的输出，以优化系统的性能。
2. 鲁棒性前馈控制鲁棒性前馈控制器是一种可以补偿系统动态误差的控制器，它通过将干扰输入作为重要的控制参量，以补偿系统的动态误差，从而提高控制系统的鲁棒性能。
3. 综合鲁棒控制综合鲁棒控制是控制系统中最复杂的一种控制策略。
自动控制原理第七章非线性系统ppt课件
7.1.3 非线性系统的分析方法
非线性的数学模型为非线性微分方程，大多数尚无 法直接求解。到目前为止，非线性系统的研究还不成熟， 结论不能像线性系统那样具有普遍意义，一般要针对系 统的结构，输入及初始条件等具体情况进行分析。工程 上常用的方法有以下几种：
（1）描述函数法（本质非线性）：是一种频域分析法，
实质上是应用谐波线性化的方法，将非线性特性线性化， 然后用频域法的结论来研究非线性系统，它是线性理论 中的频率法在非线性系统中的推广，不受系统阶次的限 制。
（2）相平面法（本质非线性）：图解法。通过在相平 面上绘制相轨迹，可以求出微分方程在任何初始条件下 的解。是一种时域分析法，仅适用于一阶和二阶系统。
4M
sin t
故理想继电器特性的描述函数为
N ( A)
Y1 A
1
4M
A
请牢记！
即 N(A)的相位角为零度,幅值是输入正弦信号A的函数.
2.饱和特性
当输入为x(t)＝Asinωt，且A大于线性区宽度a 时，
饱和特性的输出波形如图7-10所示。
y
x
N
M
k 0a
x
yy
0 ψ1
π
2π
ωt
0 x
ψ1
π
A sin 1
x(t) Asint
则其输出一般为周期性的非正弦信号，可以展成傅氏级 数：
y(t ) A0 ( An cos nt Bn sin nt ) n1
若系统满足上述第二个条件，则有A0=0
An
1
2 y(t ) cos ntd t
0
Bn
1
2 y(t ) sin ntd t
0
由于在傅氏级数中n越大,谐波分量的频率越高，An，Bn
复杂系统的反步法
复杂系统的反步法1.引言1.1 概述在本篇文章中，我们将探讨复杂系统的反步法。
复杂系统是由许多相互作用的组件组成的系统，其行为往往难以预测和理解。
复杂系统存在于各个领域，包括生态系统、社交网络、金融市场等。
面对这些复杂系统，我们需要寻找一种有效的方法来解决问题。
反步法是一种用于控制复杂系统的方法。
它基于状态反馈控制的理论，并通过分析系统的稳定性和鲁棒性来设计控制器。
与传统的控制方法相比，反步法更加适用于处理非线性、不确定性和复杂性的系统。
本文将首先介绍复杂系统的定义和特征。
复杂系统具有多样性、相互关联、自组织等特征，这些特征使得复杂系统的建模和分析变得困难。
接下来，我们将深入探讨反步法的原理和应用。
反步法通过引入反馈控制器来实现系统的稳定性和鲁棒性，并能够有效解决复杂系统中的一系列问题。
在结论部分，我们将重点分析复杂系统中应用反步法的优势和挑战。
反步法在控制复杂系统方面具有很多优点，例如能够处理非线性系统、适应不确定性、实现鲁棒性等。
然而，也存在一些潜在的挑战，例如模型不确定性、计算复杂度等。
通过深入研究复杂系统的反步法，我们可以为解决复杂系统中的问题提供一种新的思路和方法。
希望本文能够对读者进一步了解复杂系统的反步法提供有价值的信息和启发。
1.2文章结构文章结构的部分内容可以描述为：在本文中，我们将探讨复杂系统的反步法。
首先，我们会给出复杂系统的定义和特征，并解释为什么反步法在解决这些系统问题时是有价值的。
接下来，我们会深入探讨反步法的原理和应用，以及它在复杂系统中的运用。
最后，我们会总结反步法在解决复杂系统问题中的优势，并讨论它可能面临的潜在挑战。
通过这些内容的呈现，我们希望读者能够对复杂系统的反步法有一个全面的了解，并认识到它在解决这类问题上的重要性和局限性。
1.3 目的文章的目的是探讨复杂系统的反步法，并探索它在解决复杂系统问题中的优势和潜在挑战。
通过对复杂系统的定义与特征进行阐述，我们可以更好地理解什么是复杂系统，以及为什么需要一种针对这种系统的特殊问题求解方法。
第七章自动控制原理
采样定理给出了选择采样周期T的依据。
7.2.2 信号复现及零阶保持器
▪ 信号复现 将数字信号转换复原成连续信号的过程称信号复现。该装置称 为保持器或复现滤波器。
▪ 零阶保持器 零阶保持器是最简单也是工程中使用最广泛的保持器。零
阶保持器的输入输出特性可用下图描述。
e*(t)
eh(t)
e*(t) 零阶保持器 eh(t)
n0
n0
采样信号的拉氏变换
E * (s) L[e* (t)] e(nT )e nTS
n0
例 e(t)=eat,试写出e*(t)表达式。
解：e (t ) e anT (t nT ) n0
物理意义：可看成是单位理想脉冲串T (t) 被输入信号e(t)进行
调制的过程，如下图所示
在图中，T(t)为载波信号；e(t)为调制信号； e*(t)为
n0
z z 1
两端对z求导数，得
(n)z n1
n0
1 (z 1)2
两边同乘(-Tz)，得单位斜坡信号的z变换
nT z n
Tz
,( z 1)
n0
(z 1)2
(5) 指数函数 e(t)=e-at(a为实常数〕，则
E( Z ) e anT z n n0
1 e aT z 1 e 2aT z 2 e 3aT z 3 (*)
(s ) s o s
1/ Ts Fs ()
o TS
t
s om s
3. 采样定理（香农定理）
如果采样器的输入信号最高角频率为ωmax， 则只有当采样频率ωs≥2ωmax,才可能从采样信号
中无失真地恢复出连续信号。
s 2 max
其中
s
:
第七章内部控制设计的原则与方法
八、授权控制原则
授权控制原则，是指公司应该根据各岗位业 务性质和人员要求，相应地赋予作业任务和职责 权限，规定操作规程和处理手续，明确纪律规则 和检查标准，以使职、责、权、利相结合，做到 事事有人管，人人有专职，办事有标准，工作有 检查，以增加每个人的事业心和责任感，提高工 作质量和效率。
内部控制的设立是与企业的管理模式紧密联系的，企 业按照其推行的管理模式设立工作岗位，并赋予其责、权、 利，规定相应的操作规程和处理程序。责任和权力是岗位 责任原则中的关键因素，有什么样的岗位责任，就要赋予 此岗位完成任务所必须的权力，切忌出现岗位责任不明确、 权力不清楚的现象。岗位责任主要解决的是不相容职务的 分离，在设置岗位时必须考虑到授权岗位和执行岗位的分 离、执行岗位和审核岗位的分离、保管岗位和记账岗位的 分离等，通过不相容职责的划分，各部门和人员之间相互 审查、核对和制衡，避免一个人控制一项交易的各个环节， 以防止员工的舞弊行为。 另外，必须注意让员工理解其各自的控制责任，一方 面要让员工懂得如何完成自己的工作，即操作规程和处理 程序；另一方面要让员工明白严格按照规章制度履行职责 的重要性。
103
企业内部控制学（第二版）
2.技术服务部的职责
(1) 拟订企业年度技术支持、技术服务工作开展计划,并组织协调计划的分解和落实。 (2) 负责企业技术支持系统的建立和完善。
(3) 搜集国家、地区及行业的相关技术标准、规定,并负责在企业内宣传和推广。
(4) 负责企业范围内技术问题的汇总分析,拟订解决方案,并组织、协调各部门。 (5) 面向企业其他部门进行技术咨询,提供技术支持和服务,并接受一定范围内的技术 投诉。 (6) 负责对企业技术服务体系人员的指导、考核和监督。 (7) 对企业内其他员工进行技术培训及指导。
精品文档-自动控制原理(王春侠)-第七章
该系统借助于指针、凸轮对连续误差信号e(t)进行采样， 将连续信号转换成了脉冲序列e*τ(t)，凸轮就成了采样器(采 样开关)，如图7-2(b)所示。有了诸如指针、凸轮这样的元件 后，使得原来的系统至少有一处存在离散信号，这时系统成为 采样控制系统。
在炉温控制过程中，如果采用连续控制方式，则无法解决 控制精度与动态性能之间的矛盾。因为该系统中工业炉是具有 时滞特性的惯性环节，其滞后时间可长达数秒甚至数十秒，时 间常数可长达千秒以上。当增大开环增益以提高系统的控制精 度时，由于系统的灵敏度相应提高，在炉温低于给定值的情况 下，电动机将迅速增加阀门开度，给炉子供应更多的加热气体。
控制计算机的5个输出接口分别为主控输出口、前馈输出 口和3个误差角θe＝θi－θo显示口。主控输出口由12位D/A 转换芯片DAC1210等组成，其中包含与系统误差角θe及其一阶 差分Δθe成正比的信号，同时也包含与系统输入角θi的一阶 差分Δθi成正比的复合控制信号，从而构成系统的模拟量主 控信号，通过PWM放大器驱动伺服电机，带动减速器与小口径 高炮，使其输出转角θo跟踪数字指令θi。
数字信号发生器给出的16位数字输入信号θi经两片8255 芯片的口A进入控制计算机，系统输出角θo(模拟量)经 110XFS1/32多极双通道旋转变压器和2×12XSZ741 A/D变换器 及其锁存电路完成绝对式轴角编码的任务，将输出角模拟量 θo转换成二进制数码粗、精各12位，该数码经锁存后，取粗 12位、精11位由芯片8255的口B和口C进入控制计算机。然后 经计算机软件运算，将精、粗合17 并，得到16位数字量的系统输
27
图7-9 数字控ห้องสมุดไป่ตู้系统的典型结构图
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3. 离散控制系统的特点 采样和数字控制技术在自动控制领域得到越来越广泛
田玉平自动控制原理各个章节的知识点
田玉平自动控制原理各个章节的知识点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：田玉平自动控制原理是自动化领域的经典教材之一，内容涵盖了自动控制理论的基本知识和应用技术。
本文将围绕田玉平自动控制原理中各个章节的知识点展开讨论，帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：控制系统基本概念在本章中，我们将学习到控制系统的基本概念，包括什么是控制系统、控制系统的分类、控制系统的基本结构等。
掌握这些基本概念对于理解后续章节的知识点至关重要。
第二章：系统动力学建模系统动力学建模是控制系统设计的基础，本章将介绍系统的数学建模方法，包括传递函数模型、状态空间模型等。
通过学习本章内容，读者可以了解如何将实际系统转化为数学模型，为控制系统设计奠定基础。
第三章：控制系统的时域分析时域分析是掌握控制系统性能的重要手段，在本章中，我们将学习控制系统的时域响应、阶跃响应、脉冲响应等概念，以及如何通过时域分析评估系统的性能和稳定性。
第四章：PID控制器PID控制器是最常用的控制器之一，本章将详细介绍PID控制器的原理、结构和调节方法，以及如何通过PID控制器实现系统的稳定性和性能优化。
第五章：根轨迹法和频域分析根轨迹法和频域分析是控制系统设计和分析的重要工具，本章将介绍这两种方法的基本原理、应用范围和实际操作技巧，帮助读者更好地理解控制系统在频域中的特性。
第六章：稳定性分析与设计稳定性是控制系统设计的核心问题之一，本章将介绍控制系统的稳定性分析方法、稳定性判据和稳定性设计原则，帮助读者避免系统不稳定导致的问题。
第七章：校正设计方法校正设计是控制系统优化的重要手段，本章将介绍常见的校正设计方法，包括比例校正、积分校正、比例积分校正等，帮助读者提高系统的响应速度和稳定性。
第八章：现代控制理论现代控制理论是控制系统发展的前沿领域，本章将介绍现代控制理论的基本思想、主要方法和应用领域，帮助读者了解控制系统未来的发展方向。
通过对田玉平自动控制原理各个章节的知识点进行系统学习和掌握，读者可以更好地理解控制系统的基本原理和设计方法，提高自己在自动化领域的学习和实践能力。
管理学基础第七章 组织结构设计与运行
下属从事的工作内容和性质相近，同一主管对较多 下属的指挥和监督困难较小，其管理幅度大。下属工作 越相似，管理幅度越大。
3、计划的完善程度
计划本身详细具体要求明确，下属容易理解，则主 管对下属指导所需时间就少，管理幅度就大。计划越完 善，管理幅度越大。
（二）工作能力
①如果主管有较强的工作能力，可迅速把握问题 的关键，及时对下属提出相应的指导，管理幅 度大。
管理层次受组织规模和管理幅度的影响，与组织 规模成正比，与管理幅度成反比。
组织规模越大，管理的成员越多，管理层次也越 多。
管理层次与管理幅度成反向关系，使组织呈现两 种基本形态：扁平组织形态和锥型组织形态
高层
1
2
组 管织
3
理层 跨次
4
度
对
5
比
6
7 低层
各层次人员数 假定跨度为4人
1
4
16
64
256
发展阶段的不同，要求与之相应的组织结构 形态。
三、组织设计的原则
（一）因事设职和因职设人相结合的原则 1、随着环境、任务等某个因素的变化，重新设计或调整
组织的机构与结构，这时要考虑现有组织中现有成员 的特点，组织设计的目的不仅要保证“事事有人做”， 而且要保证“有能力的人有机会去做他们真正能胜任 的工作”。 2、组织机构和结构的设计，也不能不考虑到组织内外现 有人力资源的特点 3、组织的设计必须重视人的能力的提高，必须有利于人 的发展，考虑人的因素
②如下属具备符合要求的能力，可以在很多问题 上自己去解决，减少向上级请示的时间，则管 理幅度大。
即主管和下属的工作能力强，则管理幅度可以大 些。
（三）工作条件 1、助手的配备情况 如给主管配备了必要的助手来分担一部分工作，助手处理次要的 问题，可以较少主管的工作量，管理幅度可以增加。助手越多且能 力越强，管理幅度可以增加。
第七章系统工程之冲突分析
第七章系统工程之冲突分析
• （3）不稳定（unstable）。在一个结局上，如果决策人至少有 一个未被制裁的UI，那么这个结局对于该决策人就是不稳定的，简 记u。在一个不稳定的结局上，决策人总是要通过UI来改进自己的 地位，例如结局3对于甲，或结局2对于乙。在分析中，把小写的u 记在P甲中的3和P乙中的2上。
第七章系统工程之冲突分析
•二、冲突分析方法
• 研究冲突的方法可根据定量、定性的不同分为两个 方面。20世纪西方的许多学者把定量方面的研究工作逐渐 引向数量化。在经济学领域内，一批著名科学家作出了杰 出的贡献，如冯·诺意曼、摩根斯特思、德布鲁、萨缪尔 森、西蒙、阿罗、布坎南等是其中的杰出代表。 • 1944年冯·诺伊曼和摩根斯特恩合著《博弈论与经济 行为》，使“经济博弈论”正式创立。20世纪90年代以来， 特别是1994年纳什等三位“博弈论”巨匠获得诺贝尔经济 学奖，标志着50年来博弈论的研究已获得了巨大的成功， 成为了冲突分析中最为重要的定量研究理论。当然此外还 有许多与研究冲突有关的理论，如决策论、控制论等。
第七章系统工程之冲突分析
•三、冲突分析方法的发展 •1、Stackelberg对策
• Stackelberg对策，又称为主从对策(Leader— Follower Game)，它是在多级递阶决策系统中，由于决策 人所处的层次地位不同，所形成的一种新对策形式。其基 本问题是对策中的主方如何利用自己的领导地位制订决策 或策略，以引导从方采取合作行为，它与经济学中有关机 制设计的研究有密切联系，两者都是研究如何设计适当的 激励机制或诱导策略(Incentive Strategy)用以揭示从方的私 有信息、诱导从方的利己行为有益于全局的利益。这种模 型较好地反映了社会、经济和管理系统中的层次结构，近 年来吸引了众多的学者进行研究。
集散型控制系统的设计和应用
集散型控制系统的设计和应用第章集散型控制系统的设计与应用集散型控制系统的设计集散型控制系统的评价准则与选择原则集散型控制系统的调试、安装与验收集散型控制系统的应用实例第七章DCS的设计应用集散型控制系统的设计DCS是综合性很强的控制系统它采用诸多复杂的计算机技术、各种类型的通信技术、电子与电气技术以及控制系统技术。
DCS所控制的往往都是大范围的对象涉及各种类型的控制、监视和保护功能。
DCS在应用过程中有各种技术人员和管理人员参与。
DCS是针对某一工艺系统的设计。
本章将从工程设计程序的角度来说明这些问题。
通常把工程设计分成以下几个阶段：总体设计初步设计详细设计第七章DCS的设计应用总体设计在工程设计的开始阶段要对DCS所应完成的基本任务做出设计这时的设计实际上是对DCS的功能提出要求这些功能通常是由用户提出。
DCS的控制范围设备的形式、作用、复杂程度决定了该设备是否适合采用DCS控制。
DCS的控制深度几乎任何一台主要设备都不是完全受DCS控制只是部分受DCS控制。
DCS的控制方式即DCS的运行方式要确定以下内容：人机接口的数量辅助设备的数量DCS的分散程度。
在设计的过程中要经常权衡性能与价格两方面的因素设计的级别越高需要权衡的问题就越多从经济方面来说总体设计的意义重大就在于此。
第七章DCS的设计应用初步设计初步设计是介于总体设计与详细设计之间的设计其基本任务是在总体设计的基础上为DCS的每一个部分做出典型的设计为DCS所控制的每一个工艺环节提出基本的控制方案。
初步设计的主要内容硬件初步设计的内容满足已基本确定的工程对DCS硬件的要求及DCS对相关接口的要求。
即确定系统IO点确定DCS硬件。
软件初步设计的内容设计的结果应使工程师可以在此基础上设计组态图。
人机接口设计的内容决定了今后工程设计的风格。
第七章DCS的设计应用初步设计过程中应注意的问题初步设计是在总体设计的原则下进行的而不是对总体设计的调整。
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F2
开环比值控制系统
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复杂控制系统的分析与 调试
开环控制方案构成简单，使用仪表少，只需要一 台纯比例控制器或一台乘法器即可。开环比值控制系 统只能保持阀门开度与F1之间成一定的比例关系。而 当F2因阀前后压力差变化而波动时，系统不起控制作 用，实质上很难保证F1与F2之间的比值关系。该方案 对F2无抗干扰能力，只适用于F2很稳定的场合，故在 实际生产中很少使用。
过程控制与自动化仪表
乌海职业技术学院
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复杂控制系统的分析与 调试
复杂控制系统 简单控制系统是目前过程控制系统中最基本、最广泛 使用的系统，解决了大量工艺变量的定值控制问题。随着 现代化生产对产品质量的要求越来越高，要求过程控制的 手段也随之提高。由于工业过程的发展、生产工艺的更新、 特别是生产规模的大型化和生产过程的复杂化，必然导致 各变量之间的相互关系更加复杂、对控制手段的要求日益 提升。为适应更高层次的要求，在简单控制系统基础上， 出现了串级、均匀、比值、分程、前馈、选择等复杂控制 系统以及一些更新型的控制系统。
图4-2
双闭环串级控制系统
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复杂控制系统的分析与 调试
（二）串级控制的特点 （1）主回路为定值控制系统，而副回路是随动控制系统。 结构上是主、副控制器串联，主控制器的输出作为副控制 器的外设定，形成主、副两个回路，系统通过副控制器操 纵执行器。 （2）抗干扰能力强，对进入副回路扰动的抑制力更强，控 制精度高，控制滞后小。因此，它特别适用于滞后大的对 象如温度等系统。 （3）副回路反应快，副环一般要比主环至少快三倍。 （4）所选择的副变量一定是影响主变量的直接因素。
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在比值控制系统中，其中一种物料处于主导地 位，是主物料（主流量），称为主动量F1；而另一 种物料按主物料进行配比，在控制过程中，随主物 料变化而变化，称为从动量F2。F1与F2的比值称为 比值系数，用K表示。比值系数K= F1/F2。
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1-精馏塔塔釜 2-再沸器 图4-1 精馏塔塔底温度控制
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显然，使蒸汽流量平稳成为关键问题。图4-1（b） 所示的“简单流量控制方案”可以解决蒸汽流量稳定的 问题。这是一种预防扰动的方案，就克服蒸汽流量影响 这一点，应该说是很好的。但是对精馏塔而言，影响塔 釜温度的不只是蒸汽流量，比如说进料流量、温度、成 分的干扰，也同样会使塔釜温度发生改变，方案4-1（b） 简单系统对此亦无能为力。
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把控制器的输出信号分成两段，利用不同的输 出信号分别控制两个控制阀。如阀A在控制器的输 出信号为0.02MPa～0.06MPa范围内工作，阀B则在
控制器输出信号为0.06MPa～0.1MPa范围内工作，
每个控制阀的动作信号范围都是相同的。
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复杂控制系统的分析与 调试 一、串级控制系统 （一）串级控制系统的组成 在复杂控制系统中，串级控制系统的应用是最广泛的。 以精馏塔控制为例（如图4-1所示），工艺上要求精馏塔的塔釜温 度保持恒定，才能保证塔底产品分离的纯度，以利于生产质量的提 高。拟解决方案为：以塔釜温度T为被控变量Y，以对塔釜温度影响 最大的加热蒸汽流量F为操纵变量q组成“简单温度控制系统”，如 图4-1（a）所示。但是实际生产过程中，如果蒸汽流量频繁波动， 将会引起塔釜温度的频繁变化，尽管图4-1（a）的温度简单控制系 统能克服这种扰动。可是，这种克服是在扰动对温度已经产生作用， 使温度发生变化之后进行的。这势必对产品质量产生很大的影响， 因此这种方案控制效果不理想。
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三、比值控制系统 （一）比值控制系统组成 在工业生产中，常会遇到将两种或两种以上物料按 一定比例（比值）混合或进行化学反应的问题。如合成 氨反应中，氢氮比要求严格控制在3∶1，否则，就会使 氨的产量下降；加热炉的燃料量与鼓风机的进氧量也要 求符合一定的比值关系，否则，会影响燃烧效果。为实 现两种或两种以上物料（变量）的比例关系控制的系统 叫比值控制系统。
的影响。
（3）前馈控制属于“正反馈”闭环环控制系统，系统稳定性差。 （4）前馈控制没有通用的控制器，而是视对象而定“专用”控制
器。
（5）一种前馈只能克服一种干扰。
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复杂控制系统的分析与 调试
3．前馈-反馈控制系统 较理想的做法是综合二者 的优点，构成前馈-反馈 控制系统，如图4-9示。 用前馈来克服主要干扰， 再用反馈来克服其它干扰 以使被控变量稳定在所要 求的设定值上。
复杂控制系统的分析与 调试
另一类是控制阀异向动作，即随着控制器输出信号的 增加或减小，控制阀中一个逐渐开大，另一个逐渐减小， 异向分程控制的两个控制阀一个为气开式，一个为气关式。 分程控制中控制阀同向或异向的选择，要根据生产工 艺的实际需要来确定。
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复杂控制系统的分析与 调试 串级控制系统中有两个被控变量（主、副变量），两 个测量变送器，两个控制器，两个对象，一个控制阀，组 成“双闭环反馈系统”，如图4-2所示。
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（二）比值控制系统分类 （1）开环比值控制系统 图4-6 开环控制系统， F1为不可控的主动量，F2 为从动量。当F1变化时， 要求F2跟踪F1变化，以保 持F1/ F2= K。由于F2的调 整不会影响F1，故为开环 系统。
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图4-4均匀控制系统示图
图4-5 串级均匀控制系统示图
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复杂控制系统的分析与 调试
（三）均匀控制的特点
多数均匀控制系统都是要求兼顾液位和流量两个变量， 也有兼顾压力和流量的，其特点是：不仅要使被控变量保持 不变（不是定值控制），而又要使两个互相联系的变量都在 允许的范围内缓慢变化。
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复杂控制系统的分析与 调试
所以，最好的办法是将二者结合起来。即将最主要、 最强的干扰以图4-1（b）流量控制的方式预先处理（粗 调），而其它干扰的影响最终用图4-1（a）温度控制的 方式彻底解决（细调），控制方案如图4-1（c）所示， 即将温度控制器的输出串接在流量控制器的外设定上。 因出现信号相串联形式，故称该系统为“提馏段温度串 级控制系统”。在此方案中，为稳定主要变量（温度）， 引入了一个副变量（流量），组成“复杂控制系统”。
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（二）均匀控制系统分类 （1）简单均匀控制系统 简单均匀控制系统如图4-4所示，在结构上与一般的单 回路定值控制系统是完全一样，只是在控制器的参数设臵 上有区别。 （2）串级均匀控制系统 简单均匀控制系统结构非常简单，操作方便。但对于 复杂工艺对象常常存在着控制滞后的问题。减小滞后的最 好方法就是加副环构成串级控制系统，这就形成了串级均 匀控制系统，如图4-5所示。
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假设由于扰动作用，使A塔塔釜液位升高，则液位控制系统 会使阀门1开度开大，以使A塔液位达到要求。而这一动作的 结果，却使B塔进料量增大高于设定值，则流量定值控制系 统又会关小阀门2，以保持流量稳定，于是两塔的供需就出 现了矛盾，在同一个管道上两阀“开大”、“关小”使连续 流动的流体无所适从。为解决前后工序的供求矛盾，使两个 变量之间能够互相兼顾和协调操作，则采用“均匀控制系 统”。
图4-9 换热器的前馈-反馈控制
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五、分程控制系统 （一）概述 分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围， 由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器 对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能 力。
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复杂控制系统的分析与 调试 （2）单闭环比值控制系统 为了解决开环比值控制对 副流量无抗干扰能力的问题， 现增加一个副流量闭环控制系 统，构成单闭环比值控制系统， 如图4-7所示，结构上与串级 控制系统很相似，由于单闭环 比值控制系统主动量F1仍为开 环状态，而串级控制系统主、 副变量形成的是两个闭环，所 以二者还是有区别的。
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图4-8
换热器的前馈控制
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