轮机自动化知识点

轮机自动化知识点

.反馈控制系统的基本概念

1 •反馈控制系统的组成，要求画出组成框图，能够描述系统的工作过程

2 •自动控制系统的典型输入信号

阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式其中阶跃形式是最严重的扰动。

3 .反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？

稳定性指标：衰减率$ ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=e max减去第—个冋相

波峰峰值B除以第一个波峰峰值A，即$ = (A-B ) /A

震荡次数N :是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数

超调量b p：是指在衰减震荡中，第一个波峰y max减去新稳态值y(8)与

新稳态值之比的百分数

准确性指标：最大动态偏差e max :是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。

静态偏差£ :是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值快速型指标：上升时间t r :是指在衰减震荡中，被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y (a)所需的时

间

峰值时间t p:是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需

要的时间

过渡时间t s：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时

间

穿越次数：

振荡周期：

二.控制器作用规律

1 •调节器的种类及其作用规律表达式。各种调节规律的开环阶跃响应特性(输出曲线形状) 双位是调节器：

比例调节器(P): P (t) =K • e (t)

1

比例积分调节器(PI): P (t) =K〔e (t) +— / e (t)

dt〕Ti

比例微分调节器(PD): P (t) = K〔e (t) +T d de(t)〕

dt

比例积分微分调节器(PID): P (t) =K〔e (t) +丄/ e (t) dt+ T d妲〕

Ti dt

2 .正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数( PB 、Ti 、Td )的影响

正反馈：是指经反馈能加强闭环系统输入效应，即使偏差 e 增大 负反馈：是指经反馈能减弱闭环系统输入效应，即使偏差 e 减小

正反馈可以增大调节器的放大倍数，负反馈用来提高自动调节系统 (或调节器)的稳定性。

调节器一般都采用负反馈来调节调节器的品质，以提高调节的稳定性。

3 .比例系数、比例带和积分时间的含义，理解比例系数、比例带、积分时间和微分时间的大

小对相应作用强度的影响

比例系数K :是指系统输入量 P (t )与输出量e (t )的比值，即K= P (t ) / e (t ) 比例带PB :是指调节器的相对输入量与相对输出量之比的百分数，即 PB=

i

4 •比例控制存在静态偏差的原因；积分作用消除静态偏差的原理；微分作用超前控制的原理 比例控制存在静

态偏差的原因：

P.17

调节器的开度是与偏差成硬性的一一对应关系， 比例控制系统正是靠静态偏差来适应

不同负荷的要求。

积分作用消除静态偏差的原理：

P.19

积分作用的输出是与被控量的偏差值随时间的积累成比例，只要存在静态偏差，偏差 随时间的积累就不能停止，调节器的输出就有变化，直到偏差等于零，这是积累才停止， 调节器的开度才能稳定在某一值上而不变化。 微分作用超前控制的原理：

P.21

比例调节器输出特性

e 1

比例积分微分调节器输出特性

比例带 大 小 比例系数 「小 大 衰减率 ［大 小 稳定性 好 差 稳态偏差 ［大 小 上升时间

'大 小 振荡周期 大

小

积分时间 1 小

大 积分作用 强 弱： 稳定程度 低 高 短期偏差 :小 大 上升时间

短 长 振荡周期

:小

大

t

比例微分调节器输出特性

t

调节阀的开度的变化与偏差的变化速度成de/dt比例。微分作用能预示扰动量的大小。

当扰动很大时，他能超前于当前的偏差，提前改变调节阀的开度，因此微分作用有超前控制的能力，能及时客服扰动，使被控量不会出现较大的偏差。

5 •比例、比例积分、比例积分微分气动调节器的工作原理及其参数的调整方法P.74~77

常用工程整定方法：

(1)经验法：

经验法又称现场凑试法，它根据经验总结出来的整定参数范围先确定一个调节器的参数值PB和T i,通过改变给定值对系统施加一个扰动，现场观察判断动态过程曲线形状。若曲线不够理想，可改变PB或T i，再观察动态过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和T i就是最佳值。

(2)衰减曲线法

衰减曲线法是以衰减比为4: 1的衰减震荡过程作为整定要求的。它先用纯比例作用进行整定，然后再加积分和微分作用。其整定步骤是：在闭环系统中，先切除积分和微分作用(即把微分旋钮置于最小值、积分旋钮置于最大值) ，然后将比例带置于较大值，在

系统达到稳定状态后，逐渐减小PB,每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现4: 1的衰减震荡过程为止，记下此时的比例带PB s和振荡周期T s。再按下表给出的经验公式进行计算，求出不同控制作用时的PB、T i和T d。使系统投入运行后

再根据曲线对整定的参数进行适当的微调。

临界比例带法又称临街振荡法或稳定边界法。其整定步骤是：在闭环系统中，先切除调节器的积分和微分作用，然后将比例带置于较大值，在系统达到稳定状态后，逐渐减小PB,每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现等幅震荡过程为止，记下此时的比例带(临界比例带法) PB k和振荡周期T k。再按下表给出的经验公式

进行计算，求出不同控制作用时的PB、T i和T d。使系统投入运行后再根据曲线对整定的

参数进行适当的微调。