1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 化工儀表及自動(dòng)化化工儀表及自動(dòng)化 第七章第七章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n信號(hào)和變量信號(hào)和變量 n自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 n反饋反饋 n自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 n 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài) 1 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 n控制系統(tǒng)的過渡過程控制系統(tǒng)的過渡過程 n控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)控制系統(tǒng)的

2、控制指標(biāo) n影響控制指標(biāo)的主要因素影響控制指標(biāo)的主要因素 2 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 3 圖7-1 人工操作圖 圖7-2 液位自動(dòng)控制圖 人工操作與自動(dòng)控制比較圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖 控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型 現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 圖7-2 液位自動(dòng)控制 4 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母 被測變量被測變量修飾詞修飾詞功能功能

3、A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z 分析分析 電導(dǎo)率電導(dǎo)率 密度密度 電壓電壓 流量流量 電流電流 時(shí)間或時(shí)間程序時(shí)間或時(shí)間程序 物位物位 水分或濕度水分或濕度 壓力或真空壓力或真空 數(shù)量或件數(shù)數(shù)量或件數(shù) 放射性放射性 速度或頻率速度或頻率 溫度溫度 黏度黏度 力力 供選用供選用 位置位置 差差 比（分?jǐn)?shù)）比（分?jǐn)?shù)） 積分、累積積分、累積 安全安全 報(bào)警報(bào)警 控制（調(diào)節(jié)）控制（調(diào)節(jié)） 檢測元件檢測元件 指示指示 自動(dòng)自動(dòng)-手動(dòng)操作器手動(dòng)操作器 積分、累積積分、累積 記錄或打印記錄或打印 開關(guān)、聯(lián)鎖開關(guān)、聯(lián)鎖 傳送傳送 閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗 套管套

4、管 繼動(dòng)器或計(jì)算器繼動(dòng)器或計(jì)算器 驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu) 表7-1 被測變量和儀表功能的字母代號(hào) 5 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 在自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成中,除必須具有前面所述的自 動(dòng)化裝置外,還必須具有控制裝置所控制的。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn) 設(shè)備、機(jī)器、一段管道或設(shè)備的一部分叫做, 簡稱。 要選擇好控制系統(tǒng)要選擇好控制系統(tǒng) 的對(duì)象的對(duì)象 6 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n 一、信號(hào)和變量一、

5、信號(hào)和變量 載有變量信息的物理變量是信號(hào)。 系統(tǒng)或環(huán)節(jié) u y 圖7-3 輸入、輸出變量圖 輸入變量 輸出變量 多輸入多輸出系統(tǒng) 7 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 圖7-4 簡單水槽 A B uu1 u2 圖7-5 信號(hào)分叉點(diǎn) 8 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n 二、自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖二、自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 n在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一 般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。般都用方塊圖來

6、表示控制系統(tǒng)的組成。 n下頁圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方塊圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成下頁圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方塊圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成 系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”。兩個(gè)方塊之間用一條。兩個(gè)方塊之間用一條 帶有箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方塊帶有箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方塊 表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié) 的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。 9 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n n方塊圖中，方塊圖中， x 指設(shè)定值；指設(shè)定值；z 指輸出

7、信號(hào)；指輸出信號(hào)；e 指偏差信指偏差信 號(hào)；號(hào)；p 指發(fā)出信號(hào)；指發(fā)出信號(hào)；q 指出料流量信號(hào)；指出料流量信號(hào)；y 指被控變指被控變 量；量；f 指擾動(dòng)作用。當(dāng)指擾動(dòng)作用。當(dāng)x 取正值，取正值，z取負(fù)值取負(fù)值，e= x- z， 負(fù)反饋；負(fù)反饋；x 取正值，取正值，z取正值，取正值， e= x+ z，正反饋。，正反饋。 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 圖7-6 自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 10 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n 其他控制系統(tǒng)其他控制系統(tǒng) 用同一種形式地方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)用同一種形式地方

8、塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng) 當(dāng)進(jìn)料流量或溫度變化 等因素引起出口物料溫度變 化時(shí)，可以將該溫度變化測 量后送至溫度控制器TC。溫 度控制器的輸出送至控制閥， 以改變加熱蒸汽量來維持出 口物料的溫度不變。 11 圖7-7 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng) 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 為了便于分析,有時(shí)將控制器以外的各個(gè)環(huán)節(jié) (包 括被控對(duì)象、測量元件及變送器、控制閥)組合在一起 看待,稱之為廣義對(duì)象,這樣,整個(gè)系統(tǒng)可認(rèn)為是由控制 器與廣義對(duì)象兩者所構(gòu)成,其方塊圖可簡化。 控制器廣義對(duì)象 被控變量測量值z(mì)給定值 干擾作用f -x 圖7-

9、8 簡化方塊圖 12 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n 三、反饋三、反饋 自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，是由于反饋的 存在造成的。 x K y z e - 圖7-9 負(fù)反饋系統(tǒng) Key yxe 13 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 yKKxy x K K y 1 兩式聯(lián)立,消去e,則有 （7-1） xy 單位反饋系統(tǒng) xy 1 如果K很大, K 1 ,則 （7-2） 14 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系

10、統(tǒng)的方塊圖 小結(jié)小結(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 它與自動(dòng)測量、自動(dòng)操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較,最本質(zhì)的 差別,就在于控制系統(tǒng)有無負(fù)反饋存在。 自動(dòng)操縱裝置自動(dòng)操縱裝置對(duì)象對(duì)象 操縱指令操縱指令操縱作用操縱作用 工藝參數(shù)工藝參數(shù) 圖7-10 自動(dòng)操縱系統(tǒng)方塊圖 15 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 n 四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 n按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)； n按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例、比例積分、按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比

11、例、比例積分、 比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)； n將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定 值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動(dòng)控制系值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動(dòng)控制系 統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序 控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。 16 其中第三種分類方法最普遍其中第三種分類方法最普遍 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 “定值” 是恒定給定值的簡稱。工藝生產(chǎn)中，若要 求控

12、制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個(gè)生產(chǎn) 指標(biāo)上不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需要 采用定值控制系統(tǒng)。 17 給定值隨機(jī)變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參 數(shù)準(zhǔn)確而快速地跟隨給定值的變化而變化。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 3.3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即生 產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)需按一定的時(shí)間程序變化。這類系統(tǒng)在間 歇生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較普通。 18 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指

13、標(biāo) n 一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài) 19 自動(dòng)控制目的：自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定 值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流 出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。 靜態(tài)靜態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率 為0，不是靜止）。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均 恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)， 系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變 其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)， 這種狀態(tài)就

14、是靜態(tài)靜態(tài)。 20 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 21 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài) 。 從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重 新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和 信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。 在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了 解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存 在的，是不可避免的，就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控 制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持 在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三

15、節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n 二、控制系統(tǒng)的過渡過程二、控制系統(tǒng)的過渡過程 n系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。 22 當(dāng)干擾作用于對(duì)象，系 統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在 系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟拢?jīng) 過一段時(shí)間，系統(tǒng)重新 恢復(fù)平衡。 舉例舉例 圖7-11 控制系統(tǒng)方塊圖 控制器執(zhí)行器對(duì)象 被控變量 測量、變送 給定值 干擾 - 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控 變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾 形式。 n

16、在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬 于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和 方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階 躍干擾。 23 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 這種形式的干擾比較突然、 危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響 也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng) 能夠有效地克服這種類型的 干擾，那么一定能很好地克 服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡單，容易 實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì) 算。 24 圖7-12 階躍干擾作用 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n自動(dòng)控

17、制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式 25 發(fā)散震蕩過程發(fā)散震蕩過程 X X 非周期衰減過程非周期衰減過程 衰減震蕩過程衰減震蕩過程 等幅震蕩過程等幅震蕩過程 ？ 對(duì)于控制質(zhì)量要求不對(duì)于控制質(zhì)量要求不 高的場合，如果被控高的場合，如果被控 變量允許在工藝許可變量允許在工藝許可 的范圍內(nèi)振蕩（主要的范圍內(nèi)振蕩（主要 指在位式控制時(shí)），指在位式控制時(shí)）， 才可采用。才可采用。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n三、控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)三、控制系統(tǒng)的控制指標(biāo) 26 多數(shù)情況下，希望得到衰減

18、振蕩過程，在此取這 種過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)。 控制指標(biāo)主要有兩類,一類是時(shí)間域的單項(xiàng)指標(biāo), 另一類是時(shí)間域的綜合指標(biāo)。 控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 1. 1.時(shí)間域的各種單項(xiàng)指標(biāo)時(shí)間域的各種單項(xiàng)指標(biāo) 假定自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的 變化曲線如下圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程 圖7-14 過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖 27 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 28 五種重要品

19、質(zhì)指標(biāo)之一五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一 （ 1 ）最大偏差或超調(diào)量）最大偏差或超調(diào)量 最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的 最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個(gè)波的 峰值。特別是對(duì)于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反應(yīng)器 的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會(huì)對(duì)最大偏 差的允許值有所限制。A 超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。 B BC 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) （2）衰減比）衰減比B:B 衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的 比。習(xí)慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。 五種重要

20、品質(zhì)指標(biāo)之二五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二 29 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三 （ 3 ） 余差余差C 當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與 給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終 了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng) 的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。 30 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四 （4） 過渡時(shí)間過渡時(shí)間 從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直

21、到系統(tǒng)重新建立新的平 衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。一般在穩(wěn)態(tài) 值的上下規(guī)定一個(gè)小范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再 越出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過 渡過程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有 的規(guī)定為）。 31 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五 （5 5）震蕩周期或頻率）震蕩周期或頻率 過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振 蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同 的情況下，周期與過渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短 一些為好。 32 化學(xué)工

22、業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 33 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過 渡過程曲線如下圖所示。試分別求出最大偏差、余差、 衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間（給定值為200）。 舉例舉例 圖7-15 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 解解: : 最大偏差A(yù)230-20030余差C205-200 由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B230-20525， 第二個(gè)波峰值B2102055， 故衰減比應(yīng)為B:B25:55:1。 振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間

23、隔， 故周期T20-515（min） 34 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 分析：分析：過渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)， 假定被控變量進(jìn)入額定值的2，就可以認(rèn)為過渡過程 已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200（2）4，這 時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值（205）兩側(cè)以寬度為畫一區(qū) 域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn) 入這一區(qū)域且不再越出，過濾過程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。 因此，從圖上可以看出，過渡時(shí)間為22min。 35 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 2. 2.時(shí)間域

24、的綜合指標(biāo)時(shí)間域的綜合指標(biāo) 綜合性指標(biāo)往往通過偏差的某些函數(shù)對(duì)時(shí)間的積分值 來表達(dá),以兼顧最大偏差、超調(diào)量、衰減比、過渡時(shí)間等 各方面的因素。 以表示過渡過程中被控變量與新穩(wěn)態(tài)值的差值, 即 e(t) = y(t) - y()。 36 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 三種綜合指標(biāo)三種綜合指標(biāo) 偏差絕對(duì)值對(duì)時(shí)間的積分,簡記為IAE dtteIAE 0 采用絕對(duì)值,可避免正負(fù)積分面積相消的現(xiàn)象。 37 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 偏差絕對(duì)值與時(shí)間乘積對(duì)時(shí)間的積分,簡記

25、為ITAE tdtteITAE 0 它對(duì)后期的偏差值加大權(quán)值,因此對(duì)消除偏差所 需的時(shí)間比較敏感。 38 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 偏差平方值對(duì)時(shí)間的積分,簡記為ISE 0 2dt eISE 采用平方值,同樣可以避免正負(fù)偏差積分時(shí)的相消 現(xiàn)象。 與IAE相比,它對(duì)最大偏差的數(shù)值更加敏感。 39 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n 四、影響控制指標(biāo)的主要因素四、影響控制指標(biāo)的主要因素 40 一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即 和。前者指與該自動(dòng)控 制系統(tǒng)有關(guān)的部分。后者指為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所必需的自動(dòng) 化儀表設(shè)備，通常包括測量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器 等三部分。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 .c n n 第三節(jié)第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，過