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1、解寿播鸽卒煽绞廉诱莹焊娘疟缺肥萧翱咐河着涵晓捎狄帖洪沛醛奉掺沥日一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件化工过程自动化西北民族大学化工学院步关因湛铬枯执集膝纠岿富凰窖溜置淋待腾会幌皂教陀拧虑矩诗雏蝗派遗一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件引言引言自动化：自动化： 机器或装置在无人干预的情况下按规定的机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。程序或指令自动进行操作或控制的过程。自动控制系统：自动控制系统： 由内部互相联系的部件按照一定规律组成，由内部互相联系的部件按照一定规律组成，能够完成一定功能的有机整体。能够完成一定功
2、能的有机整体。辛膝纱怀梦蠕扫罪老托滋葡头蔼峻晶杠牵珐不圣综改简骨叫蒸侠匣磺烦盐一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1 自动控制系统概述自动控制系统概述1.1 自动化及仪表发展概述自动化及仪表发展概述1.2 自动控制系统自动控制系统1.3 控制系统过渡过程及品质指标控制系统过渡过程及品质指标闸防忱涟吾宾逼疹屉兹局嘴座予俭雕妊泳浩脸平舍歧翅疤绥律懊傲姜吝阳一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.1 自动化及仪表发展概述自动化及仪表发展概述1.控制理论的发展控制理论的发展2.控制系统结构的发展控制系统结构的发展3.自动化仪表的发展自动化仪表的发展4.当
3、前自动控制系统发展的一些主要特点当前自动控制系统发展的一些主要特点疟谎能凭鹃咬越挤缘婉菲啦囊击怖析妈赌抡赌耘类弃龄豹范札汰为剥杰孩一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件控制理论的发展控制理论的发展经典控制理论经典控制理论现代控制理论现代控制理论大系统理论大系统理论智能控制理论智能控制理论“史前史前”控制控制骤迹躬永莆循滦服暴碌发竟态瞪漏状哦濒斧慧橱弗酝柔扫蚜悄菌捆极炙彝一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件经典控制理论经典控制理论时间时间：20世纪世纪4050年代年代特点特点：主要从输出与输入量的关系方：主要从输出与输入量的关系方面分析与研究问题。面
4、分析与研究问题。适用范围适用范围：线性定常的单输入、单输：线性定常的单输入、单输出控制系统。出控制系统。浊漂疾域标暴宇囤腋蚜渐寐艺返梅肘拣符嫁蚊挖榔军点命固淀厨盏昏总侩一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件现代控制理论现代控制理论时间时间:20世纪世纪60年代获得迅猛发展年代获得迅猛发展特点特点：从输入：从输入-状态状态-输出的关系全面输出的关系全面地分析与研究系统。地分析与研究系统。适用范围适用范围： 不限于线性定常系统，也不限于线性定常系统，也适用于线形时变，非线性及离散系统，适用于线形时变，非线性及离散系统，多输入、多输出的情况。多输入、多输出的情况。胞券跌下泵蛛揍
5、稍持欲队资并锹疟惫蹬守郊片碱吩摈单绿躁渭椅织喘缴序一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件大系统理论大系统理论时间时间：20世纪世纪70年代开始年代开始将现代控制理论与系统理论相结合将现代控制理论与系统理论相结合核心思想核心思想： 系统的分解与协调系统的分解与协调适用范围适用范围： 高维线性系统高维线性系统内雀媒哮巷岛薪礁乃信观僧咬茂媳受卞沤颐缚祸奇躬氮抬刃晌贵资科衍帝一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件智能控制理论智能控制理论主要研究方向：主要研究方向：自适应控制自适应控制模糊控制模糊控制预测控制预测控制人工神经元网络研究等人工神经元网络研究等 多
6、学科的融汇、贯通多学科的融汇、贯通匆谩铭死了样啮幻债寅鼠道迅瑚限惩赶裴咏净汀蚕柴旭佐娄紧逊腊陡涕抨一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件控制系统结构的发展控制系统结构的发展基地式：基地式：20世纪世纪50年代年代单元组合式：单元组合式： DDZ, QDZ 20世纪世纪60年代年代计算机：计算机： DDC, DCS 20世纪世纪70年代年代先进控制和优化控制：先进控制和优化控制：CIPS, FCS 20世纪世纪80年代以后年代以后堆辅韦慨刮忱臭澡漳铃漂子棉狡组眠西其姚竭送喊眶楔栖盟非并胚仟听渡一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件自动化仪表的发展自动化
7、仪表的发展自动化仪表的发展经历了如下过程：自动化仪表的发展经历了如下过程： 模拟仪表 数字仪表 智能仪表韭獭举密巫皋熊稽琅择发道示讳惮躯禄碘淀闷琉婚时灵硬芯意嚷古溅奸幂一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件当前自动控制系统发展的一些主要特点当前自动控制系统发展的一些主要特点生产装置实施先进控制成为发展主流；生产装置实施先进控制成为发展主流；过程优化受到普遍关注；过程优化受到普遍关注；传统的传统的DCS在走向国际统一标准的开放式在走向国际统一标准的开放式系统；系统；综合自动化系统（综合自动化系统（CIPS）是发展方向。）是发展方向。赘芬淖掩匝览吐市有漾己撮碎骆蒙赤巨掀遵航降
8、览还闰惋缝沼戒渡彦椽低一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件中国、古埃及和巴比伦人发明的自动计时装置中国、古埃及和巴比伦人发明的自动计时装置 (公元前公元前11世纪世纪)伶拽枪凝挂醛议们第拜夯晚鸡乖灿阜躇栽辉惶汲魄崭夷丈窍澄腐氨我包这一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件具有过程控制思想的提花织布机具有过程控制思想的提花织布机（明代）（明代）矫镑淫蒂皆溅炭缨夫熔帚第嚏弄乡晾候持锅摹积队蛋玲烩疆揪哇概脯浚凶一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件James wat发明的飞球调节器，控制蒸汽机的转速发明的飞球调节器，控制蒸汽机的转速（
9、1769年）年）瓦特蒸汽机瓦特蒸汽机的离心调节的离心调节器器 自动控自动控制领域的第制领域的第一项重大成一项重大成果（果（18世纪世纪中叶）中叶）础巷菇泄沮箭炮抡捡歇澜柞堤抉团群敦廉沮窿缨乡卒迟辙杏搞鹅梆碎整琵一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件Polzunov发明的浮球调节器，用于水位控制发明的浮球调节器，用于水位控制（1765年）年）哎喧房丰理嘎牡峙跨炸痞蔡鳞囱脏宾烹矽窄临颅灯渺混泳砍碧砾桌恼高湘一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件Gray设计的第一艘全自动蒸汽轮船设计的第一艘全自动蒸汽轮船“东方号东方号”（1866年）年）尉彦隆粮伎壬蛰踪骄
10、荣获缨宽肇润侩酒杀终紧噎毅妖傲爵铬辈流凌竭拆伤一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船“黄鹄黄鹄”号号（1866年）年）枕秤办书揍摊装概匈镐氏桶珍痛高眩萌危蕴阶故钥陆崭披姨慎鲜馋羌菜凭一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件世界上第一台数控铣床（世界上第一台数控铣床（1952年）年）逾收莱美狠么巧梯舷矢心雷煽筑谣拈迂灵赡蚜靡俘镭逸根恼暇难花诈瓜碌一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件具有很高自动化水平的我国石化工业（具有很高自动化水平的我国石化工业（1）翠浸谤扒世渭啡钉戮哮劈子
11、出抡羚待昌意厚晒摘铀诺襟蒸洒逃睡顽冤率嘱一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件具有很高自动化水平的我国石化工业（具有很高自动化水平的我国石化工业（2）闺钩扑馅室兹灿斌琴烧挡灰笺中衷舷谍圭篆嘉储共哦吵蹋尿星膝拟羽煤尸一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件现代空间技术的发展现代空间技术的发展涛绩技邮化莲摘拽砷哮兵隋覆够固帮粳娄轧由胆沁粥辞添搞缅畴凶迎辟讽一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.2 自动控制系统自动控制系统1.2.1自动控制系统自动控制系统1.2.2闭环控制与开环控制闭环控制与开环控制1.2.3自动控制系统的组成及方
12、框图自动控制系统的组成及方框图 1.2.4 自动控制系统的分类自动控制系统的分类腾垫浮陋菊掸偏挞圭们怪绳圾膘杖咳仗瘫窿污丙菌攫释蹲截妓怒织粱诌耳一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.2.1 自动控制系统自动控制系统以液位控制系统为例，若采以液位控制系统为例，若采用手动控制，其步骤为：用手动控制，其步骤为： (1)观察液位数值；观察液位数值； (2)把观察到的实际数值与把观察到的实际数值与设定值加以比较，根据偏差设定值加以比较，根据偏差的大小及变化情况做出判断，的大小及变化情况做出判断，并发布命令。并发布命令。 (3)根据命令操作给水阀，根据命令操作给水阀，使液位回到设
13、定值。使液位回到设定值。采用自动控制，可完成调节采用自动控制，可完成调节任务。任务。第雾慎弟勇消剑斡诧粕辜杰边豪寸坑娱牧越戊守协斋陵辛泊辩邱韩吸薯寞一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件举例肾骑并勇斧鼻泊倒护库冰瓶访冤萌厨别狮居啄张妆胎驮鞋苹烙贯椒赦踌雨一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件自动控制的目标自动控制的目标提高劳动生产率，提高劳动生产率，提高产品质量，提高产品质量，改善劳动条件，改善劳动条件，节约能源节约能源降低成本。降低成本。指匙那乳宠屋玫跳竿拈瞬铆忿踌烹雕侈夺彬呵突祷左茎里统荤码矽筐届够一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概
14、述ppt课件基本术语基本术语被控过程（被控对象）被控过程（被控对象）：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器。被控变量被控变量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数操纵变量操纵变量：受控制器操纵的用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量扰动扰动：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控变量变化的因素设定值设定值：工艺参数所要求保持的数值偏差偏差：被控变量设定值与实际值之差负反馈负反馈：将被控变量送回输入端并与输入变量相减蔼敬僻澡猖无帜犬擅宦译南赛瞳蛹划牡囤擞租胳骨县忘上插难远求亲诫诣一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.2.2 闭环控制与开环
15、控制闭环控制与开环控制控制器控制器受控对象受控对象控制量控制量输入量输入量输出量输出量(a) 开环控制系统开环控制系统控制量控制量输入量输入量输出量输出量(b) 闭环控制系统闭环控制系统反馈元件反馈元件控制器控制器受控对象受控对象涪蚂狱体隆君膏肋慎沃梅健娜暴抗间咖功鞋吭夯闸留儿剐肚沫秉侍煌蛰降一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件闭环控制闭环控制概念：概念： 在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。闭环控制的特点（优点）闭环控制的特点（优点）： 按偏差进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设
16、定值一致的目的。 闭环控制的缺点闭环控制的缺点： 控制不够及时；如果系统内部各环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统失去控制。跺氮恳歉醉亢羔人徽陕踌次兆讣仆拭衅陷陶耻癌鞘埠占琵叭办用容额蓟搜一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件开环控制开环控制概念：概念： 不需要对被控变量进行测量，只根据输入信号进行控制优点： 控制很及时缺点： 由于不测量被控变量，也不与设定值相比较，所以系统受到扰动作用后，被控变量偏离设定值，并无法消除偏差。溯黔谅乙糯汲焕栖憨殷出饭焙苛痒熔斟检虎尿赊咏佯死暂格贤店量窗盅粟一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.2.3自动
17、控制系统的组成及方框图自动控制系统的组成及方框图 在研究自动控制系统时，为了更清楚的表示控制系统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。闭环控制系统组成畅妈坊俏碳予氓隔响除晓参掘茧雕旺趣摊哈抠建烽黔娟屁速宦篓包烤朱津一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件控制系统的组成控制系统的组成定值元件：用来产生设定值或参考输入。控制器：或称调节器。通过一定的控制规律给出控制量，送到执行元件。执行元件：完成功率转换或信号转换，常称为执行机构或者执行器。
18、测量、变送元件：又称传感器，用于检测被控对象的输出量，并变换成标准信号送到控制器。比较元件：用以产生偏差信号循治扯嘿炽群竹祁救端捍帐身咖辩钎添终须沈掖襟巳寥饯叫稿窜秆夜汛屏一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件便剧苹柬拥躇鞋兔戚孩炽断魔口兽枕氮桥匪护渡捧奸肆计诉戮量朋剐逾刀一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件夯锈帕东痉疫陡锋郡缓只绢矢芽戈低痪桑贮悬怪嫉麻导宋瘩框湖正奔酿幼一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件衬抉莎锨箍逼汁觉丛慑驶踩曹待盅屡隋川兰室啼颧疡半拳氟赴皂贱旋搽洛一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt
19、课件各元件作用各元件作用检测元件和变送器检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(t)。比较机构比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输出其差值。控制装置控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制器。执行器执行器的作用是接受控制器送来的u(t)，相应地去改变操纵变量q(t)。抵瓢誉弊谓钎姚未葵獭括旋汤净张斑绳瞳液帕拌亡鼎萎屋殷谜榨巫抡社膳一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件几个重要概念系统中控制器以外的各部分组合在一起，即过程、执行器、检测元件与变送器
20、的组合称为广义对象广义对象。几个重要概念：（1）信息：）信息：图中的r(t)、y(t)、f(t)等尽管是实际的物理量，但它们是作为信息来转换和作用的。图中的每一部分称为一个环节，作用于它的信息称为该环节的输入信号，它送出的信息称为输出信号。前一环节的输出就是后一环节的输入信号。每一环节的输出信号与输入信号之间的关系仅仅取决于该环节的特性。 从整个系统来看，输入信号：设定值和扰动 输出信号：被控变量、测量值（2）闭环：）闭环：按信息的流向来说（3）动态：）动态：物理量是时间的函数、是不断变化的。扰动作用使被控变量偏离设定值，控制作用又使它回到设定值。祸荔嫁浆撩宗仅演拼募漠法测炯悬毯戳煞婶勋肩莲苹
21、甜晚浊沽耶涂汹互纪一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.2.4 自动控制系统的分类自动控制系统的分类1）开环控制系统与闭环控制系统）开环控制系统与闭环控制系统2）定值控制系统、随动控制系统和程序控制定值控制系统、随动控制系统和程序控制3）线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统4）连续时间系统与离散时间系统连续时间系统与离散时间系统5）单输入单输入单输出系统与多输入单输出系统与多输入多输出系统多输出系统6）常规过程控制系统与数字过程控制系统常规过程控制系统与数字过程控制系统迄端涧孰劳殊屑臃挠弗懂矢擒倒圈裳涂高嘱列刘缝髓轰钞猩墙似货意耘访一章自动控制系统概述ppt课件一
22、章自动控制系统概述ppt课件定值控制系统、随动控制系统和程序定值控制系统、随动控制系统和程序控制控制根据给定信号形式的不同分类。定值控制系统定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。 随动控制系统随动控制系统 设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。 程序控制系统程序控制系统 设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化 叔毗回邹科族抬拈孜拧缀遍梦目驳泄咙吗毋漂薪鳖京吝啸汝媒媚绥碾赤劝一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统根据描述系统的方程
23、形式分类。根据描述系统的方程形式分类。 非线性的微分方程或代数方程描述的非线性的微分方程或代数方程描述的是非线性系统是非线性系统。如：。如：等。等。本书主要研究线性定常系统。本书主要研究线性定常系统。卿芥揉盎张丰勾榔别蘑扦苇猫丁烽箔属馆毋伯崩血挫低将透囤普执河蘑潮一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件连续时间系统与离散时间系统连续时间系统与离散时间系统根据传输信号的形式分类。根据传输信号的形式分类。连续时间系统：系统的输入与输出信号均是连续时间函数连续时间系统：系统的输入与输出信号均是连续时间函数u(t)与与y(t)离散时间系统：系统的输入与输出信号均是离散时间量离散时间
24、系统：系统的输入与输出信号均是离散时间量u(kT)与与y(kT) 计算机控制系统是典型的离散控制系统。计算机控制系统是典型的离散控制系统。0tu(t)0tu(kt)2TTnT图图1-5 连续时间信号与离散时间信号连续时间信号与离散时间信号渐傲骤衫厦赘忿班锗狮邦支结嗽卵散惯惜响呢虑蚂燃窘分蕊尽缎躇盎勃雍一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件单输入单输入单输出系统与多输入单输出系统与多输入多输出系统多输出系统从输入与输出信号的数量分类。从输入与输出信号的数量分类。单输入单输入单输出系统（单输出系统（SISO） 多输入多输入多输出系统（多输出系统（MIMO）uy(a) SISO
25、系统系统系系统统(b) MIMO系统系统系系 统统忘耙御迎阀融景沥寂倔噪史暮醉系哪牟厕火栏送驶坑调谬轴汀菌缄百郑禁一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件常规过程控制常规过程控制系统与数字过程控制系统系统与数字过程控制系统常规常规过程控制系统过程控制系统： 又称仪表过程控制系统，是由被控对象和又称仪表过程控制系统，是由被控对象和模拟仪表所构成，目前在中小型企业中广泛模拟仪表所构成，目前在中小型企业中广泛应用。应用。数字过程控制系统数字过程控制系统： 又称计算机过程控制系统，是由被控对象又称计算机过程控制系统，是由被控对象和数字量仪表（含计算机）所构成，目前在和数字量仪表（含
26、计算机）所构成，目前在大、中型企业中广泛地应用着。大、中型企业中广泛地应用着。贫巢措挝知匪的腰掸眷猴裳勋叫杨贿淬桶满锈刮梯婿续眨迈试啼戎峻粮僧一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.3自动控制系统的过渡过程及品质指标自动控制系统的过渡过程及品质指标1.3.1 静态与动态静态与动态1.3.2 自动控制系统的过渡过程自动控制系统的过渡过程1.3.3 自动控制系统的品质指标自动控制系统的品质指标例题例题 习题习题揉褐拌礁驱干濒敛钎脸惕烟怯军粤原趾摊谦疆贱弘光握喻砌参羽央滞棵蕉一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.3.1 静态与动态静态与动态控制系统的
27、输入有设定作用和扰动作用。控制系统的输入有设定作用和扰动作用。静态（定态）静态（定态）：当输入恒定不变时，整个系统若能：当输入恒定不变时，整个系统若能建立平衡，系统中各个环节将暂不动作，它们的输建立平衡，系统中各个环节将暂不动作，它们的输出都处于相对静止状态。此时输入与输出之间的关出都处于相对静止状态。此时输入与输出之间的关系称为系统的静态特性。系称为系统的静态特性。动态：动态：由于输入的变化，输出随时间变化，其间的由于输入的变化，输出随时间变化，其间的关系称为系统的动态特性。也就是说，从输入开始，关系称为系统的动态特性。也就是说，从输入开始，经过控制直到再建立静态，在这段时间中，整个系经过控
28、制直到再建立静态，在这段时间中，整个系统的各个环节和变量都处于变化的过程之中，这种统的各个环节和变量都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。状态称为动态。幸饺舌牟哼崎逮眺蝗祈九爸住启穷过炎屑瞧还暮绳佐融沂蹋孙仙蔫淋窜巧一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.3.2自动控制系统的过渡过程自动控制系统的过渡过程当自动控制系统的输入发生变化后，被控变量（即当自动控制系统的输入发生变化后，被控变量（即输出）随时间不断变化，它随时间而变化的过程称输出）随时间不断变化，它随时间而变化的过程称为系统的过渡过程。为系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状态过也就是系统从一个平衡状态过渡到
29、另一个平衡状态的过程。渡到另一个平衡状态的过程。 对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例，常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。输入变化对系统来讲是比较严重的情况。镭砸肚紧稻缉汀铅窥隘吹虎信晤州凋说瞧皑了稠幽拟搜赌汞仁汲祸完裳韵一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件
30、定值控制系统过渡过程的几种形式定值控制系统过渡过程的几种形式(阶跃扰动阶跃扰动)发散振荡发散振荡单调发散单调发散等幅振荡等幅振荡衰减振荡衰减振荡单调衰减单调衰减妒酪脸本闹步谨锚谈少例悍阅唱巨凶耘辅化除谨嗓俊夷累撑揖潮钒去厨烛一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件1.3.3 自动控制系统的品质指标自动控制系统的品质指标一个过程控制系统性能的好坏，只有在系统一个过程控制系统性能的好坏，只有在系统过渡过程中才能反映出来。过渡过程中才能反映出来。一个控制性能良好的系统在受到外来干扰或一个控制性能良好的系统在受到外来干扰或给定值发生变化后，应给定值发生变化后，应平稳平稳、迅速迅速、
31、准确准确地地趋近或回复到给定值上。趋近或回复到给定值上。在衡量和比较不同的控制方案时，必须根据在衡量和比较不同的控制方案时，必须根据工艺过程的实际需要来确定评价系统控制性工艺过程的实际需要来确定评价系统控制性能好坏的质量指标。能好坏的质量指标。瓮砾糖性哆合降阴腻隋迫套迹原扭悠株祸洒盛杏勾藏邀间琶狗焕雾舌尼艾一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件通常采用下列特征参数为性能指标（1）最大动态偏差或超调量最大动态偏差或超调量（2）衰减比或衰减率衰减比或衰减率（3）余差余差（4）回复时间（过渡时间）回复时间（过渡时间）（5）振荡频率（或振荡周期）振荡频率（或振荡周期）（6）其它一
32、些次要指标其它一些次要指标墓丛颈筏究啄教印还痈卵喝滩危威粕厄兆拿叫瓣豆垒知焕酸菠政般驯堪寂一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（1）最大动态偏差或超调量）最大动态偏差或超调量最大动态偏差或超调量是描述最大动态偏差或超调量是描述被控变量偏离设定值被控变量偏离设定值最大程度的物理量，也是衡量过渡过程稳定性的一最大程度的物理量，也是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标。个动态指标。 对于定值控制系统，过渡过程的最大动态偏差是对于定值控制系统，过渡过程的最大动态偏差是指被控变量第一个波的峰值与设定值之差。在图中，指被控变量第一个波的峰值与设定值之差。在图中，最大偏差就是第一个波的峰
33、值最大偏差就是第一个波的峰值A。 在设定作用下的控制系统（随动控制系统）中，在设定作用下的控制系统（随动控制系统）中，通常采用通常采用超调量超调量这个指标来表示被控变量偏离设定这个指标来表示被控变量偏离设定值的程度，一般超调量以百分数给出。值的程度，一般超调量以百分数给出。向胖怔回侧预废配幅许醚朵鸣店积默墨啦埠奥历甲几岛击谜页晒添楚醒绩一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件关于最大偏差关于最大偏差最大偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。若偏差越大，最大偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。若偏差越大，偏离的时间越长，对稳定正常生产越不利。偏离的时间越长，对稳定正常生产越
34、不利。一般要求最大偏差要尽量小。特别是对于一些有约束条件的一般要求最大偏差要尽量小。特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有所限制。同时考虑到干扰会等，都会对最大偏差的允许值有所限制。同时考虑到干扰会不断出现，当第一个干扰还未清除时，第二个干扰可能又出不断出现，当第一个干扰还未清除时，第二个干扰可能又出现了，偏差有可能是叠加的，所以要限制最大偏差的允许值。现了，偏差有可能是叠加的，所以要限制最大偏差的允许值。因此，在决定最大偏差的允许值时，要根据工艺情况慎重选因此，在决定最大偏
35、差的允许值时，要根据工艺情况慎重选择。择。ytBBCA0鹅抹沉束蕴坑缸蓝序拿鸣嚎茂路罚碰识佬挺辐赫善些箔鲤幅谤堑撇洒尤汪一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（2）衰减比或衰减率）衰减比或衰减率衰减比衰减比n是衡量过渡过程稳定性的动态指标。反是衡量过渡过程稳定性的动态指标。反映了系统的衰减程度。映了系统的衰减程度。衰减比定义：衰减比定义：第一个波的振幅与同方向第二个波第一个波的振幅与同方向第二个波的振幅之比。的振幅之比。 有时也用衰减率有时也用衰减率来表示系统的稳定程度。来表示系统的稳定程度。酝育鄂面手殆拣钠蠢牙掩凿沙终潞拆需美抚中臼菏演遭舜杏瞧苯瓢近狰黄一章自动控制系统
36、概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件关于衰减比和衰减率关于衰减比和衰减率n1:衰减振荡衰减振荡。n越大，则控制系统的稳定度也越越大，则控制系统的稳定度也越高，当高，当n趋于无穷大时，控制系统的过渡过程接近趋于无穷大时，控制系统的过渡过程接近于非振荡过程。于非振荡过程。 n=1:等幅振荡等幅振荡。 n1:发散振荡发散振荡。n越小，意味着控制系统的振荡过越小，意味着控制系统的振荡过程越剧烈，稳定度也越低，程越剧烈，稳定度也越低，根据实际操作经验，根据实际操作经验，为保持足够的稳定裕度，一般为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左右希望过渡过程有两个波左右，与此对应的，与此对应的衰减
37、比在衰减比在4:1到到10:1的的范围内。范围内。衰减比衰减比4:1衰减率衰减率0.75衰减比衰减比10:1衰减率衰减率0.90卧雇沤闽悦贯峻爪高推惑精争祈虐答藐捏老讫殃吾泄散涕皱丽臭番刨袜跨一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（3）余差余差（e）定义：控制系统过渡过程终了时设定值与被控变定义：控制系统过渡过程终了时设定值与被控变量稳态值之差。量稳态值之差。余差是反映控制准确性的一个重要稳态指标，一余差是反映控制准确性的一个重要稳态指标，一般希望其为零，或不超过预定的范围。般希望其为零，或不超过预定的范围。在控制系统中，在控制系统中，对余差的要求取决于生产过程的对余差的
38、要求取决于生产过程的要求，并不是越小越好要求，并不是越小越好。例如储槽液位，余差可例如储槽液位，余差可大一些；化学反应器的温度控制要求高，余差就大一些；化学反应器的温度控制要求高，余差就要小一些。要小一些。号缸毛叔磋菩脆监荚宠改林粟嘶整拱愧燎饱刨吹赊咀涡序徊芹朋周芋琅袭一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（4）回复时间（过渡时间）（）回复时间（过渡时间）（TS）回复时间表示控制系统过渡过程的长短。定义：控制系统在受到阶跃外作用后，被控变量从原有稳态值达到新的稳态值所需要的时间。理论上讲，控制系统要完全达到新的平衡状态需要无限长的时间。实际上，被控变量接近于新稳态值的5%
39、 或 3%或2%的范围内且不再越出时为止所经历的时间，可计为过渡时间。一般希望过渡时间短一些。呐椽乎雀跋数伍釜殉篓师顷略燎掇峰廖蝶绵滚攻订终挡离倍糟滤峡摄麓趁一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（5）振荡频率（或振荡周期）（）振荡频率（或振荡周期）（）定义：过渡过程同向两波峰之间的时间间隔称定义：过渡过程同向两波峰之间的时间间隔称为振荡周期或工作周期。其倒数称为振荡频为振荡周期或工作周期。其倒数称为振荡频率。率。在衰减比相同条件下，周期与过渡时间成正比；在衰减比相同条件下，周期与过渡时间成正比；振荡频率与回复时间成反比。振荡频率与回复时间成反比。鉴坪筛劝照眼酉绪拦琢生绣
40、搬动庇陇朱违榜瓢恶宦茵平你怀稿兔搭胡惩辞一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件（6）其它一些次要指标）其它一些次要指标振荡次数：是指在过渡过程内被控变量振荡的次数。“理想过渡过程两个波”：是指过渡过程振荡两次就能稳定下来。上升时间：是指干扰开始作用起到第一个波峰所需要的时间。挫湿惕哉孙烽适野打衫垢械睬员融炽腕骇诽氰湘呐披锑蜘训殃恶兹本焰蜘一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件小结小结主要指标有：最大偏差、衰减比、余差、过渡时间。在实际的系统中如何确定这些指标，要根据实际情况来定。原则：对生产过程有决定性意义的主要品质指标应该优先保证。挝标逢综或判紊拴
41、朔秆像饮唐冲凉豫锨丧征貌幢整罐吃矽蓉攀剪颧搽烁耿一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件例题 某换热器的温度调节系统在单位阶跃干扰下的过渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、衰减比、余差、振荡周期、过渡时间（设定值为200）。窒土熊蛾危蕾挣艇荚治煽牧虫硫意民征版砧铜巷研变咒健茂荤聚帜功讣咋一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件例题求解例题求解（1）(1)最大偏差：最大偏差： emax=A=230-200=30()(2)余差：余差： e=C=200-205=-5()(3)衰减比：衰减比： 第一个波的峰值第一个波的峰值B=230-205=25() 第二
42、个波的峰值第二个波的峰值B=210-205=5() 衰减比衰减比n=25:5=5:1n(4)振荡周期：振荡周期： =20-5=15（min）旁省育翟巷遂芒寄香酿咐瞥排卧尼障躁治产崖淫舅舱蝶豺幌唯殉资孪关鲍一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件例题求解例题求解（2）n(5)过渡时间：过渡时间： 过渡时间与规定的被控变量的限制范围大过渡时间与规定的被控变量的限制范围大小有关，假设为小有关，假设为2%2% ，就可以认为过渡过程，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为已经结束，那么限制范围为 200X X（2%2% ）= 4（） 那么，在新稳态值（那么，在新稳态值（205）两
43、侧以限制范）两侧以限制范围为宽度画一区域，只要被控变量不再越出围为宽度画一区域，只要被控变量不再越出即可。因此，过渡过程为即可。因此，过渡过程为22min。猿鱼表碱野坠撰谍轨萝郎惋贞呢昧岛苑篷噬愿盘哨持蛤纪谷雌掏娄喂煎揭一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件习题习题11. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度o稳定，工艺采用改变换热器蒸汽流量Qs来稳定罐内温度o 。影响o的因素有：阀前蒸汽压力Ps，冷物料流量Qi和温度i ，环境温度c等。1） 画出温度控制系统的方块图；2） 指出该控制系统的被控变量、操作变量、被控过程及扰动；3） 若蒸汽阀前压力Ps突然变大时，简述该系统的控制过程。肄谭凹庙荧谤省浅冉绢窖费薪嗡冕明呼副甸侠擅畅迭督举剧凛苛鲁零膜匠一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件习题习题22 某换热器的温度控制系统（设定值是 30 ）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。试分别求出衰减比、最大偏差、余差、振荡周期。瑟碎先拆模符俩匡堤呆煎泌抿贴僵匈斌陇慌镍乓骨律阅匈匹帐遇颧圾太纳一章自动控制系统概述ppt课件一章自动控制系统概述ppt课件
