化工儀表及自動(dòng)化厲玉鳴第三版第7章ppt課件

1、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 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 反響反響n(yōu) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)n 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程n控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)控制系統(tǒng)的控制指標(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

2、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(mǎn)足大型控制速度和精度不能滿(mǎn)足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要第一節(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字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測(cè)變量被測(cè)變量修飾詞修飾詞功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ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

3、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(cè)元件檢測(cè)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(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖傳送傳送閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗套管套管繼動(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(lèi)的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類(lèi)的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)表7-1 被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)5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生產(chǎn)設(shè)備。 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)備的一部分叫做被控對(duì)象,簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象。 要選擇

4、要選擇好控制好控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的對(duì)象對(duì)象6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、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)uy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(jiǎn)單水槽ABuu1u2圖7-5 信號(hào)分叉點(diǎn)8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，一般都用方塊圖來(lái)表示控制系統(tǒng)的組成。n下頁(yè)圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱(chēng)為“環(huán)節(jié)”。兩個(gè)方塊之間用一條

5、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(kāi)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)。9n方塊圖中， x 指設(shè)定值；z 指輸出信號(hào)；e 指偏差信號(hào)；p 指發(fā)出信號(hào)；q 指出料流量信號(hào)；y 指被控變量；f 指擾動(dòng)作用。當(dāng)x 取正值，z取負(fù)值，e= x- z，負(fù)反饋；x 取正值，z取正值， e= x+ z，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)n 用同一種形式地方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

6、物料溫度變化時(shí)，可以將該溫度變化測(cè)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(lái)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)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(cè)量元件及變送器、控制閥)組合在一起看待,稱(chēng)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(jiǎn)化?？刂破鲝V義對(duì)象被控變量測(cè)量值z(mì)給定值干擾作用f-x圖7-8 簡(jiǎn)化方塊圖12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、反響 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。

7、xKyze-圖7-9 負(fù)反饋系統(tǒng)Key yxe13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yKKxyxKKy1兩式聯(lián)立,消去e,則有（7-1）xy 單位反饋系統(tǒng)xy1如果K很大, K 1 ,那么（7-2）14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)的方塊圖小小結(jié)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(cè)量、自動(dòng)操縱等開(kāi)環(huán)系統(tǒng)比較,最本質(zhì)的差別,就在于控制系統(tǒng)有無(wú)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

8、統(tǒng)的分類(lèi)四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)n 按被控變量來(lái)分類(lèi)，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按被控變量來(lái)分類(lèi)，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(lái)分類(lèi)，如比例、比例按控制器具有的控制規(guī)律來(lái)分類(lèi)，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；積分、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(guò)程需要控制的被控變量的將控制系統(tǒng)按照工藝過(guò)程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來(lái)分類(lèi)，這樣可將自給定值是否變化和如何變化來(lái)分類(lèi)，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類(lèi)，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類(lèi)，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。16其中第三種

9、分類(lèi)方法最普遍其中第三種分類(lèi)方法最普遍第二節(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(jiǎn)稱(chēng)。工藝生產(chǎn)中，若要求控制系統(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(shuō)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。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(lèi)系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用比較普通。18第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)

10、渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(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：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定自動(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。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)變化率被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)變化率為為0，不是靜止）。，不是靜止）。第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入給定和干擾和輸

11、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)，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)，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)就是靜態(tài)。這種狀態(tài)就是靜態(tài)。 20第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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)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(guò)控制，直到系統(tǒng)重從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過(guò)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

12、各個(gè)環(huán)節(jié)和新建立平衡，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)。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)。第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n 二、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程n 系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)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?，?jīng)過(guò)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)象被控變量丈量、變送給定值干擾-第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)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在生

13、產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒(méi)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第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)24圖7-12 階躍干擾作用第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過(guò)渡過(guò)程的四種形式自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過(guò)渡過(guò)程的四種形式25發(fā)散震蕩過(guò)程發(fā)散震蕩過(guò)程X X非周期衰減過(guò)程非周期衰減過(guò)程衰減震蕩過(guò)程衰減震蕩過(guò)程等幅震蕩過(guò)程等幅震蕩過(guò)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(chǎng)合，如果被控高的場(chǎng)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)

14、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。 第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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，希望得到衰減振蕩過(guò)程，在此取這種過(guò)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(lèi),一類(lèi)是時(shí)間域的單項(xiàng)指標(biāo),另一類(lèi)是時(shí)間域的綜合指標(biāo)。控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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(guò)渡過(guò)程圖

15、7-14 過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)示意圖27第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)28五種重要品質(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(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過(guò)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。 超調(diào)量也可以用來(lái)表征被控變量偏離給定值的程度。第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n （2衰減比衰減比n 衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰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。

16、習(xí)慣表示為兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為 n:1，普通，普通 n 取為取為410之間為宜。之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二29第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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 當(dāng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的當(dāng)過(guò)渡過(guò)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(shuō)余穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說(shuō)余差就是過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控差就是過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過(guò)程稱(chēng)為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱(chēng)為有差系統(tǒng)。制過(guò)程稱(chēng)為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱(chēng)為有差系統(tǒng)。反之就為無(wú)差調(diào)節(jié)和

17、無(wú)差系統(tǒng)。反之就為無(wú)差調(diào)節(jié)和無(wú)差系統(tǒng)。 30第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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(guò)渡時(shí)間過(guò)渡時(shí)間 從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)渡立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)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)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(shuō)過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說(shuō)過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的

18、結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有的規(guī)（也有的規(guī)定為定為）。）。 31第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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震蕩周期或頻率震蕩周期或頻率 過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰或波谷之間的間隔過(guò)渡過(guò)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(chēng)為振蕩頻時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱(chēng)為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過(guò)渡時(shí)間成率。在衰減比相同的情況下，周期與過(guò)渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。正比，一般希望振蕩周期短一些為好。32第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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

19、過(guò)渡過(guò)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(guò)渡時(shí)間給定值為200）。舉例舉例圖7-15 溫度控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)解解: : 最大偏差最大偏差A(yù) A230-200230-2003030余差余差C C205-200205-200由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B B230-205230-2052525，第二個(gè)波峰值第二個(gè)波峰值BB21021020520555，故衰減比應(yīng)為故衰減比應(yīng)為B:BB:B25:525:55:15:1。振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周

20、期故周期T T20-520-51515minmin）34第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) 分析：過(guò)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(guò)渡過(guò)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(huà)一區(qū)域，上圖中以畫(huà)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(guò)濾過(guò)程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過(guò)渡時(shí)間為22min。35第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) 2. 2.時(shí)間域的綜合指標(biāo)時(shí)間域的綜合指標(biāo) 綜合性指標(biāo)往往通過(guò)偏差的某些函數(shù)對(duì)時(shí)間的積分值來(lái)表達(dá),以兼顧最大偏差、超

21、調(diào)量、衰減比、過(guò)渡時(shí)間等各方面的因素。 以偏差e表示過(guò)渡過(guò)程中被控變量與新穩(wěn)態(tài)值的差值,即 e(t) = y(t) - y()。 36第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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(jiǎn)記為IAE dtteIAE0采用絕對(duì)值,可避免正負(fù)積分面積相消的現(xiàn)象。 37第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)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(jiǎn)記為ITAE tdtteITAE0 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第三節(jié)第三節(jié) 過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) 偏差平方值對(duì)時(shí)間的積分,簡(jiǎn)記為ISE 02dteISE 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