第01章自動調節(jié)的基本概念

1、第一章第一章 自動調節(jié)的基本概念自動調節(jié)的基本概念The Basic Concepts of Automatic RegulationThe Basic Concepts of Automatic Regulation第一節(jié)第一節(jié) 實現(xiàn)自動調節(jié)的方法實現(xiàn)自動調節(jié)的方法 Methods of Automatic RegulationMethods of Automatic Regulation第二節(jié)第二節(jié) 常用術語常用術語 General TerminologyGeneral Terminology第三節(jié)第三節(jié) 系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖 Block Diagram of systemBlock Di

2、agram of system第四節(jié)第四節(jié) 自動調節(jié)系統(tǒng)的分類自動調節(jié)系統(tǒng)的分類 Classification of systemClassification of system第五節(jié)自動調節(jié)系統(tǒng)的性能第五節(jié)自動調節(jié)系統(tǒng)的性能 Specification of Regulation SystemSpecification of Regulation System 圖1-1 水位調節(jié)示意圖432H Q215Q6l2調節(jié)部件(regulator)是自動調節(jié)設備中的一個核心部件。 l3調節(jié)部件發(fā)出的調節(jié)信號是通過哪個物理量的改變去實現(xiàn)調節(jié)也是值得研究的問題l4掌握被調節(jié)的生產設備的特性，是設計自動調

3、節(jié)方案前需要做的一項工作。l 2被調量(controlled variable) 即：通過調節(jié)需要維持的物 理量。l 4擾動 (disturbance) 即：引起被調量變化的各種原因。l 5. 調節(jié)機關(regulating valve)即：在調節(jié)作用下，用來改變進入被調對象的物質或能量的裝置。l 3給定值(set point)即：根據(jù)生產要求,被調量的規(guī)定數(shù)值。l 6.調節(jié)作用量(controlling variable)，即：在調節(jié)作用下，控制被調量變化的物理量。水位調節(jié)系統(tǒng)方框圖水位調節(jié)系統(tǒng)方框圖23- -4+Q11HH0+Q256 1-水槽 2-檢測部件 3-轉換部件 4-調節(jié)部件 5

4、-執(zhí)行機 6-調節(jié)閥系統(tǒng)方框 圖主要由環(huán)節(jié)和信號線組成。 u2uuu2R1R2（a） y x（b）圖1-3 環(huán)節(jié)示意圖1環(huán)節(jié)是一個抽象體。每個環(huán)節(jié)都有對應的輸入量(input singal)和輸出量(output signal)，輸入量是引起該環(huán)節(jié)發(fā)生作用的原因，輸出量是該環(huán)節(jié)發(fā)生作用的表現(xiàn)和結果 (a)電阻分壓器 （b）杠桿 (a)圖 輸入量-電壓u輸出量-電壓u2 (b)圖 輸入量-杠桿左端的位移量x 輸出量-杠桿右端的位移量y 1同類環(huán)節(jié)-兩個環(huán)節(jié)的物理系統(tǒng)不同，但它們數(shù)學模型的形式完全相同，兩個環(huán)節(jié)的因果關系類同，稱它們?yōu)橥惌h(huán)節(jié)。 2同一個元件在反映兩個或多個不同特性時，應該用兩個或

5、多個方框來表示它們不同的因果關系。 3環(huán)節(jié)可大可小，系統(tǒng)方框圖可簡可詳，完全取決于分析研究系統(tǒng)的需要而定。二、信號線二、信號線1每一個環(huán)節(jié)的輸入量和輸出量之間都必須具有“單向性”。輸入 量是輸出量變化的原因，輸出量變化是輸入量作用的結果2在方框圖中，信號線只表示信號的傳遞關系和方向，而不是代表物質的流動。引出點(separating point)3. 符號介紹 相加點（summing point）圖1-6 信號的相加點和引出點（a）相加點；（b）引出點+ae(a)-(b) 第四節(jié)第四節(jié) 自動調節(jié)系統(tǒng)的分類自動調節(jié)系統(tǒng)的分類Classification of systemClassificati

6、on of system一按給定值信號的特點分類一按給定值信號的特點分類1恒值調節(jié)系統(tǒng)(constant regulation system)二按調節(jié)系統(tǒng)的結構分類二按調節(jié)系統(tǒng)的結構分類1反饋調節(jié)系統(tǒng)(feedback regulation system)反饋調節(jié)系統(tǒng)是依據(jù)于偏差進行調節(jié)的。 2程序調節(jié)系統(tǒng)(programme regulation system3隨機調節(jié)系統(tǒng)(follow-up regulation system)21冷水Wit-+it0T蒸汽DQ圖1-7 反饋調節(jié)系統(tǒng)特點：特點：（1）在調節(jié)結束時，可以使被調量等于或接近于給定值（2）當調節(jié)系統(tǒng)受到擾動作用時，必須等到被調量

7、出現(xiàn)偏差后才開始調節(jié)，所以調節(jié)的速度相對比較緩慢。也稱為閉環(huán)(close loop)調節(jié)系統(tǒng) 2 2前饋調節(jié)系統(tǒng)前饋調節(jié)系統(tǒng)(feedforward(feedforward regulation regulation system) system)前饋調節(jié)系統(tǒng)是依據(jù)于擾動進行調節(jié)的。前饋調節(jié)系統(tǒng)是依據(jù)于擾動進行調節(jié)的。圖1-8 前饋調節(jié)系統(tǒng)1Tiw2蒸汽DQ冷水DW特點：特點： (1)由于擾動影響被調量的同時，調節(jié)器的調節(jié)作用已產生，所以調節(jié)速度相對比較快； (2)由于沒有被調量的反饋，所以調節(jié)結束時不能保證被調量等于給定值。前饋調節(jié)系統(tǒng)由于無閉合環(huán)路存在，亦稱為開環(huán)(open loop)調節(jié)

8、系統(tǒng)。 (3) 復合調節(jié)系統(tǒng)(compounding regulation system)三按調節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)回路的數(shù)目分類三按調節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)回路的數(shù)目分類1單回路調節(jié)系統(tǒng)(single loop regulation system)2多回路節(jié)系統(tǒng)(multiple loop regulation system)四按調節(jié)作用的形式分類四按調節(jié)作用的形式分類1連續(xù)調節(jié)系(continuous regulation system) 2離散調節(jié)系統(tǒng)(discrete regulation system)五按系統(tǒng)的特性分類五按系統(tǒng)的特性分類1線性調節(jié)系統(tǒng) (linear regulation system)

9、2非線性調節(jié)系統(tǒng)(nonlinear regulation system) 第五節(jié)第五節(jié) 自動調節(jié)系統(tǒng)的性能自動調節(jié)系統(tǒng)的性能Specification of Regulation SystemSpecification of Regulation System一典型的輸入函數(shù)一典型的輸入函數(shù)1.階躍函數(shù)(step function) 2.單位脈沖函數(shù)(unit impulse function)也稱(t)函數(shù)） 3.斜坡函數(shù)(ramp function) 4.正弦函數(shù)(sine function) 二典型的調節(jié)過程二典型的調節(jié)過程自動調節(jié)系統(tǒng)受到階躍擾動后，被調量可能出現(xiàn)的幾種典型的調節(jié)過程

10、 (a)- 非周期(inertial)調節(jié)過程， (b)- 衰減振蕩(attenuate oscillation)調節(jié)過程. (c)- 等幅振蕩(constant oscillation)調節(jié)過程。 (d)- 漸擴振蕩(divergent oscillation)調節(jié)過程三主要的性能指標三主要的性能指標(Specification Index)(Specification Index)1穩(wěn)定性(stability)131311MMMMM指標-衰減率(decrement)衰減率定義： =1 非周期的調節(jié)過程 2準確性(accuracy)（1）動態(tài)偏差(dynamic deviation)emax-指在整個調節(jié)過程中被調量偏高給定值的最大偏差值。 （2）靜態(tài)偏差(static deviation)e-指調節(jié)過程結束后被調量和給定值之間的偏差值。3.快速性(rapidity)調節(jié)時間ts：當被調量進入穩(wěn)定值的 +2%或 +5%之間這個范圍并不再超越出此范圍時，所經歷的時間為調節(jié)時間ts。=0 等幅振蕩的調節(jié)過程 01 衰減振蕩的調節(jié)過程0 漸擴振蕩的調