化工儀表第一章(俞金壽)過程自動化及儀表

1、學習這門課的重要性學習這門課的重要性： 控制系統(tǒng)在化工領域的應用很普遍，比控制系統(tǒng)在化工領域的應用很普遍，比如：煉油廠、化肥廠、純堿生產過程在滌綸如：煉油廠、化肥廠、純堿生產過程在滌綸短纖維生產過程、制漿、造紙過程、制藥等短纖維生產過程、制漿、造紙過程、制藥等等。等。 工藝人員也應該充分了解所用的控制系工藝人員也應該充分了解所用的控制系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)的特性。這樣才能設計出統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)的特性。這樣才能設計出合理、高效的生產工藝。合理、高效的生產工藝。使用常規(guī)儀表的中央控制室使用常規(guī)儀表的中央控制室早期的早期的DCSDCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1 1 自動控制系統(tǒng)概述自動控制系統(tǒng)概述本章的主要內容

2、：本章的主要內容：1.1 1.1 自動化及儀表發(fā)展概述自動化及儀表發(fā)展概述1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.3 1.3 控制系統(tǒng)過渡過程及品質指標控制系統(tǒng)過渡過程及品質指標1.1 1.1 自動化及儀表發(fā)展概述自動化及儀表發(fā)展概述控制理論的發(fā)展控制理論的發(fā)展經典控制理論經典控制理論:2020世紀世紀4040年年2020世紀世紀5050年代年代Nyquist(1932)頻域分析技術頻域分析技術Bode(1945)圖圖根軌跡分析方法根軌跡分析方法(1948)特點：特點：主要從主要從輸出輸出與與輸入量輸入量的關系方面分析與研究的關系方面分析與研究問題。問題。適用范圍：適用范圍：線性定常的單輸

3、入、單輸出控制系統(tǒng)。線性定常的單輸入、單輸出控制系統(tǒng)。以傳遞函數為基礎，在頻率域對單輸入單輸出控以傳遞函數為基礎，在頻率域對單輸入單輸出控制系統(tǒng)進行分析與設計制系統(tǒng)進行分析與設計PID控制規(guī)律是古典控制理論最輝煌的成果之一控制規(guī)律是古典控制理論最輝煌的成果之一現代控制理論現代控制理論:2020世紀世紀6060年代獲得迅猛發(fā)展年代獲得迅猛發(fā)展其主要內容為：其主要內容為： （基礎）線性系統(tǒng)理論，最優(yōu)控制理（基礎）線性系統(tǒng)理論，最優(yōu)控制理 論，最佳估計理論，系統(tǒng)辨識等。論，最佳估計理論，系統(tǒng)辨識等。特點：特點： 從從輸入輸入- -狀態(tài)狀態(tài)- -輸出輸出的關系全面地分析的關系全面地分析 與研究系統(tǒng)。與

4、研究系統(tǒng)。適用范圍：適用范圍： 不限于線性定常系統(tǒng)，也適用于線不限于線性定常系統(tǒng)，也適用于線 形時變，非線性及離散系統(tǒng)，多輸形時變，非線性及離散系統(tǒng)，多輸 入、多輸出的情況。入、多輸出的情況。大系統(tǒng)理論大系統(tǒng)理論:2020世紀世紀7070年代開始年代開始將現代控制理論與系統(tǒng)理論相結合將現代控制理論與系統(tǒng)理論相結合核心思想：核心思想： 系統(tǒng)的分解與協調系統(tǒng)的分解與協調適用范圍：適用范圍： 高維線性系統(tǒng)高維線性系統(tǒng)智能控制理論智能控制理論控制系統(tǒng)結構及儀表的發(fā)展控制系統(tǒng)結構及儀表的發(fā)展基地式：基地式：2020世紀世紀5050年代，適用于單回路年代，適用于單回路單元組合式（按功能）：單元組合式（按功

5、能）： DDZ, QDZ DDZ, QDZ 2020世紀世紀6060年年代，之間用代，之間用標準統(tǒng)一標準統(tǒng)一信號聯系信號聯系計算機：計算機： DDC, DCS DDC, DCS 2020世紀世紀7070年代年代先進控制和優(yōu)化控制：先進控制和優(yōu)化控制：CIPS, FCS CIPS, FCS 2020世紀世紀8080年代年代以后以后 自動化儀表的發(fā)展經歷了如下過程：自動化儀表的發(fā)展經歷了如下過程： 模擬儀表模擬儀表數字儀表數字儀表智能儀表。智能儀表。當前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點當前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點生產裝置實施先進控制成為發(fā)展主流生產裝置實施先進控制成為發(fā)展主流過程優(yōu)化受到普遍關

6、注過程優(yōu)化受到普遍關注傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的DCSDCS在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng)在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)（綜合自動化系統(tǒng)（CIPSCIPS）是發(fā)展方向是發(fā)展方向1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 1.2.11.2.1自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 自動控制的必要性自動控制的必要性蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水圖圖1-1 鍋爐汽包示意圖鍋爐汽包示意圖手動控制的步驟：手動控制的步驟：(1)觀察液位數值；觀察液位數值；(2)把觀察到的實際數值把觀察到的實際數值與設定值加以比較，根與設定值加以比較，根據偏差的大小及變化情據偏差的大小及變化情況做出判斷，并發(fā)布命況做出判斷，并發(fā)布命

7、令。令。(3)根據命令操作給水閥，根據命令操作給水閥，使液位回到設定值。使液位回到設定值。 LT LC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖 T 被加熱原料 TT TC 燃料油 出口溫度 加熱爐的溫度控制系統(tǒng)加熱爐的溫度控制系統(tǒng) LT LC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖術語術語被控過程（被控被控過程（被控對象對象）：自動控自動控制系統(tǒng)中，工藝制系統(tǒng)中，工藝參數需要控制的參數需要控制的生產過程、設備生產過程、設備或機器?；驒C器。被控變量：被控變量：被控被控過程內要求保持過程內要求保

8、持設定值的工藝參設定值的工藝參數數被控過程：被控過程：汽包汽包被控變量：被控變量：汽包液位汽包液位操縱變量：操縱變量：受控受控制器操縱的用以制器操縱的用以克服干擾的影響，克服干擾的影響，使被控變量保持使被控變量保持設定值的物料量設定值的物料量或能量或能量擾動：擾動：除操縱變除操縱變量外，作用于被量外，作用于被控過程并引起被控過程并引起被控變量變化的因控變量變化的因素素操縱變量：操縱變量：水的流量水的流量擾動：擾動：水壓力、蒸汽壓力水壓力、蒸汽壓力 LT LC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖設定值：設定值：工藝參工藝參數所要求保持的數所

9、要求保持的數值數值偏差：偏差：被控變量被控變量設定值與實際值設定值與實際值之差之差負反饋：負反饋：將被控將被控變量送回輸入端變量送回輸入端并與輸入變量相并與輸入變量相減減 LT LC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖 T 被加熱原料 TT TC 燃料油 出口溫度 加熱爐的溫度控制系統(tǒng)加熱爐的溫度控制系統(tǒng)被控過程被控過程：加熱爐加熱爐被控變量：被控變量：物料出口溫度物料出口溫度操縱變量：操縱變量：燃料油流量燃料油流量擾動：擾動：被加熱原料油溫度、燃料油熱值等被加熱原料油溫度、燃料油熱值等1.2.21.2.2閉環(huán)控制與開環(huán)控制閉環(huán)控制與開環(huán)

10、控制 閉環(huán)控制：閉環(huán)控制： 在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設定值進行比較，根據偏差進行控制，控制被控變量，定值進行比較，根據偏差進行控制，控制被控變量，這樣，整個系統(tǒng)構成了一個閉環(huán)。這樣，整個系統(tǒng)構成了一個閉環(huán)。閉環(huán)控制的特點（優(yōu)點）閉環(huán)控制的特點（優(yōu)點）：按偏差進行控制，使偏：按偏差進行控制，使偏差減小或消除，達到被控變量與設定值一致的目的。差減小或消除，達到被控變量與設定值一致的目的。 閉環(huán)控制的缺點閉環(huán)控制的缺點：控制不夠及時；如果系統(tǒng)內部各：控制不夠及時；如果系統(tǒng)內部各環(huán)節(jié)配合不當，系統(tǒng)會引起劇烈震蕩，甚至會使系統(tǒng)環(huán)節(jié)配合不當，系統(tǒng)會

11、引起劇烈震蕩，甚至會使系統(tǒng)失去控制。失去控制。開環(huán)控制：開環(huán)控制： 開環(huán)控制的特點（優(yōu)點）：開環(huán)控制的特點（優(yōu)點）：不需要對被控變量進不需要對被控變量進行測量，只根據輸入信號進行控制，行測量，只根據輸入信號進行控制，控制很及時?？刂坪芗皶r。開環(huán)控制的缺點：開環(huán)控制的缺點：由于不測量被控變量，也不與由于不測量被控變量，也不與設定值相比較，所以系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變設定值相比較，所以系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量偏離設定值，并無法消除偏差，這是開環(huán)控制的量偏離設定值，并無法消除偏差，這是開環(huán)控制的缺點缺點。 開環(huán)的液位控制系統(tǒng)開環(huán)的液位控制系統(tǒng) （按擾動控制，又稱前饋控制）（按擾動控制，又稱前饋

12、控制）開環(huán)控制舉例開環(huán)控制舉例 FT LT FdC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 LT LC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水 鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖鍋爐汽包自動控制系統(tǒng)示意圖1.2.31.2.3自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖 在研究自動控制系統(tǒng)時，為了更清楚的表示控制在研究自動控制系統(tǒng)時，為了更清楚的表示控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的組成、特性和相互間的信號聯系，一般系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的組成、特性和相互間的信號聯系，一般都采用方框圖。每個方框表示組成系統(tǒng)的一個都采用方框圖。每個方框表示組成系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，兩個方框之間用帶箭頭的線段表示兩個方框之間用帶箭頭的線段表示信號信號

13、聯系；進入方聯系；進入方框的信號為框的信號為環(huán)節(jié)輸入，環(huán)節(jié)輸入，離開方框的為離開方框的為環(huán)節(jié)輸出。環(huán)節(jié)輸出?？刂蒲b置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值閉環(huán)控制系統(tǒng)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)組成檢測元件和變送器檢測元件和變送器的作用是把被控變量的作用是把被控變量c(t)c(t)轉化為測轉化為測量值量值y(t)y(t)。比較機構比較機構的作用是比較設定值的作用是比較設定值r(t)r(t)與測量值與測量值y(t)y(t)并輸并輸出其差值。出其差值?？刂蒲b置控制裝置的作用是根據偏差的正負、大小及變化情況，的作用是根據

14、偏差的正負、大小及變化情況，按某種預定的控制規(guī)律給出控制作用按某種預定的控制規(guī)律給出控制作用u(t)u(t)。比較機構比較機構和控制裝置通常組合在一起，稱為控制器。和控制裝置通常組合在一起，稱為控制器。執(zhí)行器執(zhí)行器的作用是接受控制器送來的的作用是接受控制器送來的u(t)u(t)，相應地去改相應地去改變操縱變量變操縱變量q(t)q(t)。 系統(tǒng)中控制器以外的各部分組合在一起，即系統(tǒng)中控制器以外的各部分組合在一起，即過程、執(zhí)過程、執(zhí)行器、檢測元件與變送器行器、檢測元件與變送器的組合稱為的組合稱為廣義對象廣義對象。 控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構-e(t)u(t)q(t)y(t)

15、f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值閉環(huán)閉環(huán)控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成組成在分析控制系統(tǒng)的工作過程時，有幾個很重要的概念：在分析控制系統(tǒng)的工作過程時，有幾個很重要的概念：（1 1）信息：）信息：圖中的圖中的r(t)r(t)、y(t)y(t)、f(t)f(t)等盡管是實際等盡管是實際的物理量，但它們是作為信息來轉換和作用的。圖中的物理量，但它們是作為信息來轉換和作用的。圖中的每一部分稱為一個環(huán)節(jié)，作用于它的信息稱為該環(huán)的每一部分稱為一個環(huán)節(jié)，作用于它的信息稱為該環(huán)節(jié)的輸入信號，它送出的信息稱為輸出信號。前一環(huán)節(jié)的輸入信號，它送出的信息稱為輸出信號。前一環(huán)節(jié)的輸出就是后一環(huán)節(jié)的輸入信號

16、。每一環(huán)節(jié)的輸出節(jié)的輸出就是后一環(huán)節(jié)的輸入信號。每一環(huán)節(jié)的輸出信號與輸入信號之間的關系僅僅取決于該環(huán)節(jié)的特性。信號與輸入信號之間的關系僅僅取決于該環(huán)節(jié)的特性。從整個系統(tǒng)來看，輸入信號：設定值和擾動從整個系統(tǒng)來看，輸入信號：設定值和擾動 輸出信號：被控變量、測量值輸出信號：被控變量、測量值（2 2）閉環(huán)：）閉環(huán)：按信息的流向來說按信息的流向來說（3 3）動態(tài)：）動態(tài)：物理量是時間的函數、是不斷變化的。物理量是時間的函數、是不斷變化的。擾動作用使被控變量偏離設定值，控制作用又使它回擾動作用使被控變量偏離設定值，控制作用又使它回到設定值。到設定值。 控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構

17、-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值閉環(huán)閉環(huán)控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成組成1.2.4 1.2.4 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類按設定值的不同情況，將自動控制系統(tǒng)分為三類按設定值的不同情況，將自動控制系統(tǒng)分為三類: : 定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 設定值保持不變（為一恒定值）的反饋控制系統(tǒng)設定值保持不變（為一恒定值）的反饋控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。稱為定值控制系統(tǒng)。 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng) 設定值不斷變化，且事先是不知道的，并要求系設定值不斷變化，且事先是不知道

18、的，并要求系統(tǒng)的輸出（被控變量）隨之而變化。統(tǒng)的輸出（被控變量）隨之而變化。 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) 設定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數，設定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數，即根據需要按一定時間程序變化即根據需要按一定時間程序變化 1.31.3自動控制系統(tǒng)的過渡過程及品質指標自動控制系統(tǒng)的過渡過程及品質指標1.3.11.3.1靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài)控制系統(tǒng)的輸入有設定作用和擾動作用?？刂葡到y(tǒng)的輸入有設定作用和擾動作用。靜態(tài)（定態(tài)）靜態(tài)（定態(tài)）：當輸入恒定不變時，整個系統(tǒng)若能建：當輸入恒定不變時，整個系統(tǒng)若能建立平衡，系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)將暫不動作，它們的輸出都立平衡，系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)將

19、暫不動作，它們的輸出都處于相對靜止狀態(tài)。此時輸入與輸出之間的關系稱為處于相對靜止狀態(tài)。此時輸入與輸出之間的關系稱為系統(tǒng)的靜態(tài)特性。系統(tǒng)的靜態(tài)特性。環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性的靜態(tài)特性動態(tài)：動態(tài)：由于輸入的變化，輸出隨時間變化，其間的關由于輸入的變化，輸出隨時間變化，其間的關系稱為系統(tǒng)的動態(tài)特性。也就是說，從輸入開始，經系稱為系統(tǒng)的動態(tài)特性。也就是說，從輸入開始，經過控制直到再建立靜態(tài)，在這段時間中，整個系統(tǒng)的過控制直到再建立靜態(tài)，在這段時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和變量都處于變化的過程之中，這種狀態(tài)稱各個環(huán)節(jié)和變量都處于變化的過程之中，這種狀態(tài)稱為動態(tài)。為動態(tài)。環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)的動態(tài)特性的動態(tài)特性1.3.21.

20、3.2自動控制系統(tǒng)的過渡過程自動控制系統(tǒng)的過渡過程 當自動控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被控變量當自動控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被控變量（即輸出）隨時間不斷變化，它隨時間而變化的過（即輸出）隨時間不斷變化，它隨時間而變化的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。程稱為系統(tǒng)的過渡過程。也就是系統(tǒng)從一個平衡狀也就是系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。 對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分析其統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)）要分析其穩(wěn)定性、準確性和快速穩(wěn)定性、準確性和快速性性，常以階躍作用為輸入時的被控變量的過渡過程，常以階躍作用為

21、輸入時的被控變量的過渡過程為例，因為階躍作用很典型，實際上也經常遇到，為例，因為階躍作用很典型，實際上也經常遇到，且這類輸入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴重的情況。且這類輸入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴重的情況。 定值控制系統(tǒng)過渡過程的幾種形式定值控制系統(tǒng)過渡過程的幾種形式( (階躍擾動階躍擾動) ) c(t) (e)單調衰減 (c)等幅振蕩 (b)單調發(fā)散 (d)衰減振蕩 (a)發(fā)散振蕩 c(t) c(t) c(t) c(t) t t t t t 發(fā)散振蕩發(fā)散振蕩單調發(fā)散單調發(fā)散等幅振蕩等幅振蕩衰減振蕩衰減振蕩單調衰減單調衰減單項控制指標（僅適用于衰減振蕩過程）單項控制指標（僅適用于衰減振蕩過程）穩(wěn)定性、

22、準確性和快速性穩(wěn)定性、準確性和快速性1.3.3 1.3.3 自動控制系統(tǒng)的品質指標自動控制系統(tǒng)的品質指標綜合控制指標綜合控制指標最大動態(tài)偏差或超調量是描述最大動態(tài)偏差或超調量是描述被控變量偏離設定值被控變量偏離設定值最最大程度的物理量，是衡量過渡過程大程度的物理量，是衡量過渡過程穩(wěn)定性穩(wěn)定性的一個動態(tài)的一個動態(tài)指標。指標。 對于定值控制系統(tǒng)，過渡過程的最大動態(tài)偏差是對于定值控制系統(tǒng)，過渡過程的最大動態(tài)偏差是指被控變量第一個波的指被控變量第一個波的峰值與設定值峰值與設定值之差。在上圖中，之差。在上圖中，最大偏差就是第一個波的峰值。為最大偏差就是第一個波的峰值。為A A （1 1）最大動態(tài)偏差（）

23、最大動態(tài)偏差（e emaxmax）或超調量（或超調量（ ）CtyBBA0穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性最大偏差表示系統(tǒng)瞬間偏離給定值的最大程最大偏差表示系統(tǒng)瞬間偏離給定值的最大程度。若偏差越大，偏離的時間越長，對穩(wěn)定度。若偏差越大，偏離的時間越長，對穩(wěn)定正常生產越不利。正常生產越不利。要求小。要求小。特別是對于一些特別是對于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學反應器的化合物有約束條件的系統(tǒng)，如化學反應器的化合物爆炸極限、觸媒燒結溫度極限等，爆炸極限、觸媒燒結溫度極限等，都會對最都會對最大偏差的允許值有所限制。大偏差的允許值有所限制。同時考慮到干擾會不斷出現，當第一個同時考慮到干擾會不斷出現，當第一個干擾還未清除時，

24、第二個干擾可能又出現了，干擾還未清除時，第二個干擾可能又出現了，偏差有可能是疊加的，所以要限制最大偏差偏差有可能是疊加的，所以要限制最大偏差的允許值。因此，的允許值。因此，在決定最大偏差的允許值在決定最大偏差的允許值時，要根據工藝情況慎重選擇。時，要根據工藝情況慎重選擇。在設定作用下的控制系統(tǒng)（隨動控制系統(tǒng)）中，在設定作用下的控制系統(tǒng)（隨動控制系統(tǒng)）中，通常采用通常采用超調量超調量這個指標來表示被控變量偏離這個指標來表示被控變量偏離設定值的程度，一般超調量以百分數給出。設定值的程度，一般超調量以百分數給出。A超調量定義超調量定義：第第一個波的峰值與一個波的峰值與最終穩(wěn)態(tài)值之差，最終穩(wěn)態(tài)值之差，

25、即即B=A-C,如果如果系統(tǒng)的新穩(wěn)態(tài)值系統(tǒng)的新穩(wěn)態(tài)值等于設定值，那等于設定值，那么最大偏差就等么最大偏差就等于超調量。于超調量。100%BCytBBC0衰減比是衡量過渡過程穩(wěn)定性的動態(tài)指標。衰減比是衡量過渡過程穩(wěn)定性的動態(tài)指標。定義：第一個波的振幅與同方向第二個波的振幅之比。定義：第一個波的振幅與同方向第二個波的振幅之比。 （2 2）衰減比）衰減比n nBnB衰減比衰減比n nCtyBBA0穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性BnB衰減比衰減比n n n1:n1:衰減振蕩衰減振蕩。n n越大，則控制系統(tǒng)的穩(wěn)定越大，則控制系統(tǒng)的穩(wěn)定度也越高，當度也越高，當n n趨于無窮大時，控制系統(tǒng)的趨于無窮大時，控制系統(tǒng)的過渡過

26、程接近于非振蕩過程。過渡過程接近于非振蕩過程。 n=1:n=1:等幅振蕩等幅振蕩。 n1:n1:發(fā)散振蕩發(fā)散振蕩。n n越小，意味著控制系統(tǒng)越小，意味著控制系統(tǒng)的振蕩過程越劇烈，穩(wěn)定度也越低，的振蕩過程越劇烈，穩(wěn)定度也越低，根據實際操作經驗，根據實際操作經驗，為保持足夠的穩(wěn)定裕度，為保持足夠的穩(wěn)定裕度，一般希望過渡過程有兩個波左右一般希望過渡過程有兩個波左右，與此對應，與此對應的的衰減比在衰減比在4:14:1到到10:110:1的的范圍內。范圍內。衰減率：衰減率：BBB衰減比衰減比4:14:1衰減率衰減率0.750.75衰減比衰減比10:110:1衰減衰減率率0.900.90CtyBBA0穩(wěn)態(tài)

27、特性穩(wěn)態(tài)特性（3 3）余差）余差e定義：控制系統(tǒng)過渡過程終了時設定值與定義：控制系統(tǒng)過渡過程終了時設定值與被控變量穩(wěn)態(tài)值之差。被控變量穩(wěn)態(tài)值之差。( )ery 余差是反映控制余差是反映控制準確性準確性的一個重要穩(wěn)的一個重要穩(wěn)態(tài)指標，一般希望其為零，或不超過預定態(tài)指標，一般希望其為零，或不超過預定的范圍。的范圍。上圖中，上圖中，( )eryC 在控制系統(tǒng)中，在控制系統(tǒng)中，對余差的要求取決于對余差的要求取決于生產過程的要求，并不是越小越好生產過程的要求，并不是越小越好。例如。例如儲槽液位，余差可大一些；化學反應器的儲槽液位，余差可大一些；化學反應器的溫度控制要求高，余差就要小一些。溫度控制要求高，

28、余差就要小一些。CtyBBA0穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性（4 4）回復時間（過渡時間）回復時間（過渡時間）回復時間表示控制系統(tǒng)過渡過程的長短?；貜蜁r間表示控制系統(tǒng)過渡過程的長短。定義：控制系統(tǒng)在受到階躍外作用后，被控變量從定義：控制系統(tǒng)在受到階躍外作用后，被控變量從原有穩(wěn)態(tài)值達到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時間原有穩(wěn)態(tài)值達到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。理論上講，控制系統(tǒng)要完全達到新的平衡狀態(tài)需要理論上講，控制系統(tǒng)要完全達到新的平衡狀態(tài)需要無限長的時間。無限長的時間。STCtyBBA0穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性實際上，實際上，被控變量接近于新穩(wěn)態(tài)值的被控變量接近于新穩(wěn)態(tài)值的 或或 或或 的范圍內且不再越出時的范圍內且不再越出時為止所經歷的時間，可計為過渡時間。一般為止所經歷的時間，可計為過渡時間。一般希望過渡時間短一些。希望過渡時間短一些。5%3%2%ytBB5%A0Ts（5 5）振蕩頻率（或振蕩周期）振蕩頻率（或振蕩周期）在衰減比相同條件下，周期與過渡時間成在衰減比相同條件下，周期與過渡時間成正比；振蕩頻率與回復時間成反比。正比；振蕩頻率與回復時間成反比。定義：過渡過程同向兩波峰之間的時間間隔定義：過渡過程同向兩波峰之間的時間間隔稱為振蕩周期或工作周期。其倒數稱為振蕩稱為振蕩周期或工作周期。其倒數稱為振蕩頻率。