過程控制第一章課件

1、 過程控制系統(tǒng)與儀表第1章 緒論 1.過程控制定義：連續(xù)生產過程的自動控制。石油、化工、水利、電力、冶金、輕工、紡織、制藥、建材、核能、環(huán)境工程等許多領域的自動控制系統(tǒng)，都屬于過程控制系統(tǒng)。2.過程控制主要任務：對生產過程中的有關參數(shù)進行控制，使其連續(xù)型生產過程自動地工作。3.控制參數(shù)： 溫度、壓力、流量、物位、成分、濕度、PH值和物性。 連續(xù)生產過程的特征是：生產過程中的各種流體，在連續(xù)（或間歇）的流動過程中進行著物理化學反應、物質能量的轉換或傳遞。例如室內溫度的控制。圖1為人工控制室溫。假設在冬季，室內加溫是通過熱水加熱器，將送風加熱后源源不斷送往恒溫室。為保證恒溫室溫符合要求，操作人員要

2、隨時觀察溫度計的指示值，并隨時判斷和決定如何操作閥門來保證恒溫要求，然后進行操作。 在此人的作用可分為三步： 眼看 腦想 手動送風回風恒溫室溫度計閥門圖1 室溫人工控制示意圖眼看用傳感器或變送器將溫度信號轉換為控制器可接受的信號。腦想控制器將輸入的實測溫度信號和要求值進行比較（相減求偏差) ,并按偏差值計算出控制量。手動人工閥門換成控制閥，按控制信號自動改變開度。人工控制受制于人的經驗和注意力，控制不精確。而自動控制按設定好的方案進行計算控制，可以做到精確的、恰當?shù)目刂啤?過程控制系統(tǒng)的定義： 為實現(xiàn)對某個工藝參數(shù)的自動控制，由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、裝置及工藝對象、設備構成的 一個整體。

3、圖2為室溫自動控制系統(tǒng)，自動化儀表代替了人?；仫L恒溫室23送風熱水M回水41圖2 室溫自動控制系統(tǒng)示意圖1熱水加熱器；3控制器；2傳感變送器；4執(zhí)行器TCTT 在討論控制系統(tǒng)工作原理時，為清楚地表示自動控制系統(tǒng)各組成部分的作用及相互關系，一般用原理框圖來表示控制系統(tǒng)。 如圖2的室溫控制系統(tǒng)是由溫度變送器、控制器、電動調節(jié)閥和加熱器及房間組成。給定值被控變量干擾f 控制器 變送器調節(jié)閥加熱器及房間 +e實測值 用通用名稱表示為： 給定值被控變量干擾f 控制器 變送器執(zhí)行器被控對象+e實測值過程控制系統(tǒng)原理方框圖1.1 過程控制的特點過程控制系統(tǒng)具有以下特點：1控制對象復雜、控制要求多樣：有別于運

4、動控制系統(tǒng)2控制方案豐富 ：單多變量控制系統(tǒng)、常規(guī)儀表及集散控制系統(tǒng)、以提高控制品質及特殊工藝要求的控制系統(tǒng)、PID控制及自適應控制模糊控制3控制對象大多屬于慢過程：被控過程多屬于大慣性、大滯后等特點4大多數(shù)工藝要求定值控制：以減小或消除外界擾動對被控參數(shù)的影響，使其維持在設定值5大多使用標準化的檢測、控制儀表及裝置：過程控制系統(tǒng)=檢測和控制儀表+被控過程1.2 過程控制的發(fā)展概況 過程控制的發(fā)展歷程，就是過程控制裝置（自動化儀表）與系統(tǒng)的發(fā)展歷程。1.2.1過程控制裝置與系統(tǒng)的發(fā)展過程1局部自動化階段 （20世紀 5060年代）自動化儀表安裝在現(xiàn)場生產設備上，只具備簡單的測控功能（單輸入單輸

5、出：溫度、壓力、流量和物位四種參數(shù)）標注信號為0.020.1MPa，壓縮空氣為動力的氣動儀表實現(xiàn)控制，主要解決生產工藝要求下的定值控制。2.減少信號連接長度，以避免因信號長距離傳輸而產生干擾，便于直接觀察到控制效果，適用于小規(guī)模、局部過程控制。3.控制裝置安裝在現(xiàn)場，工作環(huán)境比較惡劣，對控制裝置的穩(wěn)定性、抗干擾能力要求比較高。4.氣動和電動單元組合儀表，采用集中監(jiān)控與集中操作的控制，實現(xiàn)工廠儀表化和局部自動化。 特點：自動化儀表劃分成各種標準功能單元，按需要可以組合成各種控制系統(tǒng)。控制儀表集中在控制室，生產現(xiàn)場各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號，送往控制室。操作人員可以在控制室監(jiān)控生產流程各處的狀況

6、。同時，這種方式適合對進、出中央控制室的信號進行隔離，較易實現(xiàn)防爆技術條件。適用于生產規(guī)模較大的多回路控制系統(tǒng)?？刂品桨福捍壙刂啤⑶梆伩刂?、比值控制、均勻控制等。2模擬單元儀表控制階段(集中控制階段)（20世紀6070年代）3集散控制階段（20世紀70年代中期至今）計算機的出現(xiàn)，大大簡化了控制功能的實現(xiàn)。最初，人們設想用一臺計算機取代所有回路的控制儀表，實現(xiàn)直接數(shù)字控制（ DDC， Direct Digital Control ） 。但DDC系統(tǒng)的故障危險高度集中，一旦計算機出現(xiàn)故障，就會造成所有控制回路癱瘓，使生產過程風險加大。因此， DDC系統(tǒng)并未得到廣泛應用。 80年代初，隨著計算機性

7、能提高、體積縮小，出現(xiàn)了內裝CPU的數(shù)字控制儀表。基于 “集中管理，分散控制” 的理念，在數(shù)字控制儀表和計算機與網絡技術基礎上，開發(fā)了集中、分散相結合的集散型控制系統(tǒng)（ DCS） 。 DCS系統(tǒng)實行分層結構，將控制故障風險分散、管理功能集中。得到廣泛應用。缺點：不同廠家的DCS與上層Intrenet、 Intrenet信息網絡之間難以實現(xiàn)網絡互聯(lián)和信息共享。是一種封閉或專用的不具互操作性的分布式控制系統(tǒng)。隨著CPU進入檢測儀表和執(zhí)行器，自動化儀表徹底實現(xiàn)了數(shù)字化、智能化?？刂葡到y(tǒng)也出現(xiàn)了由智能儀表構成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System)。 FCS系統(tǒng)把控

8、制功能徹底下放到現(xiàn)場，依靠現(xiàn)場智能儀表便可實現(xiàn)生產過程的檢測、控制，同時控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維護費用。而用開放的、標準化的通信網絡現(xiàn)場總線，將分散在現(xiàn)場的控制系統(tǒng)的通信連接起來，實現(xiàn)信息集中管理。21世紀控制系統(tǒng)的主流產品。HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設備之間的通信協(xié)議。 HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過10多年的發(fā)展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標

9、準。HART協(xié)議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號進行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測量、過程參數(shù)、設備組態(tài)、校準、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉變過程中過渡性產品 。1.2.2過程控制策略與算法發(fā)展 伴隨著自動化儀表的發(fā)展

10、，過程控制策略與算法也經歷了由簡單到復雜的發(fā)展歷程。 以經典控制理論為基礎的PID （Proportional Integral Derivative）控制算法，由單回路控制發(fā)展了串級控制、比值控制、前饋控制、均勻控制、Smith預估控制及選擇性控制等控制策略。 隨著現(xiàn)代控制理論和人工智能技術的發(fā)展，解耦控制、推斷控制、預測控制、模糊控制、自適應控制等控制策略與算法，也日趨完善。 現(xiàn)代自動控制技術的主要特點：1、功能綜合化，控制與管理一體化已成為趨勢，其應用領域和規(guī)模越來越大。2、技術密集化、系統(tǒng)集成化，是控制技術、通訊技術、計算機技術相結合的產物。3、系統(tǒng)的智能化程度日益提高，控制精度越來越

11、高，控制手段日益豐富。國內外著名儀表生產企業(yè)：西安儀表廠、四川儀表公司、上海儀表公司、Foxboro 、 Siemens 、 Yokogawa 、 Rosemount 、 Honeywell 等公司。 核電廠 新疆煉油廠 武鋼 哈爾濱伊蘭煤氣 哈爾濱伊蘭煤氣污水處理廠哈爾濱第三水廠 揚子石化揚子石化揚子石化 蘭州石化 蘭州石化自來水廠控制柜控制柜觸摸顯示屏控制柜內部控制柜內PLC過程控制實驗室1.3 過程控制系統(tǒng)分類及其性能指標1.3.1過程控制系統(tǒng)的分類a.按所控制的參數(shù)來分:有溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等；b.按控制系統(tǒng)所處理的信號方式來分:有模擬控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)；c.

12、按照控制器類型來分:有常規(guī)儀表控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)(DDCDCS和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS)等。d.按結構和完成的功能分：串級控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)等；e.按控制規(guī)律分：PPIPID控制系統(tǒng)；f.按控制系統(tǒng)組成回路分：單回路及多回路、開環(huán)及閉環(huán)控制系統(tǒng)；g.按被控參數(shù)的數(shù)量分：單變量、多變量控制系統(tǒng)。 實際中通常用的分類方法是按設定值的形式或系統(tǒng)的結構特點分類。1. 按設定值的形式分類1）定值控制系統(tǒng) 設定值恒定不變。給定值被控變量干擾f 控制器 變送器執(zhí)行器被控對象+e實測值要求被控參數(shù)保持恒定或在設定值范圍內，保持生產過程平穩(wěn)2）隨動控制系統(tǒng)設定值隨時可能變化。 使被控參

13、數(shù)準確且及時地跟隨設定值的變化而變化。如：加熱爐燃料與空氣混合的比例中燃燒量按照工藝要求、隨生產負荷變化或其他因素的干擾而改變。3）程序控制系統(tǒng)設定值按預定的時間程序變化。 程序控制系統(tǒng)的設定值按程序自動改變，系統(tǒng)按設定程序自動運行，運行完止。如：造紙業(yè)中紙漿的蒸煮溫度控制、食品行業(yè)中罐頭滅菌溫度控制等。2. 按系統(tǒng)的結構特點分類1）反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制系統(tǒng)） 將被控變量輸入到控制器，形成閉環(huán)，具有被控變量負反饋的控制系統(tǒng)。如： 給定值被控變量干擾f 控制器 變送器執(zhí)行器被控對象+e實測值反饋控制系統(tǒng)是過程控制最基本的結構形式。2）前饋控制系統(tǒng)（開環(huán)控制系統(tǒng)） 控制系統(tǒng)沒有被控變量負反饋，不

14、將被控變量引入到控制器輸入端。如：測量值被控量干擾f 控制器執(zhí)行器被控對象 開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖缺點：誤差大，無法驗證控制的效果，通常與其他方法組合使用。3）復合控制系統(tǒng) 前饋與反饋相結合，優(yōu)勢互補。如：給定值被控變量干擾f 控制器1 變送器1執(zhí)行器被控對象+e實測值 變送器2控制器2+前饋-反饋復合控制系統(tǒng)原理框圖1.3.2過程控制系統(tǒng)的性能指標實例：生產工藝參數(shù)直接表征生產過程，對產品的質量和產量起著重要作用：分餾過程中在其操作壓力不變的情況下，精餾塔底與塔頂?shù)臏囟缺仨氁恢碌玫胶细竦漠a品；化工反應器的反應溫度必須保持平穩(wěn)，才能是反應效率與質量達到規(guī)定指標等。有些工藝參數(shù)不直接影響產品的質量

15、和數(shù)量，但是保持其平穩(wěn)能夠使生產順利進行的必要條件：中間儲槽的液位高度維持在允許的范圍內使壓力穩(wěn)定，保持連續(xù)的均衡生產。工藝參數(shù)決定安全生產的重要因素：受壓容器的壓力不允許超出規(guī)定的限度運行操作人員及設備的安全。當被控對象受到干擾、被控變量發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)抵制干擾、糾正被控變量的過程，反映了控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。為此，要有評價控制系統(tǒng)的性能指標?？刂葡到y(tǒng)的性能指標是根據(jù)工藝對控制的要求來制定的，概括為穩(wěn)定性、準確性和快速性。t0y1.3.2.1穩(wěn)態(tài)與動態(tài) 1、穩(wěn)態(tài)把被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）。 當自動控制系統(tǒng)的輸入和輸出均恒定不變時，系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài) ，

16、系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)也都處于穩(wěn)定狀態(tài)，但生產還在進行，物料和能量仍然有進有出，只是平穩(wěn)進行沒有改變就是了。 靜態(tài)特性靜態(tài)時系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入輸出關系。 靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)ty靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)ty2、動態(tài)把被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。即控制系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過渡過程。當干擾破壞了系統(tǒng)的平衡時，被控變量就會發(fā)生變化，而控制器、控制閥等自動化裝置就要產生控制作用來使系統(tǒng)恢復平衡。動態(tài)特性在動態(tài)過程中系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入輸出變化關系。1.3.2.2控制系統(tǒng)的過渡過程 控制系統(tǒng)的輸入變化后，系統(tǒng)從原來的平衡狀態(tài)，經過動態(tài)過程到達新的平衡狀態(tài)的動態(tài)歷程稱為系統(tǒng)的過渡過程。 系統(tǒng)的過渡響應

17、受內部和外部兩種因素的影響。給定值被控量干擾f 控制器 傳感器執(zhí)行器被控對象 +e實測值1、內部因素：系統(tǒng)特性 系統(tǒng)的特性是由系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的特性和系統(tǒng)的結構所決定的。 2、外部因素：輸入信號 在系統(tǒng)特性一定的情況下，被控變量隨時間的變化規(guī)律取決于系統(tǒng)的輸入信號。 生產中，出現(xiàn)的干擾信號是隨機的。但在分析和設計控制系統(tǒng)時，為了充分體現(xiàn)系統(tǒng)的特性和分析方便，常選擇一些特定的輸入信號，其中常用的是階躍信號和正弦信號。 階躍信號的輸入突然，對被控變量的影響也最大。如果一個控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種干擾，那么對其它比較緩和的干擾也能很好地克服。 階躍信號的形式簡單，容易實現(xiàn)，便于分析、實驗和計算。故更多

18、使用階躍信號。如圖，輸入信號在 t = 0時，階躍上升幅度為 A ，其后保持。表達為 f (t) = A ( t )Atf（t） 在階躍輸入的擾動作用下，定值控制系統(tǒng)過渡過程有四種形式： 單調衰減過程 被控變量在給定值的一側作單調變化，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。 振蕩衰減過程 被控變量上下波動，但幅度逐漸減少，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。t0a0a等幅振蕩過程 被控變量在給定值附近來回波動，且波動幅度保持不變。 振蕩發(fā)散過程 被控變量來回波動，且波動幅度逐漸變大，離給定值越來越遠。t0aa0t過渡過程的分類 （1）穩(wěn)定的過渡過程 單調過程和衰減振蕩過程是穩(wěn)定的過渡過程。被控變量經過一段時間后，逐漸趨向原

19、來的或新的平衡狀態(tài)。 衰減振蕩過程的過渡過程較短，經常采用。 單調過程的過渡過程較慢 ，被控變量長時間地偏離給定值，一般不采用，只是在生產上不允許被控變量有波動的情況下才采用。（2）不穩(wěn)定過渡過程 發(fā)散振蕩過程中，被控變量不但不能達到平衡狀態(tài)，而且逐漸遠離給定值，它將導致被控變量超越工藝允許范圍，這是生產上所不允許的。（3）臨界過渡過程 處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間，一般也認為是不穩(wěn)定過程，生產上一般不采用。只是某些控制要求不高的場合，如位式控制時，只能達到這種效果。 1.3.2.3控制系統(tǒng)的性能指標 對控制系統(tǒng)的性能評價，是根據(jù)工藝對控制過程和結果的要求來衡量的?？刂葡到y(tǒng)的過渡過程曲線是評價控制系統(tǒng)

20、品質的樣本。 最典型的控制性能測試是給系統(tǒng)輸入一個階躍信號，觀察其階躍響應的品質。 階躍響應分給定階躍響應和干擾階躍響應兩類。其階躍響應曲線有所不同，但反映的控制系統(tǒng)的性能指標是一致的。干擾階躍響應和給定階躍響應的區(qū)別：給定值被控變量干擾f 控制器 傳感器執(zhí)行器被控對象+e實測值干擾階躍響應t0y給定值被控變量干擾f 控制器 傳感器執(zhí)行器被控對象+e實測值給定階躍響應0ty1. 系統(tǒng)階躍響應的單項性能指標 單項性能指標包含了對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性三方面的評價。 控制性能指標有單項指標和綜合指標兩類 單項性能指標以控制系統(tǒng)被控參數(shù)過渡過程的單項特征量作為性能指標，而偏差積分性能指標則

21、是一種綜合性指標。由于在多數(shù)情況下，都希望得到衰減振蕩過程，所以以衰減振蕩的過渡過程形式為例，討論控制系統(tǒng)的品質指標。1）衰減比n（振蕩過程衰減的程度，衡量過渡過程穩(wěn)定程度的動態(tài)指標）和衰減率（經過一個周期后波峰衰減的百分數(shù)）設第一個波振幅為 y1、第三個波振幅為 y3圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt衰減比 n 和衰減率 是表示系統(tǒng)穩(wěn)定程度的指標。n大于1，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。隨著n的增大，過渡過程逐漸由衰減振蕩趨向于單調過程。試驗證明：衰減比在 4: 1到10:1之間時，過渡過程的衰減程度合適，過渡過程較短。衰減比n與衰減率之間有簡單的對應關系：

22、n = 4:110:1 就相當于 = 75 %90% yry1y3Cy()TpTSTt討論n1,衰減振蕩，n越大衰減越快；n接近，非周期衰減過程。工程上希望：過渡過程經過兩次左右的波動便接近于新的穩(wěn)態(tài)值y()。特殊：少數(shù)不希望有振蕩的控制過程，通常采用周期衰減的形式。 最大動態(tài)偏差是控制系統(tǒng)動態(tài)準確性指標，也是衡量一個系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標。 2）最大動態(tài)偏差A和超調量 最大動態(tài)偏差表示系統(tǒng)瞬間偏離給定值的最大程度。即: A = ymax - r 圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTtA 有時也采用超調量來表示被控參數(shù)偏離設定值的程度， 的定義是第一個波振

23、幅與最終穩(wěn)態(tài)值y()之比。即圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt應用說明工藝要求較高的生產過程，需限制最大的動態(tài)偏差的允許值；考慮到擾動會不斷出現(xiàn)，偏差有可能疊加，更要求關注最大動態(tài)偏差的允許值； 實際生產中，必須根據(jù)工藝條件嚴格確定最大偏差或超調量的允許值。3）余差C 過渡過程結束后，被控參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值y()與設定值之間的殘余偏差叫做余差，也稱靜差。是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)準確性的指標。C= y() - r圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt實例說明C=0為無差系統(tǒng)。如：化學反應器的溫度控制，要求溫度控制高，

24、盡量消除余差。C有值稱為有差系統(tǒng)。如：儲槽的液位控制系統(tǒng)要求控制不高時，允許液位有較大的變化范圍，余差可大些。4）調節(jié)時間Ts和振蕩角頻率 Ts是指從過渡過程開始到過渡過程結束所需的時間。 當被控參數(shù)與穩(wěn)態(tài)值間的偏差進入穩(wěn)態(tài)值的5% （或2%）范圍內，就認為過渡過程結束。圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3y()TpTSTt調節(jié)時間和振蕩頻率是衡量控制系統(tǒng)快速性的指標。過渡過程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時間間隔叫振蕩周期T ，其倒數(shù)稱為振蕩頻率 f = 1/ T 角頻率為 =2f圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3y()TpTSTt特點

25、說明一定時，與存在嚴格的對應關系。與Ts成反比，振蕩頻率高， 調節(jié)時間Ts短。振蕩頻率也作為衡量控制系統(tǒng)快速性的指標。 評價一個控制系統(tǒng)應從實際出發(fā)，性能指標合理，不應過分偏高、偏嚴，否則造成人力或物力的巨大浪費。 另外還有峰值時間Tp，是指過渡過程開始，至被控參數(shù)到達第一個波峰所需要的時間。也是衡量控制系統(tǒng)快速性的指標。圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt 例 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)給定值為200 。 在階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖所示。試求最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間。 解：最大偏差 A = 230-200 = 30余差 C=

26、 205-200 = 5衰減比 n = y1: y3 = （230-205）：（210-205） = 5:1振蕩周期 T = 20 5 = 15 （min）設被控變量進入穩(wěn)態(tài)值的土2，就認為過渡過程結束，則誤差區(qū)域=205 （ 2） 4.1在新穩(wěn)態(tài)值（205）兩側以寬度為4.1畫一區(qū)域（陰影線）。曲線進入時間點 Ts = 22min 控制系統(tǒng)的單項品質指標小結穩(wěn)定性 衰減比n = 4:110:1最佳 準確性 余差C小好 最大偏差 A 小好快速性 過渡時間 Ts 短好 振蕩周期 T 短好各品質指標之間既有聯(lián)系、又有矛盾。例如，過分減小最大偏差，會使過渡時間變長。因此，應根據(jù)具體工藝情況分清主次，

27、對生產過程有決定性意義的主要品質指標應優(yōu)先予以保證。2. 系統(tǒng)階躍響應的綜合性能指標偏差積分 單項指標雖然清晰明了，但如何統(tǒng)籌考慮比較困難。而偏差幅度和偏差存在的時間都與偏差積分有關，因此用偏差積分一個指標，就可以全面反映控制系統(tǒng)的品質,偏差積分指標值越小越好。圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTttyrCy()yrCy()t偏差積分的原始定義：IE= e (t) dt0偏差的定義存在分歧： e (t) = y(t) - y() 不能表達余差 e (t) = y(t) - y(r) 如有余差則積分無窮大偏差積分指標兼顧衰減比、調節(jié)時間、超調量等因素綜合考慮， 偏差積分指標值越小越好。偏差積分指標有以下幾種形式：偏差積分IE圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt缺點：不能保證系統(tǒng)是衰減振蕩。等幅振蕩中，IE=0偏差積分IE的應用說明先滿足衰減率的要求；再考慮使誤差積分最小。絕對偏差積分IAE：偏差的面積積分。對出現(xiàn)在設定值附近的偏差面積與出現(xiàn)在遠離設定值的偏差面積同等對待。圖1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)對設定值的階躍擾動的響應曲線yry1y3Cy()TpTSTt 排除了正負偏差抵消的