過程控制復(fù)習(xí)課件

控制系統(tǒng)的4個基本環(huán)節(jié)：被控對象、檢測儀表(測量變送環(huán)節(jié))、控制器、執(zhí)行器（1）被控對象需要實現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過程稱為被控對象，簡稱對象。（2）被控變量對象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量稱為被控變量。（3）控制變量（操縱變量）受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱為控制變量或操縱變量。（4）干擾（擾動）除控制變量（操縱變量）以外，作用于對象并引起被控變量變化的一切因素稱為干擾。（5）設(shè)（給）定值工藝規(guī)定被控變量所要保持的數(shù)值。（6）偏差偏差本應(yīng)是設(shè)定值與被控變量的實際值之差。但能獲取的信息是被控變量的測量值而非實際值，因此，在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測量值之差定義為偏差?？刂葡到y(tǒng)的4個基本環(huán)節(jié)：（1）被控對象需要實現(xiàn)控制1控制系統(tǒng)的方塊圖：調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mA4～20mA控制器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mA4～20mAD/AA/D數(shù)字信號控制系統(tǒng)的方塊圖：調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器42過程控制組成鍋爐過熱蒸汽溫度控制框圖控制參數(shù)：y(t)為被控參數(shù)；q(t)控制參數(shù)；

z(t)測量信號；e(t)偏差信號；e(t)=x(t)-z(t).x(t)給定的信號；

u(t)控制信號；控制過程：從被控參數(shù)檢測點至調(diào)節(jié)閥之間的管道或設(shè)備，稱為被控過程，可簡稱過程；作用于過程且使被控參數(shù)變化的作用稱為擾動?？刂茀?shù)的作用是使被控參數(shù)穩(wěn)定于給定值附近，稱為內(nèi)部擾動；擾動作用企圖使被控參數(shù)偏離給定值，稱為外部擾動?？刂葡到y(tǒng)中控制作用就是要克服外部擾動對被控參數(shù)的影響，保證其盡快回到給定值。過程控制組成鍋爐過熱蒸汽溫度控制框圖3控制系統(tǒng)的分類

（1）按被控變量對操作變量的影響分閉環(huán)控制系統(tǒng)——如：反饋控制開環(huán)控制系統(tǒng)——如：前饋控制控制系統(tǒng)的分類（1）按被控變量對操作變量的影響分4（2）按補(bǔ)償干擾的方法分反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzeuqyf干擾f（t）被控變量調(diào)節(jié)器操作變量補(bǔ)償干擾

前饋前饋補(bǔ)償器執(zhí)行器對象傳感器、變送器pqy干擾f干擾f（t）變送器補(bǔ)償器操作變量補(bǔ)償干擾前饋+反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzey干擾f變送器前饋補(bǔ)償器++（2）按補(bǔ)償干擾的方法分反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+5（3）按設(shè)定值的特點區(qū)分定值控制系統(tǒng)――設(shè)定值是由工藝要求給出的不變常數(shù)

通常要求被控變量盡量與設(shè)定值保持一致。隨動控制系統(tǒng)――設(shè)定值隨時間不斷發(fā)生變化

通常要求被控變量盡可能地與設(shè)定值一起變化。

教材中的程序控制事實上可以理解為隨動控制

（4）按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度區(qū)分簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)（5）按控制變量的名稱區(qū)分溫度控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)……（6）按調(diào)節(jié)規(guī)律區(qū)分P、PI、PD、PID、預(yù)估控制……（3）按設(shè)定值的特點區(qū)分定值控制系統(tǒng)――設(shè)定值是由工藝要求給61.4過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動態(tài)靜態(tài)――被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。

如果控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，假設(shè)設(shè)定值和干擾都保持不變，經(jīng)過足夠長的時間，控制系統(tǒng)中各參數(shù)必然會到達(dá)一個“相對”平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)就是所謂的“靜態(tài)”，在控制領(lǐng)域中更多的稱之為“穩(wěn)態(tài)”。。1.4過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動態(tài)靜態(tài)――7動態(tài)――被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)。如果系統(tǒng)原來處于相對平衡狀態(tài)（靜態(tài)），當(dāng)出現(xiàn)干擾使被控變量發(fā)生變化，此時控制系統(tǒng)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差及其偏差的變化情況，改變調(diào)節(jié)器輸出，再經(jīng)執(zhí)行器改變操縱變量，使被控變量重新回到設(shè)定值來，這么一個從干擾發(fā)生、系統(tǒng)控制、直到重新建立平衡的過程稱為“動態(tài)”過程。

動態(tài)――被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)。8（2）過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的作用下，被控變量回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程。在分析和設(shè)計控制系統(tǒng)時，往往選定階躍信號作為輸入。階躍干擾：在某一瞬間t0干擾突然階躍式地加入系統(tǒng)，并保持在這個幅值。階躍干擾比較突然、比較危險、對控制系統(tǒng)的影響也最大（2）過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的9幾種典型的過渡過程：非周期衰減過程

衰減振蕩過程等幅振蕩過程發(fā)散振蕩過程單調(diào)發(fā)散過程

√√？XX一般是不允許的除開關(guān)量控制回路幾種典型的過渡過程：非周期衰減過程衰減振蕩過程等幅振蕩過10（3）過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)通常要評價和討論一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣，其標(biāo)準(zhǔn)有二大類：·以系統(tǒng)受到階躍輸入作用后的響應(yīng)曲線的形式給出。主要包括：最大偏差（超調(diào)量）、衰減比余差過渡時間振蕩周期（振蕩頻率）……·以誤差性能指標(biāo)的形式給出，一般指偏差對某個函數(shù)的積分。主要包括：平方誤差積分指標(biāo)時間乘平方誤差積分指標(biāo)絕對誤差積分指標(biāo)時間乘絕對誤差積分指標(biāo)當(dāng)這些值達(dá)到最小值的系統(tǒng)是某種意義下的最優(yōu)系統(tǒng)?！铮?）過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)通常要評價和討論一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)11階躍干擾作用下的過渡過程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）——定值系統(tǒng)

0最大偏差emax：衰減比n：余差e(∞)：過渡時間tp：振蕩周期：階躍干擾作用下的過渡過程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）——定值12例子某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間(給定值為200)。

解：1、最大偏差：A＝230—200＝30℃2、余差C＝205—200＝5℃3、第一個波峰值B＝230—205＝25℃

第二個波峰值B’＝210—205＝5℃

衰減比n＝25：5＝5：l。

4、振蕩周期為同向兩波峰之間的時間間隔，故周期T＝20—5＝15(min)5、過渡時間與規(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)為過渡過程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200×(±2％)＝±4℃，這時，可在新穩(wěn)態(tài)值(205℃)兩側(cè)以寬度為±4℃畫一區(qū)域，圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過渡過程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過渡時間為22min。

例子某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線13數(shù)學(xué)模型的表示方法：參量模型：通過數(shù)學(xué)方程式表示常用的描述形式：微分方程(組)*、傳遞函數(shù)*、頻率特性等參量模型的微分方程的一般表達(dá)式：y(t)表示輸出量，x(t)表示輸入量，通常輸出量的階次不低與輸入量的階次(n≥m)非參量模型：采用曲線、表格等形式表示。特點：形象、清晰，缺乏數(shù)學(xué)方程的解析性質(zhì)（必要時須進(jìn)行數(shù)學(xué)處理獲得參量模型）。

數(shù)學(xué)模型的表示方法：參量模型：通過數(shù)學(xué)方程式表示常用的描述形14數(shù)學(xué)模型：指過程各輸入量（控制量、擾動量）作用下，其輸出量（被控制量）變化函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。Y(t)=F{X1(t),X2(t),X3(t)……Xn(t)}模型分類：非參量形式（曲線、表格）參量形式（數(shù)學(xué)方程）方程={微分、差分、傳遞函數(shù)、脈沖函數(shù)、狀態(tài)方程、觀察方程等}對象類型：對象類型：線性過程對象非線性過程對象-核心研究線性過程、或者線性化的過程。典型對象慣性對象w(s)=f(k,T0)積分對象w(s)=f(T)延遲對象w(s)=f(t)數(shù)學(xué)模型：指過程各輸入量（控制量、擾動量）作用下，其輸出量（15建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模解析法：又稱為機(jī)理演繹法，根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，運用已知的靜態(tài)和動態(tài)物料（能量）平衡關(guān)系，用數(shù)學(xué)推理的方法建立過程的數(shù)學(xué)模型。實驗辨識法：又稱為系統(tǒng)辨識與參數(shù)估計法。該法是根據(jù)過程輸入、輸出的實驗測試數(shù)據(jù)，通過過程辨識和參數(shù)估計建立過程的數(shù)學(xué)模型?；旌戏ǎ杭从蒙鲜鰞煞N方法的結(jié)合建立過程的數(shù)學(xué)模型。首先通過機(jī)理分析確定過程模型的結(jié)構(gòu)形式，然后利用實驗測試數(shù)據(jù)來確定模型中各參數(shù)的大小。建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模16建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模

機(jī)理建?！鶕?jù)物料、能量平衡、化學(xué)反應(yīng)、傳熱傳質(zhì)等基本方程，從理論上來推導(dǎo)建立數(shù)學(xué)模型。由于工業(yè)對象往往都非常復(fù)雜，物理、化學(xué)過程的機(jī)理一般不能被完全了解，而且線性的并不多，再加上分布元件參數(shù)（即參數(shù)是時間與位置的函數(shù)）較多，一般很難完全掌握系統(tǒng)內(nèi)部的精確關(guān)系式。另外，在機(jī)理建模過程中，往往還需要引入恰當(dāng)?shù)暮喕⒓僭O(shè)、近似、非線性的線性化處理等，而且機(jī)理建模也僅適用于部分相對簡單的系統(tǒng)。實驗建?！谒芯康膶ο笊?，人為的施加一個輸入作用，然后用儀表記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，得到一系列實驗數(shù)據(jù)或曲線。這些數(shù)據(jù)或曲線就可以用來表示對象特性。這種應(yīng)用對象輸入輸出的實測數(shù)據(jù)來決定其模型的方法，通常稱為系統(tǒng)辨識。其主要特點是把被研究的對象視為一個黑箱子，不管其內(nèi)部機(jī)理如何，完全從外部特性上來測試和描述對象的動態(tài)特性。有時，為進(jìn)一步分析對象特性，可對這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)化為描述對象特性的解析表達(dá)式。混合建?！獙C(jī)理建模與實驗建模結(jié)合起來，稱為混合建模?；旌辖Ｊ且环N比較實用的方法，它先由機(jī)理分析的方法提出數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)形式，把被研究的對象視為一個灰箱子，然后對其中某些未知的或不確定的參數(shù)利用實驗的方法給予確定。這種在已知模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實測數(shù)據(jù)來確定數(shù)學(xué)表達(dá)式中某些參數(shù)的方法，稱為參數(shù)估計。建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模機(jī)理建?！鶕?jù)物17對象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立問題：處于平衡狀態(tài)的對象加入干擾以后，不經(jīng)控制系統(tǒng)能否自行達(dá)到新的平衡狀態(tài)？

左圖：假設(shè)初始為平衡狀態(tài)qi=qo，水箱水位保持不變。當(dāng)發(fā)生變化時(qi＞qo)，此時水箱的水位開始升高根據(jù)流體力學(xué)原理，水箱出口流量與H是存在一定的對應(yīng)關(guān)系的：

因此，qi

H

qo，直至qi=qo可見該系統(tǒng)受到干擾以后，即使不加控制，最終自身是會回到新的平衡狀態(tài)，這種特性稱為“自衡特性”。

右圖：如果水箱出口由泵打出，其不同之處在于：qi當(dāng)發(fā)生變化時，qo不發(fā)生變化。如果qi＞qo

，水位H將不斷上升，直至溢出，可見該系統(tǒng)是無自衡能力。絕大多數(shù)對象都有自衡能力，一般而言有自衡能力的系統(tǒng)比無自衡能力的系統(tǒng)容易控制。對象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立問題：處于平衡狀態(tài)的對象加入干擾以后18·一階線性對象問題：求右圖所示的對象模型（輸入輸出模型）。

解：該對象的輸入量為qi

被控變量為液位h根據(jù)物料平衡方程：

單位時間內(nèi)水槽體積的改變＝輸入流量—輸出流量

由于出口流量可以近似地表示為：·一階線性對象問題：求右圖所示的對象模型（輸入輸出模型）。19對上式作拉氏變換：對象的傳遞函數(shù)：該對象的階躍響應(yīng)：如果qi為幅值為A的階躍輸入，則

這是最典型的一階對象的傳遞函數(shù)對上式作拉氏變換：對象的傳遞函數(shù)：該對象的階躍響應(yīng)：如果qi20·一階線性對象（總結(jié)）典型的微分方程典型的傳遞函數(shù)典型的階躍響應(yīng)函數(shù)典型的階躍響應(yīng)曲線h()h(t)T0.632h()qita從微分方程的解析解來看

K――放大系數(shù)，在階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到新的穩(wěn)定值時，輸出變化量與輸入變化量之比，也稱靜態(tài)增益。K越大，表示輸入量對輸出量的影響越大。T――時間常數(shù)，在階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)變化量的63.2％所需要的時間，時間常數(shù)T是反映響應(yīng)變化快慢或響應(yīng)滯后的重要參數(shù)。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后）。

T大，反應(yīng)慢，難以控制；T小，反應(yīng)塊。·一階線性對象（總結(jié)）典型的微分方程典型的傳遞函數(shù)典型的21對象特性的實驗建?！诒豢貙ο笊先藶榧尤胼斎肓?，記錄表征對象特性的輸出量隨時間的變化規(guī)律。被控對象輸入量輸出量系統(tǒng)辨識對象模型階躍信號脈沖信號偽隨機(jī)信號……表格數(shù)據(jù)響應(yīng)曲線……階躍輸入t0At0A矩形脈沖t1加測試信號前，要求系統(tǒng)盡可能保持穩(wěn)定狀態(tài)，否則會影響測試結(jié)果；輸入量/輸出量的起始時間是相同的，起始時間是輸入量的加入時間，輸出量的響應(yīng)曲線可能滯后于輸入量的響應(yīng)，其原因是純滯后或容量滯后；在測試過程中盡可能排除其它干擾的影響，以提高測量精度；在相同條件下重復(fù)測試多次，以抽取其共性；在測試和記錄的過程中，應(yīng)持續(xù)到輸出量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值；許多工業(yè)對象不是真正的線性對象，由于非線性關(guān)系，對象的放大倍數(shù)是可變的，所以作為測試對象的工作點應(yīng)該選擇正常的工作狀態(tài)（一般要求運行在額定負(fù)荷、正常干擾等條件下）。對象特性的實驗建模——在被控對象上人為加入輸入量，記錄表征22由階躍響應(yīng)曲線確定過的數(shù)學(xué)模型通過實驗測定過程的階躍響應(yīng)曲線后，再根據(jù)階躍響應(yīng)曲線確定過程的數(shù)學(xué)模型。為此，應(yīng)首先選定過程數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)，然后再確定具體參數(shù)。一階無時延過程二階無時延過程一階有時延過程二階有時延過程在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)過程的數(shù)學(xué)模型常?？捎孟铝心Ｐ徒Y(jié)構(gòu)來描述：由此可見，只要由階躍響應(yīng)曲線求得過程的放大系數(shù)，時間常數(shù)和時延時間，便能求得過程的數(shù)學(xué)模型。由階躍響應(yīng)曲線確定過的數(shù)學(xué)模型通過實驗測定過程的階躍響23一階過程——直角坐標(biāo)圖解法

對象參數(shù)K0和T0解：Ko:T0:過原點作曲線的切線，該切線與線交于A點，則OA在時間軸上的投影即為時間常數(shù)注意：階躍響應(yīng)曲線是以原來的穩(wěn)態(tài)工作點為坐標(biāo)原點的增量變化曲線。一階過程——直角坐標(biāo)圖解法注意：階躍響應(yīng)曲線是以原來的穩(wěn)24對象特性對過渡過程的影響對象模型由三個基本參數(shù)決定：K、T、τ

K對過渡過程的影響階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到新的穩(wěn)定值時，輸出變化量與輸入變化量之比，稱為靜態(tài)增益（輸出靜態(tài)變化量與輸入靜態(tài)變化量之比）。u廣義對象fyK其它參數(shù)不變控制通道放大系數(shù)

干擾通道放大系數(shù)

KO越大

控制變量u對被控變量y的影響越靈敏

控制能力強(qiáng)Kf

越大

干擾f對被控變量y的影響越靈敏。在設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)合理地選擇KO使之大些，抗干擾能力強(qiáng)，太大會引起系統(tǒng)振蕩。對象特性對過渡過程的影響對象模型由三個基本參數(shù)決定：K、T25

T對過渡過程的影響時間常數(shù)：在階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)變化量的63.2％所需要的時間。一般情況希望TO小些，但不能太小，Tf大些。T（其它參數(shù)不變）時間常數(shù)T是反映響應(yīng)變化快慢或響應(yīng)滯后的重要參數(shù)。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后），T大反應(yīng)慢，難以控制；T小反應(yīng)塊。

控制通道TO大

響應(yīng)慢、控制不及時、過渡時間tp長、超調(diào)量大控制通道TO小

響應(yīng)快、控制及時、過渡時間tp短、超調(diào)量小控制通道TO太小

響應(yīng)過快、容易引起振蕩、降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。干擾通道的時間常數(shù)對被控變量輸出的影響也是相類似的。T對過渡過程的影響時間常數(shù)：在階躍輸入作用下，對象26

τ對過渡過程的影響產(chǎn)生純滯后的原因：物料輸送等中間過程產(chǎn)生大時間常數(shù)對象所表現(xiàn)出來的等效純滯后。物料輸送產(chǎn)生的純滯后比較容易理解，實際對象由于多容的存在也會使響應(yīng)速度變慢，尤其是初始響應(yīng)被大大延遲，在動態(tài)特性上也可近似作為純滯后看待。事實上，廣義等效的等效純滯后就包括了以上二個部分之和?？刂仆ǖ兰儨髮刂瓶隙ú焕?，純滯后增大控制質(zhì)量惡化、超調(diào)量大干擾通道的純滯后對系統(tǒng)響應(yīng)影響不大，因為干擾本身是不確定的，可以在任何時間出現(xiàn)。在工藝設(shè)計時，應(yīng)盡量減少或避免純滯后時間。如：簡化工藝、減少不必要的環(huán)節(jié)，以利于減少控制通道的滯后時間，在選擇控制閥與檢測點的安裝位置時，應(yīng)選取靠近控制對象的有利位置。τ對過渡過程的影響產(chǎn)生純滯后的原因：物料輸送等中間27測量誤差測量誤差——儀表測得的測量值與被測真值之差由于真值在理論上是無法真正被獲取的，因此，測量誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標(biāo)準(zhǔn)表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進(jìn)行測量所得到的2個讀數(shù)之差。即：x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)測量誤差的幾種表示形式：絕對誤差實際相對誤差標(biāo)稱相對誤差相對百分誤差測量誤差測量誤差——儀表測得的測量值與被測真值28檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度一臺測量范圍0～1000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0～400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa，請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。在自動化儀表中，通常是以最大相對百分誤差來衡量儀表的精確度，定義儀表的精度等級。

由于儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。

檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度一臺測量范圍0～1000k29檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“±”號和“％”號，便可以用來確定儀表的精度等級。目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有：

0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。所謂的0.5級儀表，表示該儀表允許的最大相對百分誤差為±0.5％，以此類推。精度等級一般用一定的符號形式表示在儀表面板上：1.51.0儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。精度等級數(shù)值越小，表示儀表的精確度越高。精度等級數(shù)值小于等于0.05的儀表通常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表，而工業(yè)用表的精度等級數(shù)值一般大于等于0.5。檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在30檢測儀表的主要性能指標(biāo)☆☆儀表的精確度等級☆☆例1：某壓力變送器測量范圍為0～400kPa，在校驗該變送器時測得的最大絕對誤差為—5kPa，請確定該儀表的精度等級。解：先求最大相對百分誤差去掉和%為1.25，因此該變送器精度等級為1.5級

例2：根據(jù)工藝要求選擇一測量范圍為0~40m3/h的流量計，要求測量誤差不超過0.5m3/h，請確定該儀表的精度等級。

解：同樣，先求最大相對百分誤差因此該流量計必須選擇1.0級的流量計

結(jié)論：工藝要求得允許誤差≥儀表的允許誤差

≥

校驗所得到的相對百分誤差

檢測儀表的主要性能指標(biāo)☆☆儀表的精確度等級☆☆例1：某壓力變31檢測儀表的主要性能指標(biāo)☆☆儀表的精確度等級☆☆例3：某被測溫度信號在70～80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測量誤差不超過±1％，現(xiàn)有兩臺溫度測量儀表，精度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍是0～100℃，另一臺儀表的測量范圍是0～200℃，試問這兩臺儀表能否滿足上述測量要求。解：由題意可知，被測溫度的允許最大絕對誤差為：|△max|＝70×1％＝0.7℃

測量范圍為0～100℃的儀表的最大允許絕對誤差為：|△max|1＝100×0.5％＝0.5℃

測量范圍為0～200℃的儀表的最大允許絕對誤差為：|△max|2＝200×0.5％＝1.0℃

根據(jù)上述計算，雖然兩臺儀表的精度等級均為0.5級，但只有測量范圍是0～100℃的溫度測量儀表才滿足本題的測量要求。

檢測儀表的主要性能指標(biāo)☆☆儀表的精確度等級☆☆例3：某被測溫32三種壓力表示方法絕對壓力pa表壓力p負(fù)壓或真空度ph3.2.1壓力的表示方法pa絕對壓力零線pphpa大氣壓p01.01325×105Pa絕對壓力是指物體所受的實際壓力。

表壓是指一般壓力表所測得的壓力，它是高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即

真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，有時也稱為負(fù)壓，即由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。

三種壓力表示方法絕對壓力pa3.2.133——壓力檢測儀表的選用三個方面——選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。

⑴量程儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進(jìn)行測量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測參數(shù)的大小來確定，同時必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4

測量脈動壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3

測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5

最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3

儀表的量程等級：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它們10n倍。在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。

這只是一個一般經(jīng)驗要求，不是絕對的?。”粶y參數(shù)的正常值一般要求工作在儀表量程1/3~2/3為宜。（經(jīng)驗要求而已）——壓力檢測儀表的選用三個方面——選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓34⑵儀表精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差?！谶x擇時應(yīng)堅持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。

例：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為0.4～0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的±4％，試確定該表的量程和精度等級。解：

由題意可知，被測對象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為0～AMPa，則根據(jù)工作壓力的要求：根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為0～1.0MPa的彈簧管壓力表。由題意，被測壓力的允許最大絕對誤差為：Δmax=±0.4*4%=±0.016MPa這就要求所選儀表的相對百分誤差為：0.016/（1-0）*100%=1.6%按照儀表的精度等級，可選擇1．5級的壓力表。⑵儀表精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測353.4流量檢測流量檢測的主要方法和分類節(jié)流式流量計轉(zhuǎn)子流量計3.4流量檢測流量檢測的主要方法和分類363.4.2節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計也稱為差壓式流量計，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、最常用的方法之一。如果在管道中安置一個固定的阻力件，它的中間開一個比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件時，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個較大的壓差。壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計算出流體的流量。

(a)標(biāo)準(zhǔn)孔板(b)噴嘴(c)文丘里管把流體流過阻力件使流束收縮造成壓力變化的過程稱節(jié)流過程，其中的阻力件稱為節(jié)流件。作為流量檢測用的節(jié)流件有標(biāo)準(zhǔn)的和特殊的兩種。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。對于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流件，在設(shè)計計算時都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)及程序，可直接按照標(biāo)準(zhǔn)制造；安裝和使用時不必進(jìn)行標(biāo)定。特殊節(jié)流件主要用于特殊介質(zhì)或特殊工況條件的流量檢測，它必須用實驗方法單獨標(biāo)定。相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡單，使用也最廣泛，以下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板，

3.4.2節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計也稱為差壓式流量計，它37123——節(jié)流原理

流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流動速度而具有動能，這兩種形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。

流速靜壓123——節(jié)流原理流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。383.4.3轉(zhuǎn)子流量計在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測量，因其流體的流速低，這就要求測量儀表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。轉(zhuǎn)子流量計特別適宜于測量管徑50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時幾升。h孔板流量計：節(jié)流面積不變流量變化壓差發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計：壓差不變流量變化節(jié)流面積發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計主要由兩個部分組成：一是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管（通常用透明玻璃制成）二是放在錐形管內(nèi)可自由運動的轉(zhuǎn)子。被測流體由錐形管下端進(jìn)入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端流出。當(dāng)流體流過的時候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個力，使其浮起。當(dāng)這個力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力，此時轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度上。若流體流量突然由小變大時，作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即流通面積增大。隨著環(huán)隙的增大，使流體流速變慢，流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。這樣，轉(zhuǎn)子在一個新的高度上重新平衡。這樣，轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡位置的高低h與被測介質(zhì)的流量大小相對應(yīng)。3.4.3轉(zhuǎn)子流量計在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測量，因39——轉(zhuǎn)子流量計的特點①轉(zhuǎn)子流量計主要適合于檢測中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量；②流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高；③流量計的基本誤差約為儀表量程的土2％，量程比可達(dá)10：1④流量計的測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。——轉(zhuǎn)子流量計的特點①轉(zhuǎn)子流量計主要適合于檢測中小管403.5物位檢測概述差壓式物位儀表3.5物位檢測概述413.5.1概述幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計在物位檢測中，有時需要對物位進(jìn)行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點物位測量的儀表稱為物位開關(guān)

物位檢測的作用控制、計量、報警等。

檢測方法分類直讀式物位儀表：玻璃管液位計、玻璃板液位計等。差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作。浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容核輻射物位儀表：利用射線透過物料時其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化就可測知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作……3.5.1概述幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，物位423.5.2差壓式液位計基本工作原理ΔP=ρgH零點遷移ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點遷移的目的：使H＝0時，變送器輸出為Iomin（如4mA）無遷移

負(fù)遷移

遷移量：

-ρ2g（h2-h1）正遷移

遷移量：

ρ1gh13.5.2差壓式液位計基本工作原理ΔP=ρgH零點遷43例已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位變化范圍0—2.5米，求：變送器的量程和遷移量。解Hmaxρ1g=2.5*1200*9.8=29400Pa變送器量程可選為：40kPa當(dāng)H=0時，-ρ2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24kPa變送器需要進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為－37.24kPa

結(jié)論：差壓式液位變送器，事實上就是一個差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器（壓力信號的遠(yuǎn)傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。

例已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h44第4章調(diào)節(jié)單元

概述模擬調(diào)節(jié)器數(shù)字控制器第4章調(diào)節(jié)單元概述45概述控制器的作用是將被控變量測量值與結(jié)定值進(jìn)行比較，然后對比較后得到的偏差進(jìn)行比例、積分、微分等運算，并將運算結(jié)果以一定的信號形式送往執(zhí)行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。模擬調(diào)節(jié)器（控制算法由電路實現(xiàn)）數(shù)字控制器（含CPU，控制算法由程序?qū)崿F(xiàn)）一般調(diào)節(jié)器還需要具備如下功能，以適應(yīng)自動控制的需要：

偏差指示指示偏差信號模擬調(diào)節(jié)器——指針式表頭全刻度指示：輸入信號和設(shè)定值分別由不同的指針在0～100％范圍指示偏差值指示：僅利用一個指針來指示偏差信號±30％數(shù)字控制器——通過LED或者液晶屏顯示概述控制器的作用是將被控變量測量值與結(jié)定值進(jìn)行比較，46輸出顯示顯示調(diào)節(jié)器輸出信號的大小，習(xí)慣上輸出顯示表也稱作閥位表。內(nèi)、外給定的選擇給定信號可以由調(diào)節(jié)器內(nèi)部產(chǎn)生，也可以由其它儀表外部提供內(nèi)給定的調(diào)整若設(shè)定值為內(nèi)給定，用戶可以調(diào)整調(diào)節(jié)器上的內(nèi)給定撥盤來改變設(shè)定值正、反作用的選擇何謂正作用？何謂反作用？為了構(gòu)成一個負(fù)反饋控制系統(tǒng)，必須正確的確定調(diào)節(jié)器的正、反作用，否則整個控制系統(tǒng)就無法正常運行。調(diào)節(jié)器的正、反作用，是通過正、反作用開關(guān)來選擇的。手/自動雙向切換何謂手動？何謂自動？為什么要進(jìn)行手自動切換？手動操作可以調(diào)整手操撥盤或者手操扳鍵來改變調(diào)節(jié)器的輸出無擾動切換手自動切換時都希望不給控制系統(tǒng)帶來擾動，即調(diào)節(jié)器的輸出信號不發(fā)生突變（即必須要求無擾動切換）

Kp/Ti/Td的設(shè)置改變控制器的特性輸出顯示顯示調(diào)節(jié)器輸出信號的大小，習(xí)慣上輸出47DDZ―Ⅲ型電動調(diào)節(jié)器簡介

DDZ―Ⅲ型調(diào)節(jié)器的基本性能參見教材DDZ―Ⅲ型調(diào)節(jié)器的基本組成DDZ―Ⅲ型電動調(diào)節(jié)器簡介DDZ―Ⅲ型調(diào)節(jié)器的基本性能參48關(guān)鍵點：49氣開、氣關(guān)閥（芯）結(jié)構(gòu)及其特點流量系數(shù)Kv可調(diào)比R流量特性（重點2種）閥門定位器（了解）執(zhí)行器的簡單計算安裝執(zhí)行器關(guān)鍵點：49氣開、氣關(guān)執(zhí)行器49執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用50執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇)

電機(jī)－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機(jī)械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸

(強(qiáng))腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計算機(jī)）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。執(zhí)行器通常專指閥門執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用50執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的5051執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機(jī)構(gòu)兩個部分構(gòu)成

輔助裝置：閥門定位器和手動操作機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)POIOF→lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機(jī)構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達(dá)…)。它是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置控制機(jī)構(gòu)——根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角，改變開度。它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置

手操機(jī)構(gòu)——手輪機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機(jī)構(gòu)失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

51執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機(jī)構(gòu)兩個部分構(gòu)成輔助裝置5152執(zhí)行器的作用方式反作用：當(dāng)輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流量減小

氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣關(guān)閥

正作用：當(dāng)輸入信號增大時，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大

氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥從安全生產(chǎn)的角度來確定正反作用H如果，介質(zhì)是由強(qiáng)腐蝕性的，再生產(chǎn)過程中不允許溢出，調(diào)節(jié)閥的作用形式？如果后面的環(huán)節(jié)不允許沒有物料，調(diào)節(jié)閥的作用形式？52執(zhí)行器的作用方式反作用：當(dāng)輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流52536.2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力F和位移M(直線位移l或角位移θ)輸出力F用于克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中流動流體對閥芯產(chǎn)生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各種阻力；位移(l或θ)用于帶動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯動作

氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

536.2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力F5354調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系

調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實際流量特性最大流量最大位移實際位移實際流量54調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流5455①理想流量特性(ΔP一定)調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。1-快開特性2-直線特性3-拋物線特性4-等百分比（對數(shù)）特性55①理想流量特性(ΔP一定)調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥5556(1)直線流量特性特點：a.放大系數(shù)是常數(shù)

調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)

b.Q↑流量相對變化值

↓56(1)直線流量特性特點：a.放大系數(shù)是常數(shù)調(diào)節(jié)閥的5657(2)等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）特點：a.Q↑放大系數(shù)↑單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系b.流量相對變化值是常數(shù)

57(2)等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）特點：a.Q5758(3)拋物線流量特性單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系為了彌補(bǔ)直線特性在小開度時調(diào)節(jié)性能差的缺點，在拋物線特性基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量變20%這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。

58(3)拋物線流量特性單位相對位移的變化所引起的相對流5859(4)快開流量特性在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小

有效位移一般為閥座直徑的1/4

適用于迅速啟閉的位式控制或程序控制系統(tǒng)

上述4種流量特性中：直線和等百分比最常用。59(4)快開流量特性在開度較小時就有較大的流量，隨著開5960②工作流量特性(ΔP變化)(1)串聯(lián)管道時*流量特性發(fā)生畸變直線特性→快開特性等百分比特性→直線特性

*可調(diào)比減小

60②工作流量特性(ΔP變化)(1)串聯(lián)管道時*流量6061(2)并聯(lián)管道時的工作流量特性

通常一般X值不能低于0.8，即旁路流量只能為總流量的百分?jǐn)?shù)之十幾。

可調(diào)比將大大下降供參考61(2)并聯(lián)管道時的工作流量特性通常一般X值不能低于06162確定整個調(diào)節(jié)閥的作用方式氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時閥打開無信號壓力時閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力時閥關(guān)閉無信號壓力時閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原則是：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的發(fā)全，如閥門處于打開位置時危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則用氣開式。

62確定整個調(diào)節(jié)閥的作用方式氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時62簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計被控變量的選擇操縱變量的選擇測量元件特性的影響控制器控制規(guī)律的選擇簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計被控變量的選擇63一、被控變量的選擇什么是被控變量？生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量稱為被控變量。如何選擇被控變量？關(guān)鍵變量；靈敏度；獨立性一、被控變量的選擇什么是被控變量？64直接指標(biāo)控制和間接指標(biāo)控制根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過程的關(guān)系，可分為兩種類型的控制形式：直接指標(biāo)控制和間接指標(biāo)控制。如果被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)（溫度、壓力、流量、液位、成分等），則稱為直接指標(biāo)控制。如果缺乏各種合適的獲取質(zhì)量信號的監(jiān)測手段，或檢測到的信號微弱或滯后很大，可選取與直接質(zhì)量指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系而反應(yīng)又快的另一變量，如溫度、壓力等作為間接控制指標(biāo)，進(jìn)行間接指標(biāo)控制。直接指標(biāo)控制和間接指標(biāo)控制根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過程的關(guān)系，可分65選擇被控變量的原則：被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般都是工藝過程中的關(guān)鍵變量。被控變量在工藝操作過程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)。盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。被控變量應(yīng)能被測量出來，并具有足夠大的靈敏度。選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。被控變量是獨立可控的。

選擇被控變量的原則：被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反66二、操縱變量的選擇什么是操縱變量？在自動控制系統(tǒng)中，用于克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量，稱為操縱變量。如何選擇操縱變量？對被控變量影響顯著且可控性良好的輸入作為操縱變量。二、操縱變量的選擇什么是操縱變量？67操縱變量的選擇原則：操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。操縱變量一般應(yīng)比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。操縱變量的選擇原則：操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變68控制器控制規(guī)律的選擇1、控制規(guī)律的選擇P,PI,PD,PID2、控制器正、反作用的選擇控制器控制規(guī)律的選擇1、控制規(guī)律的選擇69P控制規(guī)律：最基本的控制規(guī)律，抗干擾能力強(qiáng)，控制及時，過渡時間短，但有余差。適合控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高、被控變量運行在一定范圍內(nèi)允許有余差的場合。典型應(yīng)用：儲槽液位控制、精餾塔塔釜液位控制、壓縮機(jī)儲氣罐壓力控制等。P控制規(guī)律：最基本的控制規(guī)律，抗干擾能力強(qiáng)，控制及時，過渡時70PI控制規(guī)律：在工程上應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。積分能消除余差，但會導(dǎo)致穩(wěn)定性降低。增大比例度可保證穩(wěn)定性，但超調(diào)量和振蕩周期會相應(yīng)增大；適用于控制通道較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合，如某些流量、液位要求無余差的場合。PI控制規(guī)律：在工程上應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。積分能消除71PD控制規(guī)律：微分具有超前控制作用，對具有容量滯后的過程控制通道，引入微分控制規(guī)律對改善系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，有顯著的效果。適用于控制通道的時間常數(shù)大或者容量滯后較大的場合，如溫度和成分控制等。但對于純滯后較大，測量信號有噪聲或周期性干擾的系統(tǒng)，則不宜采用微分作用。PD控制規(guī)律：微分具有超前控制作用，對具有容量滯后的過程控制72PID控制規(guī)律：是一種最理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的場合。如溫度控制、成分控制。PID控制規(guī)律：是一種最理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入732、控制器正、反作用的確定什么是控制器的“正”、“反”作用？當(dāng)某個環(huán)節(jié)輸入增加時，輸出也增加，該環(huán)節(jié)稱為“正作用”方向；反之，稱為“反作用”。如何確定控制器的“正”、“反”作用？與執(zhí)行器、對象、測量變送作用方向組合，使得控制系統(tǒng)是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。2、控制器正、反作用的確定什么是控制器的“正”、“反”作用？74測量變送器：作用方向一般是“正”的；被控對象：操縱變量增加時，被控變量也增加的對象屬于“正作用”的；隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用”；執(zhí)行器：作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥；氣開閥是“正”方向；氣關(guān)閥是“反”方向。執(zhí)行器的氣開或氣關(guān)形式主要從工藝安全角度來確定。測量變送器：作用方向一般是“正”的；75分析＋—＋＋熱電偶及變送器加熱爐氣開閥

TC分析＋—＋＋熱電偶及變送器加熱爐氣開閥TC76參數(shù)整定的方法理論計算法：通過理論計算，尋找最佳參數(shù)；工程整定法：通過實際試驗或經(jīng)驗規(guī)律確定控制參數(shù)。（臨界比例度法，衰減曲線法，經(jīng)驗湊試法）參數(shù)整定的方法理論計算法：通過理論計算，尋找最佳參數(shù)；77例：某換熱器的穩(wěn)定控制系統(tǒng)方塊圖如下所示。系統(tǒng)的被控變量為出口物料溫度，要求保持在（200±2）oC。操縱變量為加熱蒸汽的流量。采用的控制儀表為DDZ-Ⅲ型電動單元組合式儀表。電動控制器測量、變送電－氣轉(zhuǎn)換器氣動執(zhí)行器換熱器REZIPFQC_(1)說明圖中R、E、Q、C、F所代表的專業(yè)術(shù)語內(nèi)容。(2)說明Z、I、P的信號范圍(3)選用合適的測溫元件(4)氣動執(zhí)行器的輸入、輸出各是什么物理量？(5)若記錄儀表的記錄曲線上，最高值為202oC、最低值為198oC，問該系統(tǒng)是否達(dá)到了控制要求？例：某換熱器的穩(wěn)定控制系統(tǒng)方塊圖如下所示。系統(tǒng)的被控變量為出78(1)R為給定值，E為偏差，Q為操縱變量，C為被控變量，F(xiàn)為干擾變量。(2)Z的信號范圍4～20mA，I的信號范圍為4～20mA，P的信號范圍為20～100kPa。(3)鉑電阻（Pt100）(4)輸入信號為20～100kPa的氣壓信號，輸出信號為加熱蒸汽的流量。(5)達(dá)到控制要求。(1)R為給定值，E為偏差，Q為操縱變量，C為被控變量，F(xiàn)為79分析：利用所學(xué)的化工儀表及自動化知識，設(shè)計一個簡單控制系統(tǒng)，簡述整個設(shè)計過程，要求：描述系統(tǒng)功能和對象特性；進(jìn)行被控變量、操縱變量、干擾、控制規(guī)律、執(zhí)行器、測量元件的分析和確定；畫出系統(tǒng)方框圖和各環(huán)節(jié)的正反作用方向；分析具體的變量范圍和系統(tǒng)的控制過程及各信號的變化情況。分析：利用所學(xué)的化工儀表及自動化知識，設(shè)計一個簡單控制系統(tǒng)，80溫度控制流程＋＋—＋熱電偶溫度變送器發(fā)酵罐氣開閥TC(PID)TTTC溫度控制流程＋＋—＋熱電偶溫度變送器發(fā)酵罐氣開閥TC(PID81控制系統(tǒng)的4個基本環(huán)節(jié)：被控對象、檢測儀表(測量變送環(huán)節(jié))、控制器、執(zhí)行器（1）被控對象需要實現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過程稱為被控對象，簡稱對象。（2）被控變量對象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量稱為被控變量。（3）控制變量（操縱變量）受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱為控制變量或操縱變量。（4）干擾（擾動）除控制變量（操縱變量）以外，作用于對象并引起被控變量變化的一切因素稱為干擾。（5）設(shè)（給）定值工藝規(guī)定被控變量所要保持的數(shù)值。（6）偏差偏差本應(yīng)是設(shè)定值與被控變量的實際值之差。但能獲取的信息是被控變量的測量值而非實際值，因此，在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測量值之差定義為偏差?？刂葡到y(tǒng)的4個基本環(huán)節(jié)：（1）被控對象需要實現(xiàn)控制82控制系統(tǒng)的方塊圖：調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mA4～20mA控制器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mA4～20mAD/AA/D數(shù)字信號控制系統(tǒng)的方塊圖：調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器483過程控制組成鍋爐過熱蒸汽溫度控制框圖控制參數(shù)：y(t)為被控參數(shù)；q(t)控制參數(shù)；

z(t)測量信號；e(t)偏差信號；e(t)=x(t)-z(t).x(t)給定的信號；

u(t)控制信號；控制過程：從被控參數(shù)檢測點至調(diào)節(jié)閥之間的管道或設(shè)備，稱為被控過程，可簡稱過程；作用于過程且使被控參數(shù)變化的作用稱為擾動?？刂茀?shù)的作用是使被控參數(shù)穩(wěn)定于給定值附近，稱為內(nèi)部擾動；擾動作用企圖使被控參數(shù)偏離給定值，稱為外部擾動?？刂葡到y(tǒng)中控制作用就是要克服外部擾動對被控參數(shù)的影響，保證其盡快回到給定值。過程控制組成鍋爐過熱蒸汽溫度控制框圖84控制系統(tǒng)的分類

（1）按被控變量對操作變量的影響分閉環(huán)控制系統(tǒng)——如：反饋控制開環(huán)控制系統(tǒng)——如：前饋控制控制系統(tǒng)的分類（1）按被控變量對操作變量的影響分85（2）按補(bǔ)償干擾的方法分反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzeuqyf干擾f（t）被控變量調(diào)節(jié)器操作變量補(bǔ)償干擾

前饋前饋補(bǔ)償器執(zhí)行器對象傳感器、變送器pqy干擾f干擾f（t）變送器補(bǔ)償器操作變量補(bǔ)償干擾前饋+反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzey干擾f變送器前饋補(bǔ)償器++（2）按補(bǔ)償干擾的方法分反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+86（3）按設(shè)定值的特點區(qū)分定值控制系統(tǒng)――設(shè)定值是由工藝要求給出的不變常數(shù)

通常要求被控變量盡量與設(shè)定值保持一致。隨動控制系統(tǒng)――設(shè)定值隨時間不斷發(fā)生變化

通常要求被控變量盡可能地與設(shè)定值一起變化。

教材中的程序控制事實上可以理解為隨動控制

（4）按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度區(qū)分簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)（5）按控制變量的名稱區(qū)分溫度控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)……（6）按調(diào)節(jié)規(guī)律區(qū)分P、PI、PD、PID、預(yù)估控制……（3）按設(shè)定值的特點區(qū)分定值控制系統(tǒng)――設(shè)定值是由工藝要求給871.4過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動態(tài)靜態(tài)――被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。

如果控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，假設(shè)設(shè)定值和干擾都保持不變，經(jīng)過足夠長的時間，控制系統(tǒng)中各參數(shù)必然會到達(dá)一個“相對”平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)就是所謂的“靜態(tài)”，在控制領(lǐng)域中更多的稱之為“穩(wěn)態(tài)”。。1.4過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)（1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動態(tài)靜態(tài)――88動態(tài)――被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)。如果系統(tǒng)原來處于相對平衡狀態(tài)（靜態(tài)），當(dāng)出現(xiàn)干擾使被控變量發(fā)生變化，此時控制系統(tǒng)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差及其偏差的變化情況，改變調(diào)節(jié)器輸出，再經(jīng)執(zhí)行器改變操縱變量，使被控變量重新回到設(shè)定值來，這么一個從干擾發(fā)生、系統(tǒng)控制、直到重新建立平衡的過程稱為“動態(tài)”過程。

動態(tài)――被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)。89（2）過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的作用下，被控變量回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程。在分析和設(shè)計控制系統(tǒng)時，往往選定階躍信號作為輸入。階躍干擾：在某一瞬間t0干擾突然階躍式地加入系統(tǒng)，并保持在這個幅值。階躍干擾比較突然、比較危險、對控制系統(tǒng)的影響也最大（2）過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的90幾種典型的過渡過程：非周期衰減過程

衰減振蕩過程等幅振蕩過程發(fā)散振蕩過程單調(diào)發(fā)散過程

√√？XX一般是不允許的除開關(guān)量控制回路幾種典型的過渡過程：非周期衰減過程衰減振蕩過程等幅振蕩過91（3）過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)通常要評價和討論一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣，其標(biāo)準(zhǔn)有二大類：·以系統(tǒng)受到階躍輸入作用后的響應(yīng)曲線的形式給出。主要包括：最大偏差（超調(diào)量）、衰減比余差過渡時間振蕩周期（振蕩頻率）……·以誤差性能指標(biāo)的形式給出，一般指偏差對某個函數(shù)的積分。主要包括：平方誤差積分指標(biāo)時間乘平方誤差積分指標(biāo)絕對誤差積分指標(biāo)時間乘絕對誤差積分指標(biāo)當(dāng)這些值達(dá)到最小值的系統(tǒng)是某種意義下的最優(yōu)系統(tǒng)?！铮?）過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)通常要評價和討論一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)92階躍干擾作用下的過渡過程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）——定值系統(tǒng)

0最大偏差emax：衰減比n：余差e(∞)：過渡時間tp：振蕩周期：階躍干擾作用下的過渡過程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）——定值93例子某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間(給定值為200)。

解：1、最大偏差：A＝230—200＝30℃2、余差C＝205—200＝5℃3、第一個波峰值B＝230—205＝25℃

第二個波峰值B’＝210—205＝5℃

衰減比n＝25：5＝5：l。

4、振蕩周期為同向兩波峰之間的時間間隔，故周期T＝20—5＝15(min)5、過渡時間與規(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)為過渡過程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200×(±2％)＝±4℃，這時，可在新穩(wěn)態(tài)值(205℃)兩側(cè)以寬度為±4℃畫一區(qū)域，圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過渡過程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過渡時間為22min。

例子某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線94數(shù)學(xué)模型的表示方法：參量模型：通過數(shù)學(xué)方程式表示常用的描述形式：微分方程(組)*、傳遞函數(shù)*、頻率特性等參量模型的微分方程的一般表達(dá)式：y(t)表示輸出量，x(t)表示輸入量，通常輸出量的階次不低與輸入量的階次(n≥m)非參量模型：采用曲線、表格等形式表示。特點：形象、清晰，缺乏數(shù)學(xué)方程的解析性質(zhì)（必要時須進(jìn)行數(shù)學(xué)處理獲得參量模型）。

數(shù)學(xué)模型的表示方法：參量模型：通過數(shù)學(xué)方程式表示常用的描述形95數(shù)學(xué)模型：指過程各輸入量（控制量、擾動量）作用下，其輸出量（被控制量）變化函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。Y(t)=F{X1(t),X2(t),X3(t)……Xn(t)}模型分類：非參量形式（曲線、表格）參量形式（數(shù)學(xué)方程）方程={微分、差分、傳遞函數(shù)、脈沖函數(shù)、狀態(tài)方程、觀察方程等}對象類型：對象類型：線性過程對象非線性過程對象-核心研究線性過程、或者線性化的過程。典型對象慣性對象w(s)=f(k,T0)積分對象w(s)=f(T)延遲對象w(s)=f(t)數(shù)學(xué)模型：指過程各輸入量（控制量、擾動量）作用下，其輸出量（96建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模解析法：又稱為機(jī)理演繹法，根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，運用已知的靜態(tài)和動態(tài)物料（能量）平衡關(guān)系，用數(shù)學(xué)推理的方法建立過程的數(shù)學(xué)模型。實驗辨識法：又稱為系統(tǒng)辨識與參數(shù)估計法。該法是根據(jù)過程輸入、輸出的實驗測試數(shù)據(jù)，通過過程辨識和參數(shù)估計建立過程的數(shù)學(xué)模型?；旌戏ǎ杭从蒙鲜鰞煞N方法的結(jié)合建立過程的數(shù)學(xué)模型。首先通過機(jī)理分析確定過程模型的結(jié)構(gòu)形式，然后利用實驗測試數(shù)據(jù)來確定模型中各參數(shù)的大小。建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模97建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模

機(jī)理建模——根據(jù)物料、能量平衡、化學(xué)反應(yīng)、傳熱傳質(zhì)等基本方程，從理論上來推導(dǎo)建立數(shù)學(xué)模型。由于工業(yè)對象往往都非常復(fù)雜，物理、化學(xué)過程的機(jī)理一般不能被完全了解，而且線性的并不多，再加上分布元件參數(shù)（即參數(shù)是時間與位置的函數(shù)）較多，一般很難完全掌握系統(tǒng)內(nèi)部的精確關(guān)系式。另外，在機(jī)理建模過程中，往往還需要引入恰當(dāng)?shù)暮喕⒓僭O(shè)、近似、非線性的線性化處理等，而且機(jī)理建模也僅適用于部分相對簡單的系統(tǒng)。實驗建?！谒芯康膶ο笊希藶榈氖┘右粋€輸入作用，然后用儀表記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，得到一系列實驗數(shù)據(jù)或曲線。這些數(shù)據(jù)或曲線就可以用來表示對象特性。這種應(yīng)用對象輸入輸出的實測數(shù)據(jù)來決定其模型的方法，通常稱為系統(tǒng)辨識。其主要特點是把被研究的對象視為一個黑箱子，不管其內(nèi)部機(jī)理如何，完全從外部特性上來測試和描述對象的動態(tài)特性。有時，為進(jìn)一步分析對象特性，可對這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)化為描述對象特性的解析表達(dá)式?；旌辖！獙C(jī)理建模與實驗建模結(jié)合起來，稱為混合建模?；旌辖Ｊ且环N比較實用的方法，它先由機(jī)理分析的方法提出數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)形式，把被研究的對象視為一個灰箱子，然后對其中某些未知的或不確定的參數(shù)利用實驗的方法給予確定。這種在已知模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實測數(shù)據(jù)來確定數(shù)學(xué)表達(dá)式中某些參數(shù)的方法，稱為參數(shù)估計。建模的方法：機(jī)理建模、實驗建模、混合建模機(jī)理建模——根據(jù)物98對象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立問題：處于平衡狀態(tài)的對象加入干擾以后，不經(jīng)控制系統(tǒng)能否自行達(dá)到新的平衡狀態(tài)？

左圖：假設(shè)初始為平衡狀態(tài)qi=qo，水箱水位保持不變。當(dāng)發(fā)生變化時(qi＞qo)，此時水箱的水位開始升高根據(jù)流體力學(xué)原理，水箱出口流量與H是存在一定的對應(yīng)關(guān)系的：

因此，qi

H

qo，直至qi=qo可見該系統(tǒng)受到干擾以后，即使不加控制，最終自身是會回到新的平衡狀態(tài)，這種特性稱為“自衡特性”。

右圖：如果水箱出口由泵打出，其不同之處在于：qi當(dāng)發(fā)生變化時，qo不發(fā)生變化。如果qi＞qo

，水位H將不斷上升，直至溢出，可見該系統(tǒng)是無自衡能力。絕大多數(shù)對象都有自衡能力，一般而言有自衡能力的系統(tǒng)比無自衡能力的系統(tǒng)容易控制。對象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立問題：處于平衡狀態(tài)的對象加入干擾以后99·一階線性對象問題：求右圖所示的對象模型（輸入輸出模型）。

解：該對象的輸入量為qi

被控變量為液位h根據(jù)物料平衡方程：

單位時間內(nèi)水槽體積的改變＝輸入流量—輸出流量

由于出口流量可以近似地表示為：·一階線性對象問題：求右圖所示的對象模型（輸入輸出模型）。100對上式作拉氏變換：對象的傳遞函數(shù)：該對象的階躍響應(yīng)：如果qi為幅值為A的階躍輸入，則

這是最典型的一階對象的傳遞函數(shù)對上式作拉氏變換：對象的傳遞函數(shù)：該對象的階躍響應(yīng)：如果qi101·一階線性對象（總結(jié)）典型的微分方程典型的傳遞函數(shù)典型的階躍響應(yīng)函數(shù)典型的階躍響應(yīng)曲線h()h(t)T0.632h()qita從微分方程的解析解來看

K――放大系數(shù)，在階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到新的穩(wěn)定值時，輸出變化量與輸入變化量之比，也稱靜態(tài)增益。K越大，表示輸入量對輸出量的影響越大。T――時間常數(shù)，在階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)變化量的63.2％所需要的時間，時間常數(shù)T是反映響應(yīng)變化快慢或響應(yīng)滯后的重要參數(shù)。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后）。

T大，反應(yīng)慢，難以控制；T小，反應(yīng)塊?！ひ浑A線性對象（總結(jié)）典型的微分方程典型的傳遞函數(shù)典型的102對象特性的實驗建模——在被控對象上人為加入輸入量，記錄表征對象特性的輸出量隨時間的變化規(guī)律。被控對象輸入量輸出量系統(tǒng)辨識對象模型階躍信號脈沖信號偽隨機(jī)信號……表格數(shù)據(jù)響應(yīng)曲線……階躍輸入t0At0A矩形脈沖t1加測試信號前，要求系統(tǒng)盡可能保持穩(wěn)定狀態(tài)，否則會影響測試結(jié)果；輸入量/輸出量的起始時間是相同的，起始時間是輸入量的加入時間，輸出量的響應(yīng)曲線可能滯后于輸入量的響應(yīng)，其原因是純滯后或容量滯后；在測試過程中盡可能排除其它干擾的影響，以提高測量精度；在相同條件下重復(fù)測試多次，以抽取其共性；在測試和記錄的過程中，應(yīng)持續(xù)到輸出量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值；許多工業(yè)對象不是真正的線性對象，由于非線性關(guān)系，對象的放大倍數(shù)是可變的，所以作為測試對象的工作點應(yīng)該選擇正常的工作狀態(tài)（一般要求運行在額定負(fù)荷、正常干擾等條件下）。對象特性的實驗建?！诒豢貙ο笊先藶榧尤胼斎肓浚涗洷碚?03由階躍響應(yīng)曲線確定過的數(shù)學(xué)模型通過實驗測定過程的階躍響應(yīng)曲線后，再根據(jù)階躍響應(yīng)曲線確定過程的數(shù)學(xué)模型。為此，應(yīng)首先選定過程數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)，然后再確定具體參數(shù)。一階無時延過程二階無時延過程一階有時延過程二階有時延過程在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)過程的數(shù)學(xué)模型常?？捎孟铝心Ｐ徒Y(jié)構(gòu)來描述：由此可見，只要由階躍響應(yīng)曲線求得過程的放大系數(shù)，時間常數(shù)和時延時間，便能求得過程的數(shù)學(xué)模型。由階躍響應(yīng)曲線確定過的數(shù)學(xué)模型通過實驗測定過程的階躍響104一階過程——直角坐標(biāo)圖解法

對象參數(shù)K0和T0解：Ko:T0:過原點作曲線的切線，該切線與線交于A點，則OA在時間軸上的投影即為時間常數(shù)注意：階躍響應(yīng)曲線是以原來的穩(wěn)態(tài)工作點為坐標(biāo)原點的增量變化曲線。一階過程——直角坐標(biāo)圖解法注意：階躍響應(yīng)曲線是以原來的穩(wěn)105對象特性對過渡過程的影響對象模型由三個基本參數(shù)決定：K、T、τ

K對過渡過程的影響階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到新的穩(wěn)定值時，輸出變化量與輸入變化量之比，稱為靜態(tài)增益（輸出靜態(tài)變化量與輸入靜態(tài)變化量之比）。u廣義對象fy