测量仪表与自动化13技术方案.ppt

13.1.3 自动控制系统的分类 1.按给定值的不同情况分为： (1)定值控制系统（Fixed Set-Point Control System） ——给定值恒定的控制系统。 若要求控制系统的被控变量保持在一个生产指标上不变，或要求工艺参数的给定值不变，则采用定值控制系统。 引起被控变量波动的原因:各种干扰 控制目的：克服干扰 设计重点:存在干扰的情况下如何 将被控变量控制在所希望的给定值上 石油石化行业中以定值控制系统为主 13.1.3 自动控制系统的分类 1.按给定值的不同情况分为： (2)随动控制系统（Follow-Up Control System） 给定值不是固定的，是随时间不断变化的，且不是预先规定好的 。 控制目的：使被控变量准确、快速地跟随给定值的变化。 例：比值控制/副回路 13.1.3 自动控制系统的分类 1.按给定值的不同情况分为： (3)程序控制系统（Programmed Control System） 给定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即生产指标需按一定的时间程序变化。 13.1.3 自动控制系统的分类 其他分类：2. 按系统的复杂程度（控制器的多少）分为： (1)简单控制系统（Simple Control System） ——生产过程自控中最简单、最基本、应用最广泛的控制系统，解决了大多数的参数定值控制问题。 (2)复杂控制系统（Follow-Up Control System） ——解决简单控制系统无法解决的问题 在简单控制系统的基础上，增加计算环节、控制环节或其他环节，构成复杂控制系统。 第十三章 自动控制系统的基本概念 13.1 自动控制系统组成及分类 13.2 过渡过程及品质指标 13.2.1 自动控制系统的过渡过程 13.2.2 过渡过程的形式 13.2.3 控制系统的品质指标 13.2.1 自动控制系统的过渡过程 自动控制系统在运行中有两种状态： 静态(稳态)：干扰及给定值均保持不变，被控变量不随时间变化，整个系统处于相对平衡状态，各个组成环节都暂不动作，输出信都处于相对静止状态（各变量(或信号)的变化率为零）。 动态：当系统受到外来扰动，系统中各部分的输入输出都发生变化被控变量也将偏离原静态值而随时间变化若系统是稳定的，经一段时间，系统可恢复稳定状态 过渡过程 从平衡状态到达另一个新平衡状态的过程 13.2.2 过渡过程的形式 系统输入采用阶跃干扰(Step Function) 系统过渡过程分为： （1）振荡过程： 发散振荡/等幅振荡/衰减振荡 （2）非周期： 非周期发散/非周期衰减 其中稳定的过渡过程有： 衰减振荡/非周期 不稳定的过渡过程有： 发散振荡 等幅振荡 非周期发散 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据(快 准 稳) 1.余差C residual error（准确性指标） 新的稳态值与给定值之差。 静态指标，反映控制系统的控制精确度，希望越小越好。 给定值阶跃变化下的过渡过程 干扰阶跃变化下的过渡过程 13.2.3 控制系统的品质指标 2.最大偏差A与超调量σ maximum overshoot (衡量相对稳定程度指标) 对定值系统衰减振荡过程，最大偏差为第一个波的峰值 随动控制系统，经常采用超调量 A或σ是衡量稳定程度的指标，希望不要太大。 (a)给定值阶跃变化下的过渡过程 (b)干扰阶跃变化下的过渡过程 图13-8 过渡过程品质指标示意图 13.2.3 控制系统的品质指标 13.2.3 控制系统的品质指标 3.衰减比 damping ratio （衡量相对稳定性指标） 过渡过程同方向前后相邻两峰值的比（表示衰减程度，习惯表示为 n:1 ） n＜1，发散振荡；n＝1，等幅振荡；n＞1，衰减振荡。 一般4:1至10:1为宜。 (a)给定值阶跃变化下的过渡过程 (b)干扰阶跃变化下的过渡过程 图13-8 过渡过程品质指标示意图 13.2.3 控制系统的品质指标 4.调节时间（过渡过程时间）Ts residence time 系统快速性指标 从干扰发生起至被控变量建立新的平衡状态止的时间 ——新平衡状态：被控变量进入新稳态值的±5％(或±2％) (a)给定值阶跃变化下的过渡过程 (b)干扰阶跃变化下的过渡过程 图13-8 过渡过程品质指标示意图 13.2.3 控制系统的品质指标 5.振荡周期T oscillation period（相对稳定性/系统快速性指标) 过渡过程同向两波峰(