【2017年整理】暖通空调之自动控制.ppt

注册公用设备工程师 （暖通空调）;考试基本情况;大纲要求;一、自动控制与自动控制系统的一般概念;1、“控制工程”基本含义;例1;工作原理： 温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 ;被控对象，传感器，调节器，执行器，被控量，给定值，主反馈，偏差，扰动;控制系统的分类及基本要求（1）分类;（2）空调自动调节系统的分类;（2）空调自动调节系统的分类;（3）基本要求 ;（3）基本要求;例1 反馈的概念、反馈控制;例2选择题;例2选择题;例2选择题;下列各式是描述系统的微分方程，其中，r(t)为输入变量，c（t）为输出量 ;二、控制系统数学模型;被控对象的特性 ;下图所示为室温自动调节系统， 不考虑室温控制对象的滞后。;被控对象：;温度对象的增量微分方程;被控对象的特性参数;被控对象的特性参数;被控对象的特性参数;调节器的特性线性控制规律的微分方程：;非线性控制规律的微分方程：;系统各环节微分方程式的形式为：;以室温作为系统输出的微分方程式;系统在给定作用下的微分方程式：;系统微分方程的求解 ;拉普拉斯变换与反变换1、拉普拉斯变换;（2）常用拉氏变换定理 ;2、拉普拉斯反变换 ;（2）计算  1）A(s)=0无重根 ;2）A(s)=0有重根 ;重根部分的各项系数;求反变换即得f(t);3、常用函数的拉氏变换表;例 的原函数为 ;传递函数及其方块图;1、传递函数;2、方块图 ;2）综合点（比较点） ;4）传递方框 ;（2）方块图的连接和等效变换;（2）方块图的连接和等效变换;（2）方块图的连接和等效变换;3）反馈连接;4)引出点和比较点和方块之间的移动;例;计算; 式中 ——所有单独回路传递函数之和； ——所有存在的两个互不接触的单独 回路传递函数乘??之和； ——所有存在的三个互不接触的单独 回路传递函数乘积之和。 ——为第 条前向通路特征式的余因子式， 即在结构图中，除去与第 条前向通路接触的 回路后的 值的剩余部分。 回路传递函数是指反馈回路的前向通路（道） 和反馈通路（道）函数的乘积，并且包含表示 反馈极性的正、负号。; 3、典型环节的传递函数 及其方块图;2)积分环节 ;实际微分环节;4）惯性环节 ;6)纯滞后环节 ;例3选择题;ABC;三、线性系统的分析与设计;（一）基本调节规律及实现方法;1、基本调节规律设调节器的输入为 ，输出为y 。室温线性调节器的各种基本规律见表3-1。;2、调节器的内反馈;调节器的内反馈的基本原理;调节器的内反馈的基本原理;3、比例积分（PI）调节器;（二）控制系统的一阶瞬态响应;一阶系统的闭环传递函数为 ; 2、一阶系统的单位阶跃响应 ; 2、一阶系统的单位阶跃响应 ;例;（三） 二阶瞬态响应;当给定作用为阶跃输入时，系统的微分方程为：;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;两边进行拉氏变换，得传递函数为（零初始条件）;2、二阶系统的单位阶跃响应求(3-1)的拉氏反变换，分三种情况讨论。;（1）过阻尼二阶系统的阶跃响应;(2)临界阻尼情况; (3)欠阻尼（0＜ ＜1）情况二阶系统的特征根为两个不相等的负实根;超调量，衰减比，峰值时间，过渡过程时间，静差，振荡周期;;（四）频率特性基本概念;典型环节的频率特性;(五)频率特性表示方法;1、极坐标图(图3-3);典型环节;2、对数坐标图;图3-4 轴的对数分度;典型环节;例;(六)调节器的特性对调节质量的影响 ;;(六)调节器的特性对调节质量的影响;2、积分作用对调节质量的影响见表3-4;积分时间调节的过小，积分作用过强，可能引起系统的等幅振荡，系统的稳定程度降低。积分时间选择的合适时，可以减小直至消除偏差。为了保持系统的稳定程度，可以减弱调节器的比例作用。 增加积分作用以后要使系统稳定程度基本不变，即衰减比基本相同，则要减小调节器的放大系数，则最大偏差增大，上升时间延长，振荡周期加长，静差消除。;3、微分作用对调节质量的影响;