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第一章 控制系统的 4 个基本环节： 被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 自动控制系统的（最）基本要求是系统运行必须是稳定的 若反馈的结果是使系统的输出减小，则称为负反馈 若反馈的结果是使系统的输出增加，则称为正反馈 工业控制系统一般情况下都应为负反馈。 闭环——系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统称为闭环系统。 开环——系统的输出没有被反馈回输入端，执行器仅只根据输入信号进行控制的系统称为开环系统。 要实现自动控制，系统必须闭环。 闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈。 输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节 输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节 控制系统的分类 按被控变量对操作变量的影响分:闭环控制系统(反馈) 开环控制系统(前馈) 按补偿干扰的方法分:反馈,前馈,前馈+反馈 按设定值的特点区分：定值控制系统，通常要求被控变量尽量与设定值保持一致。 随动控制系统，通常要求被控变量尽可能地与设定值一起变化 静态（稳态）――被控变量不随时间变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。 “静态”是物料、能量、传热、传质、化学反应速度等平衡关系的最终体现。 很明显，单纯用“静态”的概念来衡量控制系统的品质指标是不充分的。 动态――被控变量随时间变化的不平衡状态。 过渡过程：受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态的过程。 阶跃干扰：在某一瞬间t0干扰突然阶跃式地加入系统，并保持在这个幅值。 评价和讨论一个控制系统性能优劣标准： 以系统受到阶跃输入作用后的响应曲线的形式给出，最大偏差（超调量）、衰减比，余差，过渡时间，振荡周期（振荡频率） 以误差性能指标的形式给出 自动控制系统希望的结果：最大偏差（超调量）？越小越好 衰减比一般取为4：1至10：1，不振荡：不便于操作人员掌握，余差，越小越好 过渡时间？越小越好。振荡周期？短好 影响过渡过程的主要因素? 固定因素：对象特性，测量仪表特性，执行器特性 补偿因素：控制器特性 过程特性 过程特性的类型:自衡的非振荡过程，无自衡的非振荡过程，自衡的振荡过程，具有反向特性的过程 建模的方法：机理建模、实验建模、混合建模 自衡非振荡过程的对象模型由三个基本参数决定：K、T、τ K，静态增益，KO使之大些，抗干扰能力强，太大会引起系统振荡 T，时间常数，一般情况希望TO小些，但不能太小，Tf大些。 Τ，纯滞后时间，在工艺设计时，应尽量减少或避免纯滞后时间 工业上（最）常用的控制规律： 双位控制，位式控制的特点：简单、过渡过程是振荡的 位式控制的适用范围：时间常数大，纯滞后小，负荷变化不大也不激烈，控制要求不高。 纯比例控制 P，纯比例调节系统的特点：控制及时，控制结果有余差 纯比例控制适用场合：干扰幅度较小，纯滞后较小，负荷变化不大，控制要求不太高 比例积分控制 PI，比例控制最大的优点是反应快，控制作用及时，最大的缺点是控制结果存在余差。积分作用的特点：消除余差，会降低系统稳定性 积分控制最大的优点是消除余差，最大的缺点是动作缓慢、产生相位滞后、稳定性降低 比例微分控制 PD，对于有过渡滞后的对象，采用PD控制能明显改善过渡过程的品质；PD控制有超前作用。Td?增加，微分作用加强，系统稳定性提高，表现为：衰减比增大；过渡过程最大偏差减少emax?；过渡时间tp?； Td太大，微分作用太强，导致反应速度过快，引起系统振荡 引入微分作用以后，不能消除余差，但余差会有所减少 微分作用对纯滞后的对象不起作用。 比例积分微分控制PID 液位——滞后不大，一般控制要求不高，常用P或PI调节器； 流量——滞后很小，响应快，测量信号有脉动信号，常用PI调节器（一般不能加D）； 压力——液体介质：滞后小，气体介质：滞后适中，常用P或PI调节器，有时可用位式控制； 温度——滞后较大，响应较慢，常用PID调节器。 第三章 仪表精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等 检测仪表的主要性能指标：精确度，线性度，变差，灵敏度，分辨力，动态误差 压力检测： 液柱式压力检测 ：误差来源，温度误差，安装误差 弹性式压力检测：膜片（膜盒式差压变送器：工作原理：力矩平衡，检测元件——膜盒或膜片），波纹管，弹簧管（范围广，精度高0.15级）， 电气式压力检测 智能式压力变送器 压力检测仪表的选用，考虑仪表的量程、精度、类型（材质） 量程：测量稳定压力：最大工作压力Pimax不超过上限值Pmax的3/4 测量脉动压力：最大工作压力Pimax不超过上限值Pmax的2/3 测量高压压力：最大工作压力Pim