[文学]热工过程自动调节期末复习.ppt

热工过程自动调节 ——2010年期末复习 华南理工大学·电力学院 第一章 自动调节的基本概念 第一节 自动调节的实现方法 第二节 自动调节的常用术语 第三节 系统方框图 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节系统的性能 自动调节的常用术语(一) 被调对象 指被控制的生产设备或生产过程。 被调量 表征生产过程是否正常而需要维持的物理量。 给定值 根据生产工艺要求，被调量应该达到的数值。 扰动 引起被调量偏离其给定值的各种原因。 自动调节的常用术语(二) 调节机关 改变对象流入量或流出量的机构，如上例中给水控制阀。 调节作用量 由控制作用来改变,以控制被控量的变化,使被控量恢复为给定值的物理量。 调节术语图解 方框图的四个要素 ①信号线：用箭头表示信号“x”的传递方向的连接线。 ②汇交点 (相加点、综合点)：表示两个信号“x1”与“x2”的代数和。 ③分支点(引出点)：表示把信号“x”分两路取出。 ④环节：方框图中的一个方框(代表能完成一定职能的元件)。 按调节系统结构分类 四种典型的输入函数 典型调节过程 主要性能指标 稳定性 准确性 动态偏差 静态偏差 快速性 第二章 自动调节系统的数学系统 第一节 系统和环节的特性 第二节 拉普拉斯变换 第三节 传递函数 第四节 脉冲响应和阶跃响应 第五节 基本环节及环节的连接方式 系统和环节的特性 系统(或环节)特性：系统(或环节)的输出与输入信号的关系。 静态特性：平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。 动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。 环节静态特性举例 动态数学模型的建立 当u1变化时： u1↑→i↑→i对C充电→u2增大，至u2＝u1时充电结束 同类环节与相似系统 同类环节：数学模型相同，环节因果关系类同。 相似系统：具有相同形式的数学模型，而物理性质不同的系统。 同类环节 相似系统 近似线性化——小偏差法 输出量y是输入量x的非线性函数则 在平衡点(x0,y0)处，将F(x)展开成泰勒级数 令 如果偏差△x很小，可以略去级数中偏差的高次幂项 拉普拉斯变换的性质和定理(一) ①线性性质 ②微分定理 ③积分定理 拉普拉斯变换的性质和定理(二) ④初值定理 ⑤终值定理 ⑥位移定理(左移) ⑦延迟定理(左移) ⑧卷积定理 拉普拉斯反变换的部分分式展开法 -s1， -s2，… -sn，为R(s)=0的根 R(s)=0无重根 R(s)=0有重根 传递函数 定义：在线性定常系统中，初始条件为零时，环节输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，称为环节的传递函数。 特点：各项系数值完全取决于系统(或环节)的本身特性，与输入信号大小、形式无关。 N阶系统(或环节) ：分母中S的最高阶数等于n 几种典型的传递函数 RC电路 热电偶测温 质量-弹簧-摩擦系统 蓄水箱系统 传递函数的性质 是复变量s的有理真分式函数，其分子多项式次数m低于或等于分母多项式次数n，所有系数均为实数； 描述动态特性的数学模型，表征系统(或环节)的固有特性，与输入信号的具体形式、大小无关，不能表达系统(或环节)的物理结构； 只能一个输入对一个输出的关系； 分母是系统的特征方程，能判断动态过程的基本特征。 单位阶跃响应函数 设输入信号为： 若环节的传递函数为G(s)，则它的阶跃响应为 RC电路单位阶跃响应函数 比例环节 特点： 输出信号c(t)与输入信号r(t) 之间的动态关系和静态关系都是简单的比例关系； 输入信号r(t) 与输出信号c(t) 两个时间函数具有完全相同的形式； 输出信号无迟延、无惯性、按比例(系数K)复现输入信号变化。 积分环节 特点： 输出量反映输入量对时间的积分； 只有输入量为零时，输出量才不变化，且能保持在任何位置上； 输出的变化量相对于输入的变化有迟延性。 积分环节的阶跃响应曲线 惯性环节(非周期环节) 特点： 输入为阶跃函数时，输出按指数上升； 从曲线起始阶段看，与积分环节类似 ；从曲线的最后结果看(即从静态看)，与比例环节类似 ； 输出量不能立即反映输入量的变化，对输入量的反应具有惯性。 一阶惯性环节的阶跃响应曲线 微分环节 理想微分环节 特点： Ⅰ.输出量与输入量的变化速度成正比例。 Ⅱ.对于输入量的变化，输出量具有“超前”作用。 实际微分环节 纯迟延环节 特点： 输出量大小重复输入量(变化规律完全相同)，但在时间上，输出量落后输入量一段时间τ0。 环节的基本联接方式(一) 串联 并联 环节的基本联接方式(二) 反馈 传递函数： 负反馈时，当正向环节放大倍数很大时， 方