楼宇自动控制原理第二部.ppt

三、前馈—反馈控制系统 应用实例——热交换器的控制 被控量是热水出水温度 控制量是蒸汽流量。 反馈控制 反馈控制是基于被控量的偏差进行的， 反馈控制是针对系统全部干扰进行补偿，是在被控制量“变化了”的基础上的“滞后补偿”。 前馈控制 原理： 给系统附加一个前馈通道，利用前馈控制器所附加的控制量对被控量的补偿与干扰对被控量的影响的叠加来消除或减小干扰的影响。 前馈控制 前馈与反馈的比较 前馈是“开环”，反馈是“闭环” ； 前馈控制的依据是干扰，反馈控制的依据是偏差； 前馈系统中测量干扰量，反馈系统中测量被控变量； 前馈只能克服所测量的干扰，反馈则可克服所有干扰； 前馈理论上可控制到无差，反馈必因有差而控制； 选用前馈－反馈控制的原则 前馈－反馈控制的其它应用 2.比例微分控制 微分方程： 传递函数： 具有饱和微分环节传递函数： p t t p 三、比例微分控制 e t 3.微分时间对控制过程的影响 Td大，微分作用强， Td太小，微分作用弱。 （1）微分时间：输入量为斜坡函数，使比例项的输出等于微分项时所需的时间。 e t p t Td （2）微分时间对控制过程的影响 Td大，微分作用太强，系统稳定性下降。 Td合适，有预调节作用，改善调节品质 Td太小，微分作用弱，Td=0，微分作用为0 一般而言，比例微分控制系统随着微分时间Td的增大，其稳定性提高，但当Td超过某一值时，系统反而变得不稳定。 总结： 当比例作用加入微分作用，可使系统趋向稳定，为了得到与原来比例作用相同的稳定性，可适当降低比例带，从而减小静差。 三、比例微分控制 P PD 举例：系统各个环节的传递函数为 分别取： 四、比例积分微分控制规律 微分方程： 传递函数： 五、调节规律的选择 被控对象时间常数较大，或容量滞后较大，应引入微分环节。若允许有残差，可选用PD，否则选用PID。 若被控对象的传递函数为 ，则可根据τ/T的值来确定控制算法。 被控对象时间常数较小，负荷变化不大，若允许有残差，可选用P，否则选用PI。 被控对象时间常数和纯滞后较大，负荷变化较大。此时简单控制不能满足要求，应选用复杂控制。 五、调节规律的选择 第五节 控制系统的工程整定方法 控制器参数 的整定方法 理论计算法 工程整定法 一、动态特性参数法 通过实验得到广义对象的阶跃响应曲线，并且广义对象的传递函数可用一阶惯性环节加纯滞后表示。 以衰减率φ=0.75作为系统的性能指标。Cohen-Coon整定公式 比例控制器： 比例积分控制器： 比例积分微分控制器： 一、动态特性参数法 二、稳定边界法（临界比例带法） 1. ， ， 取最大值，逐步使 至被调曲线为等幅振荡，这时得到 、 。 2.根据 、 计算 、 、 。 三、衰减曲线法 1. ， ， 取最大值，逐步使 至被调曲线为4：1或10：1的衰减振荡，这时得到 、 。 2.根据 、 计算 、 、 。 三、衰减曲线法 第六节 复杂控制系统 一、串级控制系统 单回路控制系统 1、串级控制系统的构成 M Tc1 Tc2 M Tc1 串级控制系统 2.串级控制系统分析 输出 输入 副回路的传递函数 2.串级控制系统分析 特点： （1）对克服副回路的干扰有较强的能力 当干扰包括在副回路，干扰对主控变量的影响减弱为原来的 （2）对克服主回路的干扰也有好处 假如副回路各个环节的传递函数为： 2.串级控制系统分析 由于副回路的等效时间常数比原来缩小了 倍，调节及时，过渡时间缩短，调节品质提高 （3）副回路的存在，使串级控制系统有一定的自适应能力。 一般情况下，有 2.串级控制系统分析 结论：当由于负荷变化或其他原因引起副回路参数变化时，对主回路的影响非常小，基本不影响系统的控制品质。 3：串级控制系统的设计原则： （1）副回路力求包括主要干扰，即变化频繁，幅度较大的干扰，如有条件还应包括其他次要干扰。 （2）主副对象的时间常数有合适的搭配，避免产生共振。 （3）主副控制器的选型与整定 副控制器一般采用比例控制，主控制器一般采用PI控制或PID控制 当主副回路时间常数相差