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第一章重点

一、反应控制系统基本观点

（一）控制系统构成

1、控制对象 2、丈量单元

3、调理单元 4、履行机构

注意：比较环节不是基本单元。

（二）传达方框图

1、环节

输出量的变化取决于输入量的变化和环节特征。

信号传达的单向性：输出量的变化不会直接影响输入量。

2、扰动

外面扰动：不行控制的扰动，如负荷的变化、电源的颠簸等。

基本扰动：人为能够控制的扰动，如给定值的变化、调理器参数的调理等。

3、反应

含义： 将输出所有或部分地回送到输入端以影响输入效应。

负反应——削弱输入效应的反应。只有采纳负反应，才能形成偏差。运行参数的自动控制系统必然是负反应控制系统，亦称为偏差控制系统。

正反应——增强输入效应的反应。为了实现某种复杂的控制规律和作用，自动化仪表（如调理器）常常采纳局部正反应。

4、闭环和开环

开环控制的两种情况： （1）按给定值进行控制；（2）按扰动进行控制。

（三）系统种类（按给定值分类）

1、定值控制系统

给定值恒定不变，系统的主要任务是战胜外面扰动的影响。

2、程序控制系统

给定值按确立的规律随时间变化，即给定值是确立的时间函数。

系统的主要任务是跟从给定值的变化而变化。

3、随动控制系统

给定值随时间变化且没法预知变化规律，即给定值是某个参数的函数且参数的变化是随意的。

（四）动向过程的质量指标

1、稳固性

（1）衰减率 Ψ

Ψ0，为发散振荡过程； Ψ=0，为等幅振荡过程；

0Ψ1，为衰减振荡过程； Ψ=1，为非周期过程。

Ψ越大，稳固性越好。若 Ψ=1，则稳固性最好，但动向偏差较大、调理时间偏长。

理想动向过程的 Ψ=0.75～0.9（亦即最正确衰减比为 4：1～10：1）。

（2）超调量 ζ

p

1

ζp

越小，稳固性越好，反之亦然。一般要求

ζ小于30%。

p

（3）振荡次数 N

N一般以2～3次为宜。

2、正确性

（1）最大动向偏差 emax；（2）静差ε

3、迅速性

（1）动向过程时间 ts； （2）上涨时间 tr； （3）峰值时间 tp

定值控制系统常用的质量指标： Ψ、N、emax、ε、ts。

改变给定值系统常用的质量指标： ζ、N、ε、t、t、t。

p s r p

二、控制对象的特征

（一）单容对象

1、动向方程

t

h(t) K (1 eT)

初始时辰（t=0时），被控量的变化量为零，被控量的变化速度最大。

2、特色参数

（1）放大系数 K

是静态参数，反应对象关于扰动的敏感程度。

h( )

K

越小，受扰动作用后，被控量的最后稳态值的变化量越小，即受扰动的影响越小，故K小一些好。

（2）时间常数 T

是动向参数，反应对象惯性的大小。

T越大，惯性越大，变化越慢，飞升曲线越平展； T越小，惯性越小，变化越快，飞升

曲线越陡。

T的求法及物理意义：

dh h( ) k

dtt0 T F

①切线法

若被控量一直保持初始（最大）速度变化，则经过一个 T时间，就能够达到新稳态值。

②0.632法

控制对象遇到扰动后，被控量变化到新稳态值的 63.2%所需要的时间即为 T。

工程上，一般取 4T的时间作为动向过程的时间。

3）纯延误（传输延误）η。η。是动向参数，意指从扰动开始到物质或能量流量达到控制对象所需时间。

（二）多容对象

动向过程： 阶跃响应曲线呈 “S”形，两端慢、中间快；

2

被控量的初始变化量和初始变化速度均为零。

容积延误 ηc： 物质或能量达到控制对象开端到被控量开始变化所需时间。

注意： 单容对象不存在容积延误， 只可能有纯延误。 多容对象必有容积延误，

可能还有纯延误，故 η=η。+ηc。

η。和ηc都是有害的，故越小越好。

（三）自均衡能力

1、自均衡率

ρ=1/K，ρ越大，自均衡能力越强。

2、不具备自均衡能力的对象

（1）出口带离心泵的水柜 （2）以水位为被控量的锅炉

注意： 不具备自均衡能力的对象是一个积分环节。

对有自均衡能力的控制对象也需要构成一个控制系统对其进行控制，使被控量不要有太大的颠簸。

三、控制规律

（一）双位控制规律

特色：调理器输出只有两种对峙的状态，使调理阀全开或全闭；被控量只好控制在上、下限之间。

应用：合用于时间常数 T大、延误 η小且控制精度要求不高的控制对象。

实例：YT-1226型压力开关

工作原理——力矩均衡

P=0.07+(0.25－0.07)X/10·

使用步骤： (1）调给定弹簧调理给定值（即下限 PX）；

（二）比率控制规律（

1、规律及特色

P=k·e

(2）调幅差旋钮调理幅差 ΔP，确立上限 Pz；

(3）现场调试。

P规律）

输出和输入偏差成正比。

特色：