《化工儀表及自動化》第1章

1、第一章第一章 自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制系統(tǒng)基本概念 l 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容l 自動控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式l 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類l 自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的主要內(nèi)容化工自動化的主要內(nèi)容1. 自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng) 利用各種檢測儀表對主要工利用各種檢測儀表對主要工藝參數(shù)進行測量、指示或記錄的，藝參數(shù)進行測量、指示或記錄的，稱為自動檢測系統(tǒng)。它代替了操稱為自動檢測系統(tǒng)。它代替了操作人員對工藝參數(shù)的不斷觀察與作人員對工藝參數(shù)的不斷觀察與記

2、錄，起到人的眼睛的作用。記錄，起到人的眼睛的作用。圖圖1-1 1-1 熱交換器自動檢測系統(tǒng)示意圖熱交換器自動檢測系統(tǒng)示意圖 當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號系當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號，告誡操作人員注意，并及時采取措施。統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號，告誡操作人員注意，并及時采取措施。如工況已到達危險狀態(tài)時，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動采取緊急措施，打如工況已到達危險狀態(tài)時，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以防止事故的發(fā)生開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴大。它是生產(chǎn)過程中的一種安全

3、裝置。和擴大。它是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。 2. 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)4. 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 在受到外界干擾（擾動）的影響而偏離在受到外界干擾（擾動）的影響而偏離正常狀態(tài)時，自動控制系統(tǒng)能自動地控制而正常狀態(tài)時，自動控制系統(tǒng)能自動地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)?；氐揭?guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。 3. 自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng) 自動操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行某種周期性操作。自自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行某種周期性操作。自動開停車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，動開停車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)

4、過程自動地投入運行或自動停車。將生產(chǎn)過程自動地投入運行或自動停車。 第二節(jié)第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖 圖圖1-2 人工操作圖人工操作圖圖圖1-3 液位自動控制系統(tǒng)圖液位自動控制系統(tǒng)圖n人工操作與自動控制比較圖人工操作與自動控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要一、自動控制系統(tǒng)的基本組成一、自動控制系統(tǒng)的基本組成l自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成組組成成自動化裝置自動化裝置被控對象被控對象測量元件與變送器測量元件與變送器自動控制器自動控制器執(zhí)行器執(zhí)行器圖圖1-5 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)蒸汽加熱器

5、溫度控制系統(tǒng) 當進料流量或溫度變化當進料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變等因素引起出口物料溫度變化時，可以將該溫度變化測化時，可以將該溫度變化測量后送至溫度控制器量后送至溫度控制器TCTC。溫。溫度控制器的輸出送至控制閥，度控制器的輸出送至控制閥，以改變加熱蒸汽量來維持出以改變加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變?？谖锪系臏囟炔蛔儭?1、自動控制的方塊圖、自動控制的方塊圖l在研究自動控制系統(tǒng)時，為了便于對系統(tǒng)分析研究，一在研究自動控制系統(tǒng)時，為了便于對系統(tǒng)分析研究，一般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。l下頁圖為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖，每個環(huán)節(jié)表示組下頁圖

6、為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖，每個環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個部分，稱為成系統(tǒng)的一個部分，稱為“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”。兩個方塊之間用一。兩個方塊之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號的相互關(guān)系，箭頭指向方條帶有箭頭的線條表示其信號的相互關(guān)系，箭頭指向方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號。節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號。二、自動控制系統(tǒng)的表示形式二、自動控制系統(tǒng)的表示形式l注意！注意！方塊圖中的每一個方塊都代表一個具體的裝置。方塊圖中的每一個方塊都代表一個具體的裝置。n方塊與方塊之間的連接線，只是代表方塊之

7、間的信號聯(lián)系，方塊與方塊之間的連接線，只是代表方塊之間的信號聯(lián)系，并不代表方塊之間的物料聯(lián)系。方塊之間連接線的箭頭也只是并不代表方塊之間的物料聯(lián)系。方塊之間連接線的箭頭也只是代表信號作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。代表信號作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。n工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個設(shè)備進入另一個設(shè)工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個設(shè)備進入另一個設(shè)備，而方塊圖上的線條及箭頭方向有時并不與流體流向相一致。備，而方塊圖上的線條及箭頭方向有時并不與流體流向相一致。n自動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。帶有輸入輸出信號的方框帶有輸入輸出信號的方框比

8、較點比較點分支點分支點圖圖1.4 方框的組成單元示意圖方框的組成單元示意圖l小結(jié)小結(jié)l自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 l與自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)別，與自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)別，就在于自動控制系統(tǒng)有負反饋，開環(huán)系統(tǒng)中，被控（工藝）就在于自動控制系統(tǒng)有負反饋，開環(huán)系統(tǒng)中，被控（工藝）變量是不反饋到輸入端的。變量是不反饋到輸入端的。舉例舉例化肥廠的造氣自動機就是典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子化肥廠的造氣自動機就是典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子自動操縱裝置自動操縱裝置對象對象操縱作用操縱作用工藝參數(shù)工藝參數(shù)操縱指令操縱指

9、令開環(huán)系統(tǒng)：開環(huán)系統(tǒng)：自動機在操作時，自動機在操作時，一旦開機，就只能是按照預一旦開機，就只能是按照預先規(guī)定好的程序周而復始地先規(guī)定好的程序周而復始地運轉(zhuǎn)。這時被控變量如果發(fā)運轉(zhuǎn)。這時被控變量如果發(fā)生了變化，自動機不會自動生了變化，自動機不會自動地根據(jù)被控變量的實際工況地根據(jù)被控變量的實際工況來改變自己的操作。來改變自己的操作。比較比較閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)：有針對性地有針對性地根據(jù)被控變量的變化情根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大況而改變控制作用的大小和方向，從而使系統(tǒng)小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或的工作狀態(tài)始終等于或接近于所希望的狀態(tài)。接近于所希望的狀態(tài)。2、工藝管道及控制流程

10、圖、工藝管道及控制流程圖 工藝流程和控制方案的確定后，根據(jù)工藝流程和控制方案的確定后，根據(jù)工藝設(shè)計給出的流程圖，按其流程順序標工藝設(shè)計給出的流程圖，按其流程順序標注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等，便成了自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等，便成了工藝工藝管道及控制流程圖管道及控制流程圖 。乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖 舉例舉例l 圖形符號圖形符號l 測試點（包括檢出元件、取樣點）測試點（包括檢出元件、取樣點） 測試點測試點是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈是由工藝設(shè)備輪廓線或工

11、藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點，一般無特定的圖形符號，如下圖所示。的連接線的起點，一般無特定的圖形符號，如下圖所示。必要時，檢測元件也可以用象形或圖形符號表示。必要時，檢測元件也可以用象形或圖形符號表示。圖圖1-9 測試點的一般表示方法測試點的一般表示方法 連接線連接線 通用的儀表信號線均以細實線表示。連接線表示交叉通用的儀表信號線均以細實線表示。連接線表示交叉及相接時，采用下圖的形式。必要時也可用加箭頭的方式及相接時，采用下圖的形式。必要時也可用加箭頭的方式表示信號的方向。在需要時，信號線也可按氣信號、電信表示信號的方向。在需要時，信號線也可按氣信號、電信號、導壓毛細管等采用不同的表示方式

12、以示區(qū)別。號、導壓毛細管等采用不同的表示方式以示區(qū)別。圖圖1-10 1-10 聯(lián)系線的表示法聯(lián)系線的表示法 儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號 儀表的圖形符號是一個細實線圓圈，直徑約儀表的圖形符號是一個細實線圓圈，直徑約10mm10mm，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。序序號號安裝位安裝位置置圖形符號圖形符號備注備注序號序號安裝位置安裝位置圖形符圖形符號號備注備注1就地安就地安裝儀表裝儀表嵌在管嵌在管道中道中4集中儀集中儀表盤后表盤后安裝儀安裝儀表表2集中儀集中儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表 5就

13、地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表3就地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表表表1-1 1-1 儀表安裝位置的圖形符號表示儀表安裝位置的圖形符號表示 對于處理兩個或兩個以上被測變量，具有相同或不同對于處理兩個或兩個以上被測變量，具有相同或不同功能的復式儀表時，可用兩個相切的圓或分別用細實線圓功能的復式儀表時，可用兩個相切的圓或分別用細實線圓與細虛線圓相切表示（測量點在圖紙上距離較遠或不在同與細虛線圓相切表示（測量點在圖紙上距離較遠或不在同一圖紙上），如下圖所示。一圖紙上），如下圖所示。圖圖1-11 復式儀表的表示法復式儀表的表示法l 字母代號字母代號 在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的

14、上半圓內(nèi)，在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測變一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測變量被測變量修飾詞修飾詞功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析電導率電導率密度密度電壓電壓流量流量電流電流時間或時間程序時間或時間程序物位物位水分或濕度水分或濕度壓力或真空壓力或真空數(shù)量或件數(shù)數(shù)量或件數(shù)放射性放射性速度或頻率速度或頻率溫度溫度黏度黏度力力供選用供選用位置位置差差比

15、（分數(shù)）比（分數(shù)）積分、累積積分、累積安全安全報警報警控制（調(diào)節(jié)）控制（調(diào)節(jié)）檢測元件檢測元件指示指示自動自動-手動操作器手動操作器積分、累積積分、累積記錄或打印記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖開關(guān)、聯(lián)鎖傳送傳送閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗套管套管繼動器或計算器繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu)表表1-2 1-2 被測變量和儀表功能的字母代號被測變量和儀表功能的字母代號舉例舉例 以脫乙烷塔控制流程圖，來說明如何以字母代號的組合來表以脫乙烷塔控制流程圖，來說明如何以字母代號的組合來表示被測變量和儀表功能。示被測變量和儀表功能。 塔頂?shù)膲毫刂葡邓數(shù)膲毫刂葡?/p>

16、統(tǒng)統(tǒng)中的中的PIC-207PIC-207，其中第，其中第一位字母一位字母P P表示被測變量表示被測變量為壓力，第二位字母為壓力，第二位字母I I表表示具有指示功能，第三示具有指示功能，第三位字母位字母C C表示具有控制功表示具有控制功能，因此，能，因此，PICPIC的組合就的組合就表示一臺具有指示功能表示一臺具有指示功能的壓力控制器。該控制的壓力控制器。該控制系統(tǒng)是通過改變氣相采系統(tǒng)是通過改變氣相采出量來維持塔壓穩(wěn)定的。出量來維持塔壓穩(wěn)定的。 回流罐液位控制系統(tǒng)回流罐液位控制系統(tǒng)中的中的LIC-201LIC-201是一臺具有指示功是一臺具有指示功能的液位控制器，它是通過改變進入冷凝器的冷劑量來

17、維能的液位控制器，它是通過改變進入冷凝器的冷劑量來維持回流罐中液位穩(wěn)定的。持回流罐中液位穩(wěn)定的。 塔下部的溫度控制系統(tǒng)塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的中的TRC-210TRC-210表示一臺具有記表示一臺具有記錄功能的溫度控制器，它是通過改變進入再沸器的加熱蒸錄功能的溫度控制器，它是通過改變進入再沸器的加熱蒸汽量來維持塔底溫度恒定的。汽量來維持塔底溫度恒定的。 塔底的液位控制系統(tǒng)塔底的液位控制系統(tǒng)中的中的LICA-202LICA-202代表一臺具有指示、代表一臺具有指示、報警功能的液位控制器，它是通過改變塔底采出量來維持報警功能的液位控制器，它是通過改變塔底采出量來維持塔釜液位穩(wěn)定的。塔釜液位穩(wěn)定的。

18、 l 儀表位號儀表位號 儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯數(shù)字編號兩部是由字母代號組合和阿拉伯數(shù)字編號兩部分組成。阿拉伯數(shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位分組成。阿拉伯數(shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號。表序號。 舉例舉例脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖中PIC-206表示表示測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝，工段號為儀表為就地安裝，工段號為2，儀表序號為，儀表序號為06。 第三節(jié)第三節(jié)

19、自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類l幾種分類方法幾種分類方法l按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；l按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例、比例積按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；l將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動控定值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動控制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。和程

20、序控制系統(tǒng)。其中第三種分類方法最普遍其中第三種分類方法最普遍 “ “定值定值” ” 是恒定給定值的簡稱。工藝生產(chǎn)中，若要求控是恒定給定值的簡稱。工藝生產(chǎn)中，若要求控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個生產(chǎn)指標上制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個生產(chǎn)指標上不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。 給定值隨機變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參給定值隨機變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。 給定值變化，但它是一個已知的時間

21、函數(shù)，即生產(chǎn)技術(shù)給定值變化，但它是一個已知的時間函數(shù)，即生產(chǎn)技術(shù)指標需按一定的時間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過程中指標需按一定的時間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過程中應用比較普通。應用比較普通。第四節(jié)第四節(jié) 自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標 l一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)自動控制目的：自動控制目的：希望將被控變量保持在一個不變的給定值希望將被控變量保持在一個不變的給定值上，這只有當進入被控對象的物料量（或能量）和流出對上，這只有當進入被控對象的物料量（或能量）和流出對象的物料量（或能量）相等時才有可能。象的物料量（或能量）相等時才有可能。

22、靜態(tài)靜態(tài)被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)（變化率被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)（變化率 為為0，不是靜止）。，不是靜止）。 當一個自動控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均當一個自動控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均恒定不變時，整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，恒定不變時，整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的各個組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變系統(tǒng)的各個組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號也都處于相對靜止狀態(tài)，其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號也都處于相對靜止狀態(tài)，這種狀態(tài)就是這種狀態(tài)就是靜態(tài)靜態(tài)。動態(tài)動態(tài)被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)被控變量隨

23、時間變化的不平衡狀態(tài) 。 從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處立平衡，在這一段時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做于變動狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動態(tài)動態(tài)。結(jié)論：結(jié)論：在自動化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了在自動化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動態(tài)更為重要。因為在生產(chǎn)過程中，干擾是客觀存解系統(tǒng)的動態(tài)更為重要。因為在生產(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過自動化裝置不斷地施加控在的，是不可避免的，就需要通過自動化裝置不斷地施

24、加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標上。在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標上。l二、控制系統(tǒng)的過渡過程二、控制系統(tǒng)的過渡過程l系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。 當干擾作用于對象，系統(tǒng)輸出當干擾作用于對象，系統(tǒng)輸出y y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負反發(fā)生變化，在系統(tǒng)負反饋作用下，經(jīng)過一段時間，系統(tǒng)重新恢復平衡。饋作用下，經(jīng)過一段時間，系統(tǒng)重新恢復平衡。舉例舉例圖圖1-12 1-12 控制系統(tǒng)方塊圖控制系統(tǒng)方塊圖采用階躍干擾的優(yōu)點：采用階躍干擾的優(yōu)點：

25、 這種形式的干擾比較突然、這種形式的干擾比較突然、危險，且對被控變量的影響危險，且對被控變量的影響也最大。如果一個控制系統(tǒng)也最大。如果一個控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種類型的能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡單，容易這種干擾的形式簡單，容易實現(xiàn)，便于分析、實驗和計實現(xiàn)，便于分析、實驗和計算。算。圖圖1-13 階躍干擾作用階躍干擾作用n在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機性質(zhì)。在分析和設(shè)計控制系統(tǒng)時，為了安全和方便，隨機性質(zhì)。在分析和設(shè)計控制系統(tǒng)

26、時，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。 l自動控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式自動控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程非周期衰減過程衰減震蕩過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程等幅震蕩過程 發(fā)散震蕩過程發(fā)散震蕩過程X X？對于控制質(zhì)量要求不對于控制質(zhì)量要求不高的場合，如果被控高的場合，如果被控變量允許在工藝許可變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時），指在位式控制時），才可采用。才可采用。 l三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標l控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)

27、的依據(jù)。控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。圖圖1-15 1-15 過渡過程品質(zhì)指標示意圖過渡過程品質(zhì)指標示意圖 假定自動控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的假定自動控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程。變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程。 多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標。過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標。五種重要品質(zhì)指標：五種重要品質(zhì)指標：1. 最大偏差或超調(diào)量最大偏差或超調(diào)量 最大偏差最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的是指在過渡過程中，

28、被控變量偏離給定值的最大數(shù)值最大數(shù)值,A,A。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值。特別是對于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學反應的峰值。特別是對于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學反應器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會對最大器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會對最大偏差的允許值有所限制。偏差的允許值有所限制。 超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度,B,B。2. 2. 衰減比衰減比 衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比比,B:B。

29、習慣表示為。習慣表示為 n:1，一般，一般 n 取為取為410之間為宜。之間為宜。3. 余差余差 當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做值與給定值之間的偏差叫做余差余差，或者說余差就是過渡，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差，過程終了時的殘余偏差，C。有余差的控制過程稱為有。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)差調(diào)節(jié)，相應的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。和無差系統(tǒng)。 4. 過渡時間過渡時間 從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重

30、新建立新的平衡時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間叫時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間叫過渡時間過渡時間。一般在穩(wěn)態(tài)值的。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個小范圍，當被控變量進入該范圍并不再越出時，上下規(guī)定一個小范圍，當被控變量進入該范圍并不再越出時，就認為被控變量已經(jīng)達到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)就認為被控變量已經(jīng)達到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)結(jié)束這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的結(jié)束這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有的規(guī)定為（也有的規(guī)定為）。）。 5.5.震蕩周期或頻率震蕩周期或頻率 過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時間叫間隔時間叫振蕩周期振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱或工作周期，其倒數(shù)稱為為振蕩