第一章過程控制系統(tǒng)概述

1、長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院院潘潘 維維 加加 工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程：把原材料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，并：把原材料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，并具有一定生產(chǎn)規(guī)模的過程。具有一定生產(chǎn)規(guī)模的過程。工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程連續(xù)生產(chǎn)過程（流程工業(yè)）連續(xù)生產(chǎn)過程（流程工業(yè)）離散制造過程（制造工業(yè)）離散制造過程（制造工業(yè)） 過程控制過程控制：根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，采用自動化儀：根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，采用自動化儀表，應(yīng)用控制理論，設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，實(shí)表，應(yīng)用控制理論，設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化?，F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化。 自動化儀表自動化儀表：實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的控制：實(shí)現(xiàn)工

2、業(yè)生產(chǎn)過程自動化的控制設(shè)備。設(shè)備。1 1. . 自動控制系統(tǒng)概述自動控制系統(tǒng)概述1.1 1.1 控制理論及儀表發(fā)展概述控制理論及儀表發(fā)展概述1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)1.3 1.3 控制系統(tǒng)過度過程及品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)過度過程及品質(zhì)指標(biāo)1.1 1.1 控制理論及儀表發(fā)展概述控制理論及儀表發(fā)展概述1.1.1 1.1.1 控制理論的發(fā)展控制理論的發(fā)展PID控制是經(jīng)典控制理論最輝煌的成果之一?？刂剖墙?jīng)典控制理論最輝煌的成果之一。 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 20世紀(jì)世紀(jì)40年代年代20世紀(jì)世紀(jì)60年代。年代。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： Nyquist（1932）頻域分析技術(shù)、頻域分析技術(shù)、Bod

3、e（1945）圖、圖、W.R.Evans（1948）根軌跡分析方法。根軌跡分析方法。特點(diǎn)特點(diǎn)： 主要從輸出與輸入的關(guān)系分析與研究問題。以傳主要從輸出與輸入的關(guān)系分析與研究問題。以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，在頻率域?qū)屋斎雴屋敵隹刂葡到y(tǒng)進(jìn)遞函數(shù)為基礎(chǔ)，在頻率域?qū)屋斎雴屋敵隹刂葡到y(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。行分析與設(shè)計(jì)。適用范圍適用范圍： 線性定常單輸入單輸出控制系統(tǒng)。線性定常單輸入單輸出控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代20世紀(jì)世紀(jì)90年代。年代。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論、最佳估計(jì)理論、系統(tǒng)線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論、最佳估計(jì)理論、系統(tǒng)辨識理論、自適應(yīng)控制理論等

4、。辨識理論、自適應(yīng)控制理論等。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 從輸入從輸入- -狀態(tài)狀態(tài)- -輸出的關(guān)系全面地分析與研究系統(tǒng)。輸出的關(guān)系全面地分析與研究系統(tǒng)。適用范圍：適用范圍： 線性定常系統(tǒng)，線性時變系統(tǒng)，非線性及離散系統(tǒng)，線性定常系統(tǒng)，線性時變系統(tǒng)，非線性及離散系統(tǒng)，多輸入多輸出系統(tǒng)。多輸入多輸出系統(tǒng)。 智能控制理論智能控制理論 20世紀(jì)世紀(jì)90年代當(dāng)代。年代當(dāng)代。主要分支主要分支： 模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家控制、學(xué)習(xí)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家控制、學(xué)習(xí)控制、人工智能控制等。人工智能控制等。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 定量與定性、智能算法、計(jì)算機(jī)作為控制器。定量與定性、智能算法、計(jì)算機(jī)作為控制器。適用范圍：適

5、用范圍： 線性定常系統(tǒng)，線性時變系統(tǒng)，非線性及離散系線性定常系統(tǒng)，線性時變系統(tǒng)，非線性及離散系統(tǒng)，多輸入多輸出等各種系統(tǒng)。統(tǒng)，多輸入多輸出等各種系統(tǒng)。1.1.2 1.1.2 自動化儀表的發(fā)展自動化儀表的發(fā)展 自動化儀表的發(fā)展自動化儀表的發(fā)展 模擬儀表：采用模擬量模擬儀表：采用模擬量0 0 10mADC, 410mADC, 4 20mADC20mADC 數(shù)字儀表：采用數(shù)字量。數(shù)字儀表：采用數(shù)字量。 智能儀表：采用智能算法。智能儀表：采用智能算法。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展 基地式：基地式：20世紀(jì)世紀(jì)50年代，適用于單回路。年代，適用于單回路。 單元組合式（按功能）：單元組合式（按功

6、能）：20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代，DDZ, QDZ。 計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)：20世紀(jì)世紀(jì)70年代，年代，DDC, DCS。 集散控制：集散控制：20世紀(jì)世紀(jì)80年代以后，年代以后，CIPS, FCS。使用模擬儀表的控制室使用模擬儀表的控制室200MW單元機(jī)組控制室單元機(jī)組控制室早期的早期的DD C 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)單元機(jī)組控制室單元機(jī)組控制室現(xiàn)在的現(xiàn)在的DCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)單元機(jī)組控制室單元機(jī)組控制室現(xiàn)在的現(xiàn)在的DCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)單元機(jī)組控制室單元機(jī)組控制室現(xiàn)在的現(xiàn)在的DCSDCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)單元機(jī)組控制室單元機(jī)組控制室地鐵調(diào)度控制室地鐵調(diào)度控制室現(xiàn)在的現(xiàn)在的DCSDCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)電

7、網(wǎng)調(diào)度控制室電網(wǎng)調(diào)度控制室現(xiàn)在的現(xiàn)在的DCSDCS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1.2 1.2 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) (1) 觀察水位數(shù)值；觀察水位數(shù)值；(2) 把觀察到的實(shí)際數(shù)值與把觀察到的實(shí)際數(shù)值與設(shè)定值加以比較，根據(jù)偏差設(shè)定值加以比較，根據(jù)偏差的大小及變化情況做出判斷，的大小及變化情況做出判斷，并發(fā)布命令。并發(fā)布命令。(3) 根據(jù)命令操作給水閥，根據(jù)命令操作給水閥，使水位回到設(shè)定值。使水位回到設(shè)定值。例例1 1 汽包鍋爐水位控制。汽包鍋爐水位控制。蒸汽蒸汽省煤器省煤器汽包汽包給水給水水位計(jì)水位計(jì) 人工調(diào)節(jié)人工調(diào)節(jié)1.2.1 1.2.1 人工調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)人工調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示

8、意圖汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖 自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水LTLC例例2 加熱爐的溫度控制系統(tǒng)。加熱爐的溫度控制系統(tǒng)。加熱爐溫度自動控制系統(tǒng)加熱爐溫度自動控制系統(tǒng)TTTC燃油燃油被加熱物料被加熱物料加熱爐加熱爐被控過程（被控對象被控過程（被控對象）： 在自動控制系統(tǒng)中，在自動控制系統(tǒng)中，需要控制的生產(chǎn)過程、需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器。設(shè)備或機(jī)器。被控變量：被控變量： 被控過程內(nèi)要求保被控過程內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。持設(shè)定值的工藝參數(shù)。被控過程：被控過程：汽包、省煤器及給水管道汽包、省煤器及給水管道被控變量：被控變量：汽包水位汽包水位汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)

9、示意圖汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水LTLC常用術(shù)語：常用術(shù)語：操縱變量：操縱變量： 受控制器操縱的受控制器操縱的用以克服干擾的影響，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。值的物料量或能量。擾動：擾動： 除操縱變量外，除操縱變量外，作用于被控過程并引作用于被控過程并引起被控變量變化的因起被控變量變化的因素。素。操縱變量：操縱變量：給水流量給水流量擾動：擾動：給水壓力、蒸汽流量等給水壓力、蒸汽流量等蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水LTLC汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖設(shè)定值：設(shè)定值： 工藝參

10、數(shù)所要求保工藝參數(shù)所要求保持的數(shù)值。持的數(shù)值。偏差：偏差： 被控變量設(shè)定值與被控變量設(shè)定值與實(shí)際值之差。實(shí)際值之差。負(fù)反饋：負(fù)反饋： 將被控變量送回輸將被控變量送回輸入端并與輸入變量相減。入端并與輸入變量相減。蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水LTLC汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖汽包鍋爐水位自動控制系統(tǒng)示意圖 閉環(huán)控制閉環(huán)控制 在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差控制被控變量，這樣整設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差控制被控變量，這樣整個系統(tǒng)構(gòu)成了一個閉環(huán)。個系統(tǒng)構(gòu)成了一個閉環(huán)。閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)：按偏差進(jìn)行控制，使偏差減小閉環(huán)控制的優(yōu)

11、點(diǎn)：按偏差進(jìn)行控制，使偏差減小或消除，達(dá)到被控變量與設(shè)定值一致的目的?；蛳_(dá)到被控變量與設(shè)定值一致的目的。 閉環(huán)控制的缺點(diǎn)：控制不夠及時；如果系統(tǒng)內(nèi)部閉環(huán)控制的缺點(diǎn)：控制不夠及時；如果系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)配合不當(dāng)，系統(tǒng)會引起劇烈振蕩，甚至?xí)垢鳝h(huán)節(jié)配合不當(dāng)，系統(tǒng)會引起劇烈振蕩，甚至?xí)瓜到y(tǒng)失去控制系統(tǒng)失去控制。1.2.2 1.2.2 閉環(huán)控制與開環(huán)控制閉環(huán)控制與開環(huán)控制閉環(huán)控制舉例：閉環(huán)控制舉例：加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)。加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)。被控過程被控過程：加熱爐加熱爐被控變量：物料出口溫度被控變量：物料出口溫度操縱變量：燃油流量操縱變量：燃油流量擾動：被加熱的物料溫度、燃油熱值等擾動：

12、被加熱的物料溫度、燃油熱值等TTTC燃油燃油被加熱物料被加熱物料加熱爐加熱爐 開環(huán)控制開環(huán)控制 開環(huán)控制是指基于補(bǔ)償原理，采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，開環(huán)控制是指基于補(bǔ)償原理，采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，控制作用是外作用（設(shè)定值或擾動量）的函數(shù)?？刂谱饔檬峭庾饔茫ㄔO(shè)定值或擾動量）的函數(shù)。又稱擾動控制或前饋控制。又稱擾動控制或前饋控制。開環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)：開環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)：不需要對被控變量進(jìn)行測量，不需要對被控變量進(jìn)行測量，只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制，只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制，控制很及時?？刂坪芗皶r。開環(huán)控制的缺點(diǎn)：開環(huán)控制的缺點(diǎn)：由于不測量被控變量，也不與由于不測量被控變量，也不與設(shè)定值相比較，所以系統(tǒng)受到擾動作用后，被控設(shè)定值相比

13、較，所以系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量偏離設(shè)定值，并無法消除偏差。變量偏離設(shè)定值，并無法消除偏差。 汽包鍋爐水位開環(huán)自動控制系統(tǒng)。汽包鍋爐水位開環(huán)自動控制系統(tǒng)。開環(huán)控制舉例：開環(huán)控制舉例：1Ff FT LT FdC 蒸汽蒸汽汽包汽包省煤器省煤器給水給水1.2.3 1.2.3 自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖自動控制系統(tǒng)的組成及方框圖 閉環(huán)控制系統(tǒng)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)組成控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機(jī)構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設(shè)定值 根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同情況，自動控制系統(tǒng)分為三根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同情況，自動控制系統(tǒng)分為三類類: : 反饋

14、控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、復(fù)合控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、復(fù)合控制系統(tǒng)。 反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸出（被調(diào)量）反饋到系統(tǒng)的輸入（調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出（被調(diào)量）反饋到系統(tǒng)的輸入（調(diào)節(jié)量）所形成的控制系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)。量）所形成的控制系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)。 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)根據(jù)擾動量或給定值的大小進(jìn)行工作，控制系統(tǒng)根據(jù)擾動量或給定值的大小進(jìn)行工作，這樣的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。這樣的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。 復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng) 反饋控制與前饋控制綜合的控制系統(tǒng)稱為復(fù)合控反饋控制與前饋控制綜合的控制系統(tǒng)稱為復(fù)合控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 1.2.4 1.2.4 自

15、動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類 根據(jù)設(shè)定值的不同情況，自動控制系統(tǒng)分為三類根據(jù)設(shè)定值的不同情況，自動控制系統(tǒng)分為三類: : 定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 設(shè)定值保持不變的反饋控制系統(tǒng)稱為定值控制系設(shè)定值保持不變的反饋控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。統(tǒng)。 隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng) 設(shè)定值不斷變化且事先是不知道的，并要求系統(tǒng)設(shè)定值不斷變化且事先是不知道的，并要求系統(tǒng)的輸出（被控變量）隨之而變化，這樣的控制系統(tǒng)稱的輸出（被控變量）隨之而變化，這樣的控制系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)。為隨動控制系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) 設(shè)定

16、值是變化的但它是一個已知的時間函數(shù)，這設(shè)定值是變化的但它是一個已知的時間函數(shù)，這樣的控制系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。樣的控制系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。 靜態(tài)：靜態(tài)：當(dāng)輸入不變時，整個系統(tǒng)若能建立平衡，系統(tǒng)當(dāng)輸入不變時，整個系統(tǒng)若能建立平衡，系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)將暫不動作，它們的輸出都處于相對靜止中各個環(huán)節(jié)將暫不動作，它們的輸出都處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。此時輸入與輸出之間的關(guān)系稱為系統(tǒng)的靜態(tài)特狀態(tài)。此時輸入與輸出之間的關(guān)系稱為系統(tǒng)的靜態(tài)特性。性。動態(tài)：動態(tài)：由于輸入的變化，輸出也隨時間變化，在這段由于輸入的變化，輸出也隨時間變化，在這段時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和變量都處于變化的過時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和變量都處

17、于變化的過程之中，這種狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。此時輸入與輸出程之中，這種狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。此時輸入與輸出之間的關(guān)系稱為系統(tǒng)的動態(tài)特性。之間的關(guān)系稱為系統(tǒng)的動態(tài)特性。1.3 1.3 自動控制系統(tǒng)的過渡過程及品質(zhì)指標(biāo)自動控制系統(tǒng)的過渡過程及品質(zhì)指標(biāo)1.3.1 1.3.1 靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)與動態(tài) 當(dāng)自動控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被控變量當(dāng)自動控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被控變量（即輸出）隨時間不斷變化，它隨時間而變化的過程（即輸出）隨時間不斷變化，它隨時間而變化的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。也就是系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過稱為系統(tǒng)的過渡過程。也就是系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。渡到另一個平衡狀態(tài)的過

18、程。 對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)（所有正常工作的反饋系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)），要分析其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性，都是穩(wěn)定系統(tǒng)），要分析其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性，常以階躍作用為輸入時的被控變量的過渡過程為例，常以階躍作用為輸入時的被控變量的過渡過程為例，因?yàn)殡A躍作用很典型，實(shí)際上也經(jīng)常遇到，且這類輸因?yàn)殡A躍作用很典型，實(shí)際上也經(jīng)常遇到，且這類輸入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴(yán)重的情況。入變化對系統(tǒng)來講是比較嚴(yán)重的情況。 1.3.2 1.3.2 自動控制系統(tǒng)的過渡過程自動控制系統(tǒng)的過渡過程定值控制系統(tǒng)過渡過程的幾種形式定值控制系統(tǒng)過渡過程的幾種形式( (階躍擾動階躍擾動) ) 發(fā)

19、散振蕩發(fā)散振蕩單調(diào)發(fā)散單調(diào)發(fā)散等幅振蕩等幅振蕩衰減振蕩衰減振蕩單調(diào)衰減單調(diào)衰減C(t)C(t)C(t)C(t)C(t)(a)發(fā)散振蕩(b)單調(diào)發(fā)散(c)等幅振蕩(d)衰減振蕩(e)單調(diào)衰減ttttt 單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程）單項(xiàng)控制指標(biāo)（僅適用于衰減振蕩過程） 穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。1.3.3 1.3.3 自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo) 綜合控制指標(biāo)（適用于衰減和無靜差過程）綜合控制指標(biāo)（適用于衰減和無靜差過程） 偏差絕對值積分、偏差絕對值乘時間積分、偏差絕對值積分、偏差絕對值乘時間積分、偏差平方積分、時間乘偏差平方積分。偏差平方積分、時間乘

20、偏差平方積分。 對于定值控制系統(tǒng)，過渡過程的最大動態(tài)偏差是對于定值控制系統(tǒng)，過渡過程的最大動態(tài)偏差是指指階躍擾動作用下階躍擾動作用下被控變量第一個波的峰值與設(shè)定值被控變量第一個波的峰值與設(shè)定值之差。如圖所示，最大偏差就是第一個波的峰值之差。如圖所示，最大偏差就是第一個波的峰值A(chǔ)。 （1 1）最大動態(tài)偏差（）最大動態(tài)偏差（emax）或超調(diào)量（或超調(diào)量（ ）tyA0 最大動態(tài)偏差或超調(diào)量是描述被控變量偏離設(shè)定最大動態(tài)偏差或超調(diào)量是描述被控變量偏離設(shè)定值最大程度的物理量，是衡量過渡過程穩(wěn)定性的一個值最大程度的物理量，是衡量過渡過程穩(wěn)定性的一個動態(tài)指標(biāo)。動態(tài)指標(biāo)。 在隨動控制系統(tǒng)中，通常采用超調(diào)量這個

21、指標(biāo)來在隨動控制系統(tǒng)中，通常采用超調(diào)量這個指標(biāo)來表示被控變量偏離設(shè)定值的程度，一般超調(diào)量以百分表示被控變量偏離設(shè)定值的程度，一般超調(diào)量以百分?jǐn)?shù)給出。數(shù)給出。超調(diào)量超調(diào)量： 給定值階躍作用給定值階躍作用時最大偏差與最終穩(wěn)時最大偏差與最終穩(wěn)態(tài)值之比，即態(tài)值之比，即100%BCytBC0 衰減比是衡量過渡過程穩(wěn)定性的動態(tài)指標(biāo)，其定衰減比是衡量過渡過程穩(wěn)定性的動態(tài)指標(biāo)，其定義為第一個波的振幅與同方向第二個波的振幅之比。義為第一個波的振幅與同方向第二個波的振幅之比。 （2 2）衰減比（）衰減比（n）BnBtyBB0n1:n1:衰減振蕩；衰減振蕩；n=1:n=1:等幅振蕩；等幅振蕩；n1:n1:發(fā)散振蕩發(fā)

22、散振蕩。 n n越大，則控制系統(tǒng)的穩(wěn)定度也越高，當(dāng)越大，則控制系統(tǒng)的穩(wěn)定度也越高，當(dāng)n n趨于無窮趨于無窮大時，控制系統(tǒng)的過渡過程接近于非振蕩過程。大時，控制系統(tǒng)的過渡過程接近于非振蕩過程。n n越小，越小，意味著控制系統(tǒng)的振蕩過程越劇烈，穩(wěn)定度也越低，意味著控制系統(tǒng)的振蕩過程越劇烈，穩(wěn)定度也越低， 根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，為保持足夠的穩(wěn)定裕度，一根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，為保持足夠的穩(wěn)定裕度，一般希望過渡過程有兩個波左右，與此對應(yīng)的衰減比在般希望過渡過程有兩個波左右，與此對應(yīng)的衰減比在4:1到到10:1的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 衰減率：衰減率：衰減比衰減比4:14:1衰減率衰減率0.750.75衰減比衰減比1

23、0:110:1衰減率衰減率0.900.90BBBtyBB0（3 3）穩(wěn)態(tài)誤差（）穩(wěn)態(tài)誤差（e ） 穩(wěn)態(tài)誤差是反映控制準(zhǔn)確性的一個重要穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，穩(wěn)態(tài)誤差是反映控制準(zhǔn)確性的一個重要穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，一般希望其為零或不超過預(yù)定的范圍，其定義為控制系一般希望其為零或不超過預(yù)定的范圍，其定義為控制系統(tǒng)過渡過程終了時設(shè)定值與被控變量穩(wěn)態(tài)值之差。統(tǒng)過渡過程終了時設(shè)定值與被控變量穩(wěn)態(tài)值之差。( )eryC tyC0（4 4）過渡時間（）過渡時間（ts） 過渡時間表示控制系統(tǒng)過渡過程的長短，其定義為過渡時間表示控制系統(tǒng)過渡過程的長短，其定義為控制系統(tǒng)在受到階躍擾動后，被控變量從原有穩(wěn)態(tài)值達(dá)控制系統(tǒng)在受到階躍擾動后，被控

24、變量從原有穩(wěn)態(tài)值達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。 理論上講，控制系統(tǒng)要完全達(dá)到新的平衡狀態(tài)需要理論上講，控制系統(tǒng)要完全達(dá)到新的平衡狀態(tài)需要無限長的時間。無限長的時間。 實(shí)際上，被控變量接實(shí)際上，被控變量接近于新穩(wěn)態(tài)值的近于新穩(wěn)態(tài)值的5%或或2%的范圍內(nèi)且不再越的范圍內(nèi)且不再越出為止所經(jīng)歷的時間，可出為止所經(jīng)歷的時間，可計(jì)為過渡時間。一般希望計(jì)為過渡時間。一般希望過渡時間短一些。過渡時間短一些。 (2 5)%tsty0（5 5）振蕩周期（）振蕩周期（T）或振蕩頻率（）或振蕩頻率（ ） 在衰減比相同條在衰減比相同條件下，周期與過渡時件下，周期與過渡時間成正比；振蕩頻率間成正比；振蕩