反饋控制的基本原理

1、第1篇反饋控制的基本原理1 / 11第1章 控制回路中的動態(tài)環(huán)節(jié)1.1負反饋圖1.1調(diào)節(jié)器改變m以抵消負荷擾動q,使偏差e回到零閉環(huán)中的振蕩圖1.2最小的蒸汽閥位在半個周期以后才會使溫度達到最低振蕩周期衰減1.2難以控制的環(huán)節(jié)遲延圖1.3重量傳感器對物料流量變化的響應，由于須借助于傳送帶的移動而被推遲圖1.4純遲延環(huán)節(jié)在傳送輸入信號時把它推遲了d遲延環(huán)節(jié)的相移圖1.5調(diào)節(jié)量以幅度A和周期o作周期性變化遲延環(huán)節(jié)的比例調(diào)節(jié)圖1.6回路增益為0.5時，該過程將出現(xiàn)1/4幅度衰減；這里Kp>1.0比例殘差圖1.7從時間為零開始負荷以等速下降20%將產(chǎn)生一個鋸齒波響應，它的衰減度和殘差是相關(guān)的遲延

2、環(huán)節(jié)的積分（重定）調(diào)節(jié)圖1.8經(jīng)過時間I后，積分器輸出的變化量等于其輸入偏差量圖1.9積分時間改變了衰減度和振蕩周期，這里Kp仍大于1圖1.10與圖1.7中同樣等速下降20%的負荷，在采用積分調(diào)節(jié)時產(chǎn)生一個較大、較長的波動衰減的波動圖1.11遲延過程采用積分調(diào)節(jié)時，振蕩周期將隨衰減度的增大而加長，而對于給定的衰減度，回路增益將大于采用比例調(diào)節(jié)時的數(shù)值比例積分調(diào)節(jié)圖1.12比例積分調(diào)節(jié)器的動態(tài)增益是比例矢量與積分矢量之和圖1.13比例積分調(diào)節(jié)器消除了殘差，而在振蕩周期方面沒有多大損失1.3容易控制的環(huán)節(jié)容積特點圖1.14貯槽液位的變化速度與流入量和流出量之差成正比圖1.15經(jīng)過V/F時間后，相對

3、液位的變化等于相對流量的變化自平衡圖1.16響應曲線上各點的斜率等于該點至穩(wěn)態(tài)的距離除以1圖1.17過程動態(tài)增益矢量g1與分矢量的連接線相交成直角圖1.18多數(shù)情況下，振蕩周期小于時間常數(shù)，因而靜態(tài)增益和動態(tài)增益模的乘積就與非自衡過程一樣1.4單容加遲延比例調(diào)節(jié)圖1.19單容加遲延可以代表許多工業(yè)過程的動態(tài)特性圖1.20自衡過程的動態(tài)增益和自然周期均隨遲延時間與時間常數(shù)的比值而變化比例積分調(diào)節(jié)圖1.21上部曲線表示非自衡過程采用PI調(diào)節(jié)時的最佳負荷響應，下部表示自衡過程時的情況；兩者的時間常數(shù)均與遲延時間相等習題1.1在圖1.3所示過程中，傳送帶的速度為12ft/min，重量傳感器安裝在距離閥

4、門4ft處。閥桿每移動10%可使傳送帶上的物料重量變化14%。試計算采用積分調(diào)節(jié)器時達到最小IAE所需的積分時間，以及這時的衰減振蕩周期。1.2上題若采用比例積分調(diào)節(jié)，試重復計算之。1.3一個非自衡過程，當用積分調(diào)節(jié)器構(gòu)成閉環(huán)時產(chǎn)生等幅振蕩。試問：若回路中還有遲延環(huán)節(jié)，則會發(fā)生什么情況？1.4一非自衡過程在比例調(diào)節(jié)下被迫進入輕微的衰減振蕩狀態(tài)。這時衰減比為0.75，振蕩周期為3.2min，比例帶為12%。試計算該過程采用PI調(diào)節(jié)器時的最佳整定參數(shù)。1.5一個由遲延加自衡容積組成的過程的自然周期為3.0d，試計算其動態(tài)增益，比值d/1又是多大？并用圖1.2核對答案。1.6在上題中，若產(chǎn)生等幅振蕩的比例帶為30%，試計算采用PI調(diào)