單回路過程控制系統(tǒng)及控制方案設(shè)計(jì)

1、單回路過程控制系統(tǒng)及控制方案設(shè)計(jì)單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念 單回路過程控制系統(tǒng)亦稱簡(jiǎn)單過程控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱單回路系統(tǒng)。單回路過程控制系統(tǒng)是指針對(duì)一個(gè)被控過程（調(diào)節(jié)對(duì)象），采用一個(gè)測(cè)量變送器監(jiān)測(cè)被控過程，采用一個(gè)控制器來保持一個(gè)被控參數(shù)恒定或在很小范圍內(nèi)變化，其輸出也只控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）。單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念從系統(tǒng)的框圖看，系統(tǒng)只有一個(gè)閉環(huán)回路。單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)示例 換熱器溫度控制系統(tǒng)被控參數(shù)物料出口溫度控制參數(shù)加熱劑流量單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)示例

2、 水泵壓力控制系統(tǒng)被控參數(shù)水泵出口壓力控制參數(shù)回流量單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)示例 貯罐液位控制系統(tǒng)被控參數(shù)貯罐液位控制參數(shù)出口流量單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路過程控制系統(tǒng)的概念單回路系統(tǒng)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求。單回路系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小、負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者對(duì)被控質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，約占目前工業(yè)控制系統(tǒng)的80以上。單回路系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)方法是其它各種復(fù)雜過程控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 單回路系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)單回路系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì) 對(duì)于過程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

3、與應(yīng)用來說，控制方案的設(shè)計(jì)是核心。單回路系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已確定，控制方案設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容是：依據(jù)生產(chǎn)工藝要求合理選擇系統(tǒng)性能指標(biāo)，合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)合理選擇控制裝置及控制規(guī)律測(cè)量變送裝置、執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的選擇 被控參數(shù)的選擇被控參數(shù)的選擇 被控參數(shù)，又稱被控變量、被控量。選擇被控參數(shù)是控制方案設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、節(jié)能、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等具有決定性意義。若被控參數(shù)選擇不當(dāng)，則無論組成什么樣的控制系統(tǒng)，選用多么先進(jìn)的過程檢測(cè)控制裝置，均不能達(dá)到預(yù)期的控制效果。 選擇被控參數(shù)的意義選擇被控參數(shù)的意義 根據(jù)工藝要求，深入分析工藝過程，找出對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量

4、和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、環(huán)境保護(hù)等具有決定性作用，能較好反映工藝生產(chǎn)狀態(tài)變化的參數(shù)，這些參數(shù)又是人工控制難以滿足要求，或操作十分緊張、勞動(dòng)強(qiáng)度很大，客觀上要求進(jìn)行自動(dòng)控制的參數(shù)作為被控參數(shù)。被控參數(shù)的選擇方法被控參數(shù)的選擇方法 被控參數(shù)的選擇一般有兩種方法，一是直接參數(shù)法，二是間接參數(shù)法。直接參數(shù)法選擇能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又易于測(cè)量的參數(shù)作為被控參數(shù)。間接參數(shù)法選擇那些能間接反映產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又與直接參數(shù)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、易于測(cè)量的參數(shù)作為被控參數(shù)。當(dāng)選擇直接參數(shù)有困難時(shí)，如直接參數(shù)檢測(cè)很困難或根本無法進(jìn)行檢測(cè)，可采用間接參數(shù)法。 被控參數(shù)的選擇方法被控參數(shù)的選擇方法例：精餾塔

5、精餾塔是利用混合物各成分揮發(fā)度不同，將混合物分離成較純組分產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的設(shè)備。被控參數(shù)的選擇方法被控參數(shù)的選擇方法精餾過程要求產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的純度，并希望在額定生產(chǎn)負(fù)荷下，盡可能地節(jié)省能源。塔頂餾出物（或塔底殘液）的濃度應(yīng)選作被控參數(shù)，因?yàn)樗钪苯拥胤从沉水a(chǎn)品的質(zhì)量。但目前對(duì)成分的測(cè)量尚有一定的困難。一般采用塔頂（或塔底）溫度代替濃度作為被控參數(shù)。 選取被控參數(shù)的一般原則選取被控參數(shù)的一般原則優(yōu)先選擇對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有決定性作用的、可直接測(cè)量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)。當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)。被控參

6、數(shù)必須具有足夠高的靈敏度。被控參數(shù)的選取，必須考慮工藝過程的合理性。必須考慮過程檢測(cè)控制儀表及裝置的現(xiàn)狀。 控制參數(shù)的選擇控制參數(shù)的選擇 在正確選擇被控參數(shù)后，就要確定構(gòu)成一個(gè)怎樣的控制回路。確定一個(gè)控制回路，實(shí)質(zhì)上就是選擇控制參數(shù)的問題。控制參數(shù)又稱控制變量、控制量、操縱變量。 選擇控制參數(shù)的意義選擇控制參數(shù)的意義 擾動(dòng)量對(duì)被控參數(shù)的作用通道稱為擾動(dòng)通道；控制參數(shù)對(duì)被控參數(shù)作用的通道稱為控制通道。擾動(dòng)量通過擾動(dòng)通道對(duì)被控參數(shù)產(chǎn)生影響，使被控參數(shù)偏離給定值?？刂谱饔猛ㄟ^控制通道對(duì)被控參數(shù)起主導(dǎo)影響，抵消擾動(dòng)影響，以使被控參數(shù)回復(fù)到給定值。確定一個(gè)控制回路，實(shí)質(zhì)上就是選擇控制參數(shù)的問題。 選擇控

7、制參數(shù)的意義選擇控制參數(shù)的意義在有的生產(chǎn)過程中，控制參數(shù)的選擇是很明顯的，是唯一確定的。但是在有的生產(chǎn)過程中，可能有幾個(gè)控制參數(shù)可供選擇，這就要通過分析比較不同的控制通道和不同的擾動(dòng)通道對(duì)控制質(zhì)量的影響而做出合理的選擇。正確選擇控制參數(shù)，就是正確選擇控制通道的問題。 過程靜態(tài)特性的分析過程靜態(tài)特性的分析 單回路控制系統(tǒng)的框圖如圖所示W(wǎng)c（s）為控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)Wo（s）為控制通道的傳遞函數(shù)Wf（s）為擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)并設(shè) 1sTKsWKsW1sTKsWfffcc00o過程靜態(tài)特性的分析過程靜態(tài)特性的分析被控量Y（s）對(duì)擾動(dòng)F（s）的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 1sTKK1sT1sTK1sTsF

8、sYfcofofo過程靜態(tài)特性的分析過程靜態(tài)特性的分析由于系統(tǒng)是穩(wěn)定的，所以在階躍擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值可應(yīng)用終值定理求得過程靜態(tài)特性對(duì)控制質(zhì)量好壞有很大的影響，是選擇控制參數(shù)的一個(gè)重要依據(jù)。 coffc0foof0stKK1K1sTKK1sT1sTs1sTKslimtYlimY擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf愈大，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差也愈大，這表示在相同的階躍擾動(dòng)作用下，將使被控參數(shù)偏離給定值愈大，顯著地降低控制質(zhì)量。擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真仿真條件：To10s，o2s，Ko1 Tf5s，f1s擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf對(duì)控制

9、質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Kf0.5仿真結(jié)果擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Kf0.7仿真結(jié)果擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Kf1.0仿真結(jié)果擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Kf1.2仿真結(jié)果擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Kf1.5仿真結(jié)果擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)Kf 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果： Kf從0.51.5，曲線從藍(lán)色到黑色控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko

10、 o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響控制通道的靜態(tài)放大系數(shù)Ko愈大，表示控制作用愈靈敏，克服擾動(dòng)的能力愈強(qiáng)，控制效果愈顯著。控制通道靜態(tài)放大系數(shù)Ko對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真仿真條件：To10s，o2s Tf1s，f1s， Kf1控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Ko0.5仿真結(jié)果控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Ko0.7仿真結(jié)果控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Ko1.0仿真結(jié)果控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量

11、的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Ko1.2仿真結(jié)果控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Ko1.5仿真結(jié)果控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果： Ko從1.50.5，曲線從黑色到藍(lán)色控制通道靜態(tài)放大系數(shù)控制通道靜態(tài)放大系數(shù)K Ko o 對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響在確定控制參數(shù)時(shí)，使控制通道的放大系數(shù)Ko大于擾動(dòng)通道的放大系數(shù)Kf是合理的。當(dāng)這一要求不能滿足時(shí)，可通過調(diào)節(jié)Kc的值來補(bǔ)償，使KoKc值遠(yuǎn)大于Kf。 過程動(dòng)態(tài)特性的分析過程動(dòng)態(tài)特性的分析過程動(dòng)態(tài)特性分析包括過程動(dòng)態(tài)特性分析包括擾動(dòng)通道

12、時(shí)間常數(shù)Tf對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量的影響控制通道時(shí)間常數(shù)To對(duì)控制質(zhì)量的影響控制通道的時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響時(shí)間常數(shù)分配對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響圖示的單回路控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 sWsW1sWsFsYocf擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響設(shè)擾動(dòng)通道是一個(gè)單容過程，其傳遞函數(shù)Wf（s）為系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 1sTKsWfff sWsW1T1s1TKsFsYocfff擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf

13、f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)通道為一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)特征方程式中增加了一個(gè)極點(diǎn)（1Tf），如圖的根平面所示。隨著時(shí)間常數(shù)Tf的增大，極點(diǎn)a將向j軸靠近，從而過渡過程時(shí)間加長(zhǎng)，但由于過渡過程將乘上一個(gè)1Tf的數(shù)值，使整個(gè)過渡過程的幅值減小Tf倍，從而使其超調(diào)量隨著Tf的增大而減小。 擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響因?yàn)閃f（s）為一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，它對(duì)擾動(dòng)F（s）起著濾波作用，抑制擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。擾動(dòng)通道的時(shí)間常數(shù)Tf愈大，容積愈多，則擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響也愈小，控制質(zhì)量也愈好。擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)Tf對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真仿真條件：T

14、o10，o2，Ko1 f1， Kf1擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Tf2s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Tf5s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Tf7s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響Tf10s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)T Tf f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果： Tf從2s10s，曲線從藍(lán)色到黑色擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影

15、響當(dāng)擾動(dòng)通道有純時(shí)間滯后時(shí)，系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 sWsW1esWsFsYocsff擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響系統(tǒng)有無純時(shí)間滯后時(shí)在單位階躍干擾作用下，被控量的時(shí)間響應(yīng)y（t）與y（t）間的關(guān)系為干擾通道存在純時(shí)間滯后時(shí)，理論上不影響控制質(zhì)量，僅使被控參數(shù)對(duì)干擾的響應(yīng)在時(shí)間上比無滯后存在時(shí)推遲了f值。擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真仿真條件：To10s，o2s，Ko1 Tf5s， Kf1 ftyty擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響f0.5s仿真結(jié)果擾動(dòng)通

16、道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響f1s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響f2s仿真結(jié)果擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后擾動(dòng)通道純時(shí)間滯后f f對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果： f從2s10s，曲線從藍(lán)色到紅色擾動(dòng)作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置不同，對(duì)被控參數(shù)的不同，對(duì)被控參數(shù)的影響也不同。影響也不同。如圖所示串聯(lián)工作的如圖所示串聯(lián)工作的3個(gè)水箱，為了實(shí)現(xiàn)個(gè)水箱，為了實(shí)現(xiàn)3#水箱水位不變，設(shè)水箱水位不變，設(shè)計(jì)圖示的控制系統(tǒng)。計(jì)圖示的控制系統(tǒng)。其中擾動(dòng)其中擾

17、動(dòng)f1、f2、f3由由三處分別引入系統(tǒng)。三處分別引入系統(tǒng)。擾動(dòng)作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量的影響擾動(dòng)作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量的影響設(shè)三只水箱均為一階慣性環(huán)節(jié)，它們對(duì)擾動(dòng)f起著濾波作用。當(dāng)擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)愈近時(shí)，則對(duì)其影響愈大；相反，當(dāng)擾動(dòng)離被控參數(shù)愈遠(yuǎn)時(shí)，則對(duì)其影響愈小。 控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響 控制系統(tǒng)處于穩(wěn)定邊界下的放大系數(shù)，稱為臨界放大系數(shù)，用Kmax表示。相應(yīng)的振蕩頻率，稱為臨界振蕩頻率，用c表示?？刂葡到y(tǒng)的臨界放大系數(shù)Kmax，臨界振蕩頻率c，以及它們的乘積Kmaxc可在一定程度上代表了被控過程的控制性能，并為研究控制通道動(dòng)態(tài)特性（即時(shí)間常數(shù)

18、和時(shí)延）對(duì)系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響提供了方便。Kmaxc稱為可控性指標(biāo)。 控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響不同被控過程的Kmax、c與KmaxcKmax7.9423.1987.9422.512c1.720.730.350.9Kmaxc13.662.3342.782.2631s151s131s513s1se控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響控制通道動(dòng)態(tài)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響Kmax越大，可選放大系數(shù)K越大，從而系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越??；c越大，可選系統(tǒng)工作頻率越大，過渡過程越快?？刂仆ǖ乐袝r(shí)間常數(shù)大、階數(shù)高、有純滯后環(huán)節(jié)都將使過程的Kmax與c值變小，從而使控制性能變差。應(yīng)選擇時(shí)間

19、常數(shù)較小，純滯后小的通道作為控制通道。 控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響控制通道時(shí)間常數(shù)To的大小反映了控制作用的強(qiáng)弱，反映了控制器的校正作用克服擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)影響的快慢。若控制通道時(shí)間常數(shù)To太大，則控制作用太弱，被控參數(shù)變化緩慢，控制不能及時(shí)，系統(tǒng)過渡過程時(shí)間長(zhǎng)，控制質(zhì)量下降。若控制通道時(shí)間常數(shù)To太小，雖控制作用強(qiáng)，控制及時(shí)，克服擾動(dòng)影響快，過渡過程時(shí)間短，但易引起系統(tǒng)振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，亦不能保證控制質(zhì)量。 控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要求控制通道時(shí)間常數(shù)To適當(dāng)小一點(diǎn)，使其校

20、正及時(shí)，又能獲得較好的控制質(zhì)量?？刂仆ǖ罆r(shí)間常數(shù)To對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真仿真條件：o2s，Ko1 Tf5s，f1s，Kf1控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響To5s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響To7s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響To10s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響To12s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間常數(shù)控制通道時(shí)間常數(shù)T To o對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果： To從5s12s，

21、曲線從藍(lán)色到黑色控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響 控制通道的時(shí)間滯后包括純滯后o和容量滯后c兩種。它們對(duì)控制質(zhì)量的影響不利，尤其是o影響最不利。在圖示系統(tǒng)中，設(shè)被控過程純滯后o0，即 1sTKsWooo ccKsW ccKsW控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為根據(jù)奈氏判據(jù)，無論系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)KcKo為多大，閉環(huán)系統(tǒng)總是穩(wěn)定的，其頻率特性如圖所示。 1sTKKsWsWsWoocock控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響若上述系統(tǒng)中，純滯后o0，即則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為由于存在o，將使相角滯

22、后增加o弧度。 sooooe1sTKsW ccKsW soocockoe1sTKKsWsWsW控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響當(dāng)o0時(shí)，隨著KcKo的增大，Wk（j）有可能包圍（1，j0）點(diǎn)。當(dāng)o值愈大時(shí)，則這種可能將愈大。可見，純滯后o的存在將降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)控制通道存在純滯后時(shí)，控制器的校正作用將要滯后一個(gè)時(shí)間o，從而使超調(diào)量增加，使被控參數(shù)的最大偏差增大，引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)下降。 控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響控制通道的容量滯后c同樣會(huì)造成控制作用不及時(shí)，使控制質(zhì)量下降。但是c的影響比純滯后o對(duì)系統(tǒng)的影響緩和。若引入微分作用，對(duì)于克服c對(duì)控制質(zhì)量的影響有顯著的效果?？刂仆ǖ赖募儨髈對(duì)控制質(zhì)量影響的仿真仿真條件：To10s，Ko1 Tf5s，f1s，Kf1控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響o0.5s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響o1s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響o2s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響o4s仿真結(jié)果控制通道時(shí)間滯后控制通道時(shí)間滯后對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)控制質(zhì)量的影響仿真結(jié)果：o從0.5s4s，曲線從藍(lán)色到黑色時(shí)間常數(shù)分配對(duì)控制質(zhì)量的影