暖通空調(diào)之自動控制培訓教材(編輯修改稿)
2025-01-22 01:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 31調(diào)節(jié)器的內(nèi)反饋調(diào)節(jié)器的內(nèi)反饋的基本原理〉 K放大器是一個比例環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù) 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)放大器的放大倍數(shù)越大，則 越小。調(diào)節(jié)器的內(nèi)反饋的基本原理比例積分（ PI）調(diào)節(jié)器為實際的微分環(huán)節(jié)（二） 控制系統(tǒng)的一階瞬態(tài)響應(yīng)n 數(shù)學模型描述一階系統(tǒng)動態(tài)特性的微分方程式的一般標準形式是c(t)?????輸出量 。r(t)?????輸入量 。T?????時間常數(shù) ,表示系統(tǒng)的慣性。 一階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) n 由 r(t)=1(t)， R(s)=1/s,則系統(tǒng)過渡過程（即系統(tǒng)輸出）的拉氏變換式為=1代表穩(wěn)態(tài)分量， 代表瞬態(tài)分量一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) n 顯然，一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線是一條由零開始，按指數(shù)規(guī)律單調(diào)上升的，最終趨于 1的曲線。響應(yīng)曲線也是具有非振蕩特征，故也稱為非周期響應(yīng) 。過渡過程時間 =（ 3~4） T例n 由純積分環(huán)節(jié)經(jīng)單位反饋而形成的閉環(huán)系統(tǒng)超調(diào)量為（ ）n （ A） 0 （ B） % n （ C）無超量 （ D）以上都對（三） 二階瞬態(tài)響應(yīng)凡可用二階微分方程描述的系統(tǒng)，稱為二階系統(tǒng)。二階系統(tǒng)的數(shù)學模型（以室溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在給定作用下為例）當給定作用為階躍輸入時，系統(tǒng)的微分方程為：兩邊進行拉氏變換，得傳遞函數(shù)為（零初始條件）二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)求 (31)的拉氏反變換，分三種情況討論。n 圖 32 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)通用曲線 （ 1）過阻尼二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)(2)臨界阻尼情況n 二階系統(tǒng)的特征根為兩個相等的負實根，n 單位階躍響應(yīng)表達式為： (3)欠阻尼（ 0＜ ＜ 1）情況二階系統(tǒng)的特征根為兩個不相等的負實根n 單位階躍響應(yīng)表達式為 超調(diào)量，衰減比，峰值時間，過渡過程時間，靜差，振蕩周期值變 化 (增大 )對動態(tài) 性能（ ） 的影響減小， 減小例（四） 頻率特性基本概念n 頻率特性法是一種圖解分析法， 通過系統(tǒng)的頻率特性來分析系統(tǒng)性能的。不僅適用于線性定常系統(tǒng)，還適用于純滯后環(huán)節(jié)和部分非線性環(huán)節(jié)的分析。n 頻率特性的定義 ：在正弦輸入下，線性定常系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)分量與輸入的復數(shù)比。n 幅頻特性 ：穩(wěn)態(tài)時，線性定常系統(tǒng)輸出與輸入的幅值比。n 相頻特性： 穩(wěn)態(tài)時，線性定常系統(tǒng)輸出信號與輸入信號的相位差。 典型環(huán)節(jié)的頻率特性n 比例n 積分n 理想微分n 慣性n 一階微分n 二階振蕩n 純滯后(五 )頻率特性表示方法n 頻率特性可用圖形表示，有對數(shù)坐標圖、極坐標圖 n 極坐標圖 ：又稱幅相頻率特性曲線或幅相曲線。 當輸入信號的頻率由變化時，相量的幅值和相位也隨之作相應(yīng)的變化，其端點在復平面上移動的軌跡。 圖 33為慣性環(huán)節(jié)的極坐標圖。極坐標圖 (圖 33)圖 33慣性環(huán)節(jié)的極坐標圖典型環(huán)節(jié)n 比例n 積分n 理想微分n 慣性n 一階微分n 二階振蕩n 純滯后對數(shù)坐標圖n 又稱對數(shù)頻率特性曲線或伯德圖，由對數(shù)幅頻曲線和對數(shù)相頻曲線組成 。n 對數(shù)幅頻曲線橫坐標頻率 按 分度，單位為 rad/s?？v坐標按 分度，單位為分貝 [dB]。對數(shù)相頻曲線的縱坐標按線性分度，單位為度（ 186。）。n 圖 34為伯德圖的橫坐標 和 的對應(yīng)關(guān)系。頻率 每變化一倍，稱為一個倍頻程；頻率每變化十倍，稱為一個十倍頻程。n 圖 34 軸的對數(shù)分度典型環(huán)節(jié)n 比例n 積分n 理想微分n 慣性n 一階微分n 二階振蕩n 純滯后例(六 )調(diào)節(jié)器的特性對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響 216。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律是通過調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)的，當調(diào)節(jié)對象、測量變送元件和執(zhí)行器確定后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量主要取決于調(diào)節(jié)器的特性216。 調(diào)節(jié)器的特性取決于它的特性參數(shù)，即放大系數(shù) Kc、 積分時間 TI、微分時間 TD。216。 為了分析這些參數(shù)對系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響，只需將不同的調(diào)節(jié)規(guī)律帶入系統(tǒng)的框圖中，給出過渡過程曲線，從過渡過程曲線來分析 Kc、 TI、 TD對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。 圖 35 室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖(六 )調(diào)節(jié)器的特性對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響比例作用對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響（ 1）穩(wěn)定程度：放大系數(shù) Kc越大，系統(tǒng)振蕩的越劇烈，可能不穩(wěn)定。阻尼比變小，系統(tǒng)也就越不穩(wěn)定。調(diào)節(jié)器放大系數(shù) Kc對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響見下表積分作用對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響 見表 34n 表 34 積分時間對調(diào)節(jié)過程的影響216。 積分時間調(diào)節(jié)的過小，積分作用過強，可能引起系統(tǒng)的等幅振蕩，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低。積分時間選擇的合適時，可以減小直至消除偏差。為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，可以減弱調(diào)節(jié)器的比例作用。216。 增加積分作用以后要使系統(tǒng)穩(wěn)定程度基本不變，即衰減比基本相同，則要減小調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)，則最大偏差增大，上升時間延長，振蕩周期加長，靜差消除。微分作用對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響n 微分時間大微分輸出部分衰減得慢，微分作用強。 微分作用具有抑制振蕩的效果，適當?shù)脑黾游⒎肿饔茫梢蕴岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性，又可減小被控量的波動幅度，并降低穩(wěn)態(tài)誤差。 如果微分作用加的過大，調(diào)節(jié)器輸出劇烈變化，不僅不能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，反而會引起被控量大幅度的振蕩。（七） 二階系統(tǒng)的設(shè)計方法 n 系統(tǒng)的質(zhì)量指標與調(diào)節(jié)器的特性和調(diào)節(jié)對象特性之間的數(shù)量關(guān)系，根據(jù)一定的調(diào)節(jié)質(zhì)量指標選用與調(diào)節(jié)對象相匹配的調(diào)節(jié)器并給出調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定范圍，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程設(shè)計方法。n 以典型的二階系統(tǒng)為例。 室溫二階系統(tǒng)的品質(zhì)指標和設(shè)計方法 當采用比例調(diào)節(jié)器并且只考慮感溫元件的慣性（只考慮加熱器的慣性）時，室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)為一個二階系統(tǒng)，如上圖所示。當 0ξ1時 ， 分析系統(tǒng)質(zhì)量指標與各環(huán)節(jié)參數(shù)的關(guān)系（ 1）最大偏差當 n=0時， 時有第一個極值，即最大偏差 （ 1）最大偏差根據(jù)的 值得對于 0 1， n 對于 01，當 和 K增大時均使 ξ減小，因此，無論 增大 還是 K增大，均可使
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