【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(gè)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(shí)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(xué)模型描述一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的微分方程式的一般標(biāo)準(zhǔn)形式是c(t)?????輸出量 。r(t)?????輸入量 。T?????時(shí)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(guò)渡過(guò)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(kāi)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(chēng)為非周期響應(yīng) 。過(guò)渡過(guò)程時(shí)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(wú)超量 （ D）以上都對(duì)（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(chēng)為二階系統(tǒng)。二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（以室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在給定作用下為例）當(dāng)給定作用為階躍輸入時(shí)，系統(tǒng)的微分方程為：兩邊進(jìn)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(guò)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(gè)相等的負(fù)實(shí)根，n 單位階躍響應(yīng)表達(dá)式為： (3)欠阻尼（ 0＜ ＜ 1）情況二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)不相等的負(fù)實(shí)根n 單位階躍響應(yīng)表達(dá)式為 超調(diào)量，衰減比，峰值時(shí)間，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，靜差，振蕩周期值變 化 (增大 )對(duì)動(dòng)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(guò)系統(tǒng)的頻率特性來(lái)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(fù)數(shù)比。n 幅頻特性 ：穩(wěn)態(tài)時(shí)，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(shí)，線性定常系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)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(duì)數(shù)坐標(biāo)圖、極坐標(biāo)圖 n 極坐標(biāo)圖 ：又稱(chēng)幅相頻率特性曲線或幅相曲線。 當(dāng)輸入信號(hào)的頻率由變化時(shí)，相量的幅值和相位也隨之作相應(yīng)的變化，其端點(diǎn)在復(fù)平面上移動(dòng)的軌跡。 圖 33為慣性環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)圖。極坐標(biāo)圖 (圖 33)圖 33慣性環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)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(duì)數(shù)坐標(biāo)圖n 又稱(chēng)對(duì)數(shù)頻率特性曲線或伯德圖，由對(duì)數(shù)幅頻曲線和對(duì)數(shù)相頻曲線組成 。n 對(duì)數(shù)幅頻曲線橫坐標(biāo)頻率 按 分度，單位為 rad/s。縱坐標(biāo)按 分度，單位為分貝 [dB]。對(duì)數(shù)相頻曲線的縱坐標(biāo)按線性分度，單位為度（ 186。）。n 圖 34為伯德圖的橫坐標(biāo) 和 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。頻率 每變化一倍，稱(chēng)為一個(gè)倍頻程；頻率每變化十倍，稱(chēng)為一個(gè)十倍頻程。n 圖 34 軸的對(duì)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(duì)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(guò)調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)象、測(cè)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(shí)間 TI、微分時(shí)間 TD。216。 為了分析這些參數(shù)對(duì)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(guò)渡過(guò)程曲線，從過(guò)渡過(guò)程曲線來(lái)分析 Kc、 TI、 TD對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。 圖 35 室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(六 )調(diào)節(jié)器的特性對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響比例作用對(duì)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(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響見(jiàn)下表積分作用對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響 見(jiàn)表 34n 表 34 積分時(shí)間對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響216。 積分時(shí)間調(diào)節(jié)的過(guò)小，積分作用過(guò)強(qiáng)，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(shí)間選擇的合適時(shí)，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(shí)間延長(zhǎng)，振蕩周期加長(zhǎng)，靜差消除。微分作用對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響n(yōu) 微分時(shí)間大微分輸出部分衰減得慢，微分作用強(qiáng)。 微分作用具有抑制振蕩的效果，適當(dāng)?shù)脑黾游⒎肿饔?，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可減小被控量的波動(dòng)幅度，并降低穩(wěn)態(tài)誤差。 如果微分作用加的過(guò)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(huì)引起被控量大幅度的振蕩。（七） 二階系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 n 系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)與調(diào)節(jié)器的特性和調(diào)節(jié)對(duì)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(biāo)選用與調(diào)節(jié)對(duì)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(jì)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(biāo)和設(shè)計(jì)方法 當(dāng)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(shí)，室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)為一個(gè)二階系統(tǒng)，如上圖所示。當(dāng) 0ξ1時(shí) ， 分析系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)與各環(huán)節(jié)參數(shù)的關(guān)系（ 1）最大偏差當(dāng) n=0時(shí)， 時(shí)有第一個(gè)極值，即最大偏差 （ 1）最大偏差根據(jù)的 值得對(duì)于 0 1， n 對(duì)于 01，當(dāng) 和 K增大時(shí)均使 ξ減小，因此，無(wú)論 增大 還是 K增大，均可使