【文章內容簡介】 動對被控量的影響，有較高精度，但控制不及時。被控量的影響，有較高精度，但控制不及時。 27第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng) （也稱（也稱 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) ）） 控制設備和控制對象在信號關系上沒有形成閉控制設備和控制對象在信號關系上沒有形成閉合回路的控制系統(tǒng)，其被控量沒有反饋到控制設備合回路的控制系統(tǒng)，其被控量沒有反饋到控制設備的輸入端。的輸入端。 特點：按擾動進行控制，結構簡單，精度差，特點：按擾動進行控制，結構簡單，精度差，只能克服單一擾動。只能克服單一擾動。 復合控制系統(tǒng)：復合控制系統(tǒng)： 它是開環(huán)控制和閉環(huán)控制組合它是開環(huán)控制和閉環(huán)控制組合的一種控制系統(tǒng)。的一種控制系統(tǒng)。28第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University2．按閉合回路的數(shù)目分類．按閉合回路的數(shù)目分類 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng) ：： 只有一個被控量信號反饋到控制只有一個被控量信號反饋到控制器的輸入端。形成一個閉合回路。器的輸入端。形成一個閉合回路。29第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 多回路控制系統(tǒng)多回路控制系統(tǒng) ：： 具有一個以上的閉合回具有一個以上的閉合回路，控制器路，控制器 (調節(jié)器調節(jié)器 )除接受被控量反饋信號外除接受被控量反饋信號外，還有另外的輸出信號直接或間接地反饋到控，還有另外的輸出信號直接或間接地反饋到控制器的輸入端。制器的輸入端。30第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University3．按給定值分類．按給定值分類 定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) ：給定值保持不變，從而被控量也相：給定值保持不變，從而被控量也相應保持不變，主要矛盾是克服擾動對被控量的影響，應保持不變，主要矛盾是克服擾動對被控量的影響，最終使被控量與給定值相等。最終使被控量與給定值相等。 主要的熱工控制系統(tǒng)，如：給水控制系統(tǒng)、再熱汽主要的熱工控制系統(tǒng)，如：給水控制系統(tǒng)、再熱汽溫控制系統(tǒng)等。溫控制系統(tǒng)等。 31第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University隨動控制系統(tǒng)：隨動控制系統(tǒng)： 給定值按預先不能確定的一些隨機因給定值按預先不能確定的一些隨機因素而變化。因而被調量也跟隨給定值而隨機變化。素而變化。因而被調量也跟隨給定值而隨機變化。 如：單元機組負荷控制系統(tǒng)；軍事上的火炮跟蹤如：單元機組負荷控制系統(tǒng)；軍事上的火炮跟蹤系統(tǒng)；導彈預測攔截系統(tǒng)。系統(tǒng)；導彈預測攔截系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)：程序控制系統(tǒng)： 給定值按已知的時間函數(shù)變化?？刂平o定值按已知的時間函數(shù)變化?？刂频娜蝿帐鞘贡豢亓勘M快與給定值相等。的任務是使被控量盡快與給定值相等。 例如：汽輪機自動啟停系統(tǒng)例如：汽輪機自動啟停系統(tǒng) TAS：汽輪機啟動過：汽輪機啟動過程中，要求汽輪機的轉速按一定程序升降等；爐膛吹程中，要求汽輪機的轉速按一定程序升降等；爐膛吹灰系統(tǒng)等?；蚁到y(tǒng)等。32第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University三、熱工對象的動態(tài)特性三、熱工對象的動態(tài)特性（（ 1）有自平衡能力）有自平衡能力（（ 2）無自平衡能力）無自平衡能力33第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 熱工對象具有以下特點：熱工對象具有以下特點： （（ 1）被調量的變化大多是不振蕩的。）被調量的變化大多是不振蕩的。 （（ 2）被調量在干擾發(fā)生的開始階段有遲延和慣性。）被調量在干擾發(fā)生的開始階段有遲延和慣性。 （（ 3）在響應曲線的最后階段，被調量可能達到一個）在響應曲線的最后階段，被調量可能達到一個新的平衡狀態(tài)（對象有自平衡能力），也可能不斷變化新的平衡狀態(tài)（對象有自平衡能力），也可能不斷變化而無法進入平衡狀態(tài)（對象無自平衡能力）。而無法進入平衡狀態(tài)（對象無自平衡能力）。 （（ 4）描述對象動態(tài)特性的特征參數(shù)有：放大系數(shù)）描述對象動態(tài)特性的特征參數(shù)有：放大系數(shù) 、時間常數(shù)、遲延時間。時間常數(shù)、遲延時間。 34第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University167。14 常規(guī) PID調節(jié)器35第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University一、常規(guī)一、常規(guī) PID控制規(guī)律控制規(guī)律 接受被調量信號和給定值比較后的偏差信號，按接受被調量信號和給定值比較后的偏差信號，按比例比例 積分積分 微分控制規(guī)律微分控制規(guī)律 輸出控制指令給執(zhí)行器。輸出控制指令給執(zhí)行器。36第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University37第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 比例調節(jié)規(guī)律比例調節(jié)規(guī)律 指調節(jié)器輸出的控制作用指調節(jié)器輸出的控制作用 u（（ t）與其偏差輸入信號）與其偏差輸入信號e(t)之間成比例關系，即之間成比例關系，即比例增益比例增益 工程中，常用比例帶工程中，常用比例帶 δ來描述其控制作用的強弱，即來描述其控制作用的強弱，即物理意義：在調節(jié)機構的位移改變時，被調量應有的物理意義：在調節(jié)機構的位移改變時，被調量應有的改變量。改變量。 38第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University比例調節(jié)器的階躍響應曲線如下比例調節(jié)器的階躍響應曲線如下 :δδ 對控制過程的影響對控制過程的影響 39第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University結論：結論： 比例帶大，則調節(jié)閥動作幅度小，被調量變化平比例帶大，則調節(jié)閥動作幅度小，被調量變化平穩(wěn)，超調量小，但殘差較大，靜態(tài)偏差隨比例帶的加穩(wěn)，超調量小，但殘差較大，靜態(tài)偏差隨比例帶的加大而加大；大而加大； 減小比例帶導致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定，比例減小比例帶導致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定，比例帶設置必須有一定的穩(wěn)定裕度。帶設置必須有一定的穩(wěn)定裕度。比例調節(jié)規(guī)律的特點：比例調節(jié)規(guī)律的特點： （（ 1）動作快，調節(jié)及時、迅速；）動作快，調節(jié)及時、迅速； （（ 2）對干擾有）對干擾有很強的抑制作用；（很強的抑制作用；（ 2）調節(jié)過程結束，被調量偏差）調節(jié)過程結束，被調量偏差仍存在，存在靜態(tài)偏差，稱為有差調節(jié)。仍存在，存在靜態(tài)偏差，稱為有差調節(jié)。 40第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 積分調節(jié)規(guī)律、積分調節(jié)規(guī)律 積分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出控制作用積分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出控制作用 u（（ t）與其）與其偏差輸入信號偏差輸入信號 e（（ t）隨時間的積累值成正比，即）隨時間的積累值成正比，即積分時間積分時間 積分作用曲線積分作用曲線特點：特點： 只要偏差存在，積分控制只要偏差存在，積分控制作用一直增加；消除穩(wěn)態(tài)偏差作用一直增加；消除穩(wěn)態(tài)偏差，實現(xiàn)無差調節(jié)，其控制作用，實現(xiàn)無差調節(jié)，其控制作用體現(xiàn)在調節(jié)過程的后期。體現(xiàn)在調節(jié)過程的后期。 41第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power UniversityTi對控制過程的影響對控制過程的影響 積分調節(jié)器的積分時間對控制過程的影響積分調節(jié)器的積分時間對控制過程的影響 非周期過程非周期過程衰減振蕩過程衰減振蕩過程 等幅振蕩過程等幅振蕩過程 42第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 結論：結論： 積分時間越小，積分速度越快，調節(jié)閥動作愈快，積分時間越小，積分速度越快，調節(jié)閥動作愈快，容易引起和加劇振蕩。容易引起和加劇振蕩。 積分調節(jié)作用是隨時間而逐漸增強的，與比例調節(jié)積分調節(jié)作用是隨時間而逐漸增強的，與比例調節(jié)作用相比過于遲緩，惡化了動態(tài)品質，使過渡過程的振作用相比過于遲緩，惡化了動態(tài)品質，使過渡過程的振蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。43第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 微分調節(jié)規(guī)律、微分調節(jié)規(guī)律 微分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸微分調節(jié)規(guī)律是調節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸入信號的變化速度成正比。對于定值控制系統(tǒng)，偏差信入信號的變化速度成正比。對于定值控制系統(tǒng)，偏差信號的變化速度就是被調量的變化速度，即號的變化速度就是被調量的變化速度，即 微分時間微分時間 加入微分調節(jié)作用實現(xiàn)加入微分調節(jié)作用實現(xiàn) 超前調節(jié)超前調節(jié) ，有利于克服動態(tài)，有利于克服動態(tài)偏差，將大大改善調節(jié)過程。微分調節(jié)作用的大小僅與偏差，將大大改善調節(jié)過程。微分調節(jié)作用的大小僅與偏差信號的變化速度有關，而與偏差值大小無關。偏差信號的變化速度有關，而與偏差值大小無關。44第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University實際的微分調節(jié)規(guī)律具有慣性，傳遞函數(shù)為下式：實際的微分調節(jié)規(guī)律具有慣性，傳遞函數(shù)為下式：微分增益微分增益 實際微分調節(jié)的階躍響應實際微分調節(jié)的階躍響應 45第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 結論：結論： 微分作用的引入使系統(tǒng)控制過程的穩(wěn)定性和準確微分作用的引入使系統(tǒng)控制過程的穩(wěn)定性和準確性都得以提高，可適當減小靜態(tài)偏差，但它不能像積性都得以提高，可適當減小靜態(tài)偏差，但它不能像積分作用那樣消除穩(wěn)態(tài)偏差。分作用那樣消除穩(wěn)態(tài)偏差。 調節(jié)過程開始時，被調量偏差小，但其變化速度調節(jié)過程開始時，被調量偏差小，但其變化速度卻較大，可使執(zhí)行機構產(chǎn)生較大的位移。卻較大，可使執(zhí)行機構產(chǎn)生較大的位移。 但當調節(jié)過程結束，執(zhí)行機構位置最后總是回復但當調節(jié)過程結束，執(zhí)行機構位置最后總是回復到原來的數(shù)值。到原來的數(shù)值。46第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University 綜上所述綜上所述 : 比例調節(jié)作用是最基本的調節(jié)作用，使比例調節(jié)作用是最基本的調節(jié)作用，使 ““ 長勁長勁 ””，比例作用貫徹于整個調節(jié)過程之中；，比例作用貫徹于整個調節(jié)過程之中； 積分和微分作用為輔助調節(jié)作