【正文】 工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University (2) 不完全微分不完全微分 PID控制算法控制算法 微分的引入改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但也容易引入微分的引入改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但也容易引入高頻干擾。如果在控制算法中加入低通濾波，則性能可高頻干擾。如果在控制算法中加入低通濾波，則性能可得到顯著地改善。不完全微分得到顯著地改善。不完全微分 PID的結構如下圖所示。的結構如下圖所示。不僅可以抑制干擾，還可克服完全微分的大幅度沖不僅可以抑制干擾，還可克服完全微分的大幅度沖擊的缺點（與實際擊的缺點（與實際 PID控制效果相同）?？刂菩Ч嗤?。60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 （間隙）的帶死區(qū)（間隙）的 PID控制算法控制算法 在計算機控制系統(tǒng)中，某些系統(tǒng)為了避免控制動在計算機控制系統(tǒng)中，某些系統(tǒng)為了避免控制動作過于頻繁，以消除由于頻繁動作所引起的振蕩，有作過于頻繁，以消除由于頻繁動作所引起的振蕩，有時采用所謂帶有死區(qū)的時采用所謂帶有死區(qū)的 PID控制系統(tǒng)，如下圖所示?？刂葡到y(tǒng)，如下圖所示。 圖圖 .帶死區(qū)的帶死區(qū)的 PID控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)61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。15 熱工控制系統(tǒng)的運行評價62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、靜態(tài)和動態(tài)的概念一、靜態(tài)和動態(tài)的概念 靜態(tài)靜態(tài) ：： 被控參數(shù)不隨時間而變化的平衡狀態(tài)叫被控參數(shù)不隨時間而變化的平衡狀態(tài)叫靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)。靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 動態(tài)動態(tài) ：： 被控參數(shù)隨時間而變化的不平衡狀態(tài)叫被控參數(shù)隨時間而變化的不平衡狀態(tài)叫動態(tài)。動態(tài)。63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二、控制系統(tǒng)在受到干擾作用時的過渡過程二、控制系統(tǒng)在受到干擾作用時的過渡過程64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圖圖 . 典型過渡過程曲線典型過渡過程曲線三、控制系統(tǒng)的評價三、控制系統(tǒng)的評價 穩(wěn)定性、準確性、快速性穩(wěn)定性、準確性、快速性 1. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 指控制系統(tǒng)在受到干擾作用后，系統(tǒng)的平衡被破壞指控制系統(tǒng)在受到干擾作用后，系統(tǒng)的平衡被破壞，在控制設備的控制作用下，控制系統(tǒng)能恢復到一個新，在控制設備的控制作用下，控制系統(tǒng)能恢復到一個新的平衡狀態(tài)，稱為穩(wěn)定性。穩(wěn)定的控制系統(tǒng)的被控參數(shù)的平衡狀態(tài)，稱為穩(wěn)定性。穩(wěn)定的控制系統(tǒng)的被控參數(shù)和控制參數(shù)的過渡過程曲線最后趨于平衡；不穩(wěn)定的控和控制參數(shù)的過渡過程曲線最后趨于平衡；不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)過渡過程曲線則是漸擴的，無法恢復平衡。制系統(tǒng)過渡過程曲線則是漸擴的，無法恢復平衡。 65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穩(wěn)定程度可以用穩(wěn)定程度可以用 衰減率衰減率 這個指標來衡量這個指標來衡量 衰減率和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關系衰減率和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關系過渡過程為過渡過程為 非周期非周期 過程過程過渡過程為過渡過程為 等幅振蕩等幅振蕩 過程過程過渡過程為過渡過程為 衰減振蕩衰減振蕩 過程過程 過渡過程為過渡過程為 漸擴振蕩漸擴振蕩 過程過程66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 準確性、準確性 指被控參數(shù)的實際值與給定值之間的動態(tài)偏差和靜態(tài)指被控參數(shù)的實際值與給定值之間的動態(tài)偏差和靜態(tài)偏差。最大動態(tài)偏差是指整個過渡過程中被控參數(shù)偏離給偏差。最大動態(tài)偏差是指整個過渡過程中被控參數(shù)偏離給定值的最大差值；靜態(tài)偏差是過渡過程結束后被控參數(shù)與定值的最大差值；靜態(tài)偏差是過渡過程結束后被控參數(shù)與給定值之間的差值。給定值之間的差值。 現(xiàn)場中希望兩個偏差越小越好?，F(xiàn)場中希望兩個偏差越小越好。 快速性、快速性 指過渡過程的持續(xù)時間，即從干擾發(fā)生起至被控參數(shù)指過渡過程的持續(xù)時間，即從干擾發(fā)生起至被控參數(shù)又建立新的平衡狀態(tài)為止的過渡時間。一般認為被控參數(shù)又建立新的平衡狀態(tài)為止的過渡時間。一般認為被控參數(shù)進入偏離給定值范圍內就基本穩(wěn)定了。當然，過渡時間越進入偏離給定值范圍內就基本穩(wěn)定了。當然，過渡時間越短，控制過程進行的就越快，系統(tǒng)品質也就越好。短，控制過程進行的就越快，系統(tǒng)品質也就越好。 以上三方面的品質指標有時往往是相互矛盾的，在實以上三方面的品質指標有時往往是相互矛盾的，在實際調試過程中應統(tǒng)籌兼顧！際調試過程中應統(tǒng)籌兼顧！67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動態(tài)性能指標、動態(tài)性能指標68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? 延遲時間延遲時間 ：： （（ Delay Time）響應曲線第一次達到穩(wěn)態(tài)值的一半所需）響應曲線第一次達到穩(wěn)態(tài)值的一半所需的時間。的時間。?上升時間上升時間 （（ Rise Time）響應曲線從穩(wěn)態(tài)值的）響應曲線從穩(wěn)態(tài)值的 10%上升到上升到 90%，所，所需的時間。上升時間越短，響應速度越快需的時間。上升時間越短，響應速度越快? 峰值時間峰值時間 （（ Peak Time）：）： 響應曲線達到過調量的第一個峰值所需要的時間。響應曲線達到過調量的第一個峰值所需要的時間。 評價系統(tǒng)的響應速度；評價系統(tǒng)的響應速度；評價系統(tǒng)的響應速度；評價系統(tǒng)的響應速度；評價系統(tǒng)的響應速度；評價系統(tǒng)的響應速度；69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? 調節(jié)調節(jié) 時間時間 ：： （（ Settling Time）） 響應曲線達到并永遠保持在一個允許誤差范圍內，所需的最短響應曲線達到并永遠保持在一個允許誤差范圍內，所需的最短時間。用穩(wěn)態(tài)值的百分數(shù)（通常取時間。用穩(wěn)態(tài)值的百分數(shù)（通常取 5%或或 2%）作。）作。? 超調量超調量 （（ Maximum Overshoot）：指響應的最大偏離量）：指響應的最大偏離量 h(tp)于終值之差于終值之差的百分比，即的百分比，即同時反映響應速度和阻尼程度的綜合性指標。同時反映響應速度和阻尼程度的綜合性指標。70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。 16 SAMA圖71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 SAMA圖是美國科學儀器制造協(xié)會（圖是美國科學儀器制造協(xié)會（ Scientific Apparatus Maker’s Association）所采用的繪制圖例，它）所采用的繪制圖例，它易于理解，能清楚地表示系統(tǒng)功能，廣范為自動控制易于理解，能清楚地表示系統(tǒng)功能，廣范為自動控制系統(tǒng)所應用系統(tǒng)所應用 。 自動信號處理功能自動信號處理功能 測量或信號顯示功能測量或信號顯示功能 手動信號處理功能手動信號處理功能 執(zhí)行機構執(zhí)行機構 FT LT PT TT ZT 流量變送器流量變送器 液位變送器液位變送器 壓力變送器壓力變送器 溫度變送器溫度變送器 位置反饋位置反饋 72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∑△177。247。√ 開方開方 乘法乘法 除法除法 偏量偏量 偏差偏差 加法加法 ∫K d/dt f(t) f(x) ∑/N比例比例 積分積分 微分微分 時間函數(shù)時間函數(shù) 函數(shù)函數(shù) 均值均值73第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power UniversityT A手動切換操作手動切換操作 手動增減操作手動增減操作 手動設置操作手動設置操作 A/M T TR ＞ ＜ ≯手動手動 /自動切換自動切換 切換切換 跟蹤跟蹤 大選大選 小選小選 高限高限 H/ /L V＞ ≮≯ A/D ≮高報高報 低報低報 限速限速 限幅限幅 模數(shù)轉換模數(shù)轉換 低限低限 74第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power UniversityP/I I/P V/I I/V D/A氣壓－電流氣壓－電流 電流－氣壓電流－氣壓 電壓－電流電壓－電流 電流－電壓電流－電壓 數(shù)模轉換數(shù)模轉換 R/V MV/V熱電阻－電壓熱電阻－電壓 熱電偶－電壓熱電偶－電壓 信號來源信號來源 MO EH電動執(zhí)行機構電動執(zhí)行機構 液動執(zhí)行機構液動執(zhí)行機構 氣動執(zhí)行機構氣動執(zhí)行機構 f(x)執(zhí)行機構執(zhí)行機構 直行程閥直行程閥 角行程閥角行程閥 75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模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號氣信號氣信號76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過程變量過程變量 功能功能 信號轉換信號轉換A: 分析分析 I: 指示指示 E/P 電電 /氣轉換氣轉換F: 流量流量 R: 記錄記錄 M/P 脈沖脈沖 /氣壓轉換氣壓轉換I: 電流電流 T: 變送器變送器 I/P 電流電流 /氣壓轉換氣壓轉換L: 液位液位 E：測量元件：測量元件P: 壓力壓力 ∫：積分器：積分器S: 速度速度T: 溫度溫度HZ:頻率頻率Z: 位置位置77第一章第一章 熱工自動化概述熱工自動化概述North China Electric Power University78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演講完畢，謝謝觀看！