【正文】 sHsGsGsGsFsCffpvc分析干擾通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響如下 : (式 1) (式 2) (式 3) fK1) 干擾通道 的影響： 由式 2可知當(dāng) fK 越大，由干擾引起的輸出也越大，被控參數(shù)偏離給定值就越多。當(dāng) 無(wú)法被改變時(shí)，應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)控制作用或采用干擾補(bǔ)償?shù)姆椒ā? f? 3) 干擾通道 的影響 f?由式 3可知， 的存在，僅僅使干擾引起的輸出推遲了一段時(shí)間 f?因此， f?的存在并不影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。這表明干擾多經(jīng)過(guò)一次濾波才對(duì)被控參數(shù) 產(chǎn)生動(dòng)態(tài)影響。因此干擾進(jìn) 入系統(tǒng)的位置越遠(yuǎn)離被控參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制質(zhì)量越有利。因此需要權(quán)衡它們的利弊。但是，當(dāng)調(diào)節(jié)器靜態(tài)增 越大 益 cK一定 0K越大時(shí)，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益也越大，這對(duì)系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性是不利 的。 (2) 控制通道 0T的影響 如果控制通道的時(shí)間常數(shù) 太大，則調(diào)節(jié)器對(duì)被控參數(shù)變化的調(diào)節(jié)作用就不夠及 時(shí)，系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致控制質(zhì)量下降；但當(dāng) 太小，則調(diào) 節(jié)過(guò)程又過(guò)于靈敏，容易引起振蕩，同樣難以保證控制質(zhì)量。 0T0T0T0?(3) 控制通道 的影響 控制通道純滯后時(shí)間 0? 產(chǎn)生的原因： 一是由信號(hào)傳輸滯后所致； 二是由信號(hào)的測(cè)量變送滯后所致； 三是執(zhí)行器的動(dòng)作滯后所致。從系統(tǒng)的 頻率特性 分析可知，控制通道純滯后的存在，會(huì)增加開(kāi)環(huán) 頻率特性的相角滯后，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。 (4) 控制通道時(shí)間常數(shù)匹配的影響 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，廣義被控過(guò)程可近似看成由幾個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。 也就是說(shuō)： 在保持穩(wěn)定性相同的情況下，時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)得越多，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益 就允許增大得越多，因而對(duì)系統(tǒng)的控制質(zhì)量就越有利。 2) 控制通道的純時(shí)延時(shí)間 0? 應(yīng)盡可能小 , 0T0? 和 的比值一般應(yīng)小于 。 這樣選擇對(duì)抑制擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響均有利。 5) 在確定控制參數(shù)時(shí)，還應(yīng)考慮工藝操作的合理性、可行性與經(jīng)濟(jì)性等因素 （三）被控參數(shù)的測(cè)量與變送 在控制系統(tǒng)中，測(cè)量變送環(huán)節(jié)的作用是將被控參數(shù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 反饋給調(diào)節(jié)器。 mKmT m?測(cè)量及變送環(huán)節(jié)是一個(gè)帶有純時(shí)延的慣性環(huán)節(jié)，因而當(dāng) mT m?不為零時(shí) 它的輸出不能及時(shí)地反映被測(cè)信號(hào)的變化，二者之間必然存在動(dòng)態(tài)偏差。 下圖是測(cè)量變送環(huán)節(jié)在階躍信號(hào)作用和速度信號(hào)作用時(shí)的響應(yīng)曲線 : 從圖中可以看到只要 mT m?存在， 動(dòng)態(tài)偏差就會(huì)必然存在。為了克服其影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 可以盡量選用快速測(cè)量?jī)x表，也可以在測(cè)量變送環(huán)節(jié)的輸出端串聯(lián)微分環(huán)節(jié) 測(cè)量變送環(huán)節(jié)輸出端串聯(lián)微分環(huán)節(jié)的示意圖： 輸出與輸入關(guān)系 1)1()()(???sTsTKsxsymDm若選擇 Dm TT ? ，則在理論上可以完全消除 mT 的影響。一方面，這對(duì)于克服 mT 的影響， 與串聯(lián)在測(cè)量變送環(huán)節(jié)之后是等效的；另一方面，還可以加快系統(tǒng)對(duì)給定值 變化時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)過(guò) 程的特點(diǎn)、對(duì)執(zhí)行器推力的需求以及被控介質(zhì)的具體情況和保證安全等因素加 以選擇并且確定。 3. 調(diào)節(jié)閥尺寸的選擇 調(diào)節(jié)閥的尺寸主要指調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和口徑，它的選擇對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大 在正常工況下一般要求調(diào)節(jié)閥開(kāi)度應(yīng)處于 15%85%之間，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要 的流通能力的大小進(jìn)行選擇。 它具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、魯棒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等許多優(yōu)點(diǎn)。 在電動(dòng)單元組合儀表中，習(xí)慣用比例增益的倒數(shù)表示調(diào)節(jié)器輸入與輸出之間 的比例關(guān)系 eu?1?其中， 1 100%CK? ?? ，稱為比例帶 當(dāng)被控對(duì)象為慣性特性時(shí)，單純比例調(diào)節(jié)有如下結(jié)論： 1) 比例調(diào)節(jié)是一種有差調(diào)節(jié)，即當(dāng)調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)，不可避免地 會(huì)使系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。 2) 比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差隨比例帶的增大而增大，若要減小誤差，則要減 小比例帶，即需要增大調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) CK這樣往往會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)定性 其控制效果圖如下： 3) 對(duì)于慣性過(guò)程，當(dāng)給定值不變時(shí)，采用比例調(diào)節(jié)， 只能使被控參數(shù)對(duì)給定值實(shí)現(xiàn)有差跟蹤；當(dāng)給定 值隨時(shí)間變化時(shí)，其跟誤差將會(huì)隨時(shí)間的增大 而增大。 4) 增大比例調(diào)節(jié)的增益 CK不僅可以減小系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)誤差，而且還可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但 的增大則 CK會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 積分調(diào)節(jié)是 犧牲了動(dòng)態(tài)品質(zhì)而使穩(wěn)態(tài)性能得到改善的。 2) 與比例調(diào)節(jié)相比，積分調(diào)節(jié)的過(guò)渡過(guò)程變化相對(duì)緩慢，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 )11(1)( )()( sTsE sUsGIC??? ?PI調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線如右圖 從上頁(yè)圖可以看出： PI調(diào)節(jié)是將比例調(diào)節(jié)的快速反應(yīng)與積分調(diào)節(jié)的消除穩(wěn)態(tài)誤 差功能相結(jié)合，從而能收到比較好的控制效果。此外，積分調(diào) 節(jié)還有另外一個(gè)缺點(diǎn)，即只要偏差不為零，調(diào)節(jié)器就會(huì)不停地積分使輸出增加 （或減?。?，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器輸出進(jìn)入深度飽和，調(diào)節(jié)器失去調(diào)節(jié)作用。 （ D）調(diào)節(jié)規(guī)律的影響 微分調(diào)節(jié)可以預(yù)測(cè)偏差的變化趨勢(shì)，微分調(diào)節(jié)器的輸入 /輸出關(guān)系為 dtdeSu D?微分調(diào)節(jié)器的輸出與系統(tǒng)被調(diào)量偏差的變化率成正比。 但微分時(shí)間的選擇，對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量的影響具有 兩面性。 還要說(shuō)明的是： 單純的微分調(diào)節(jié)器是不能工作的。這是因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)情況下， dtde 為零，微分部分不 起作用， PD調(diào)節(jié)變成了 P調(diào)節(jié)。 3） PD調(diào)節(jié)有利于減小系統(tǒng)靜差（穩(wěn)態(tài)誤差）、提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。其次，當(dāng)微分作用太強(qiáng) 較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的頻繁開(kāi)啟，容易造成系統(tǒng)振蕩。從控制理 論的觀點(diǎn)分析可知，與 PD相比， PID提高了系統(tǒng)的無(wú)差度；與 PI相比， PID 多了一個(gè)零點(diǎn)，為動(dòng)態(tài)性能的改善提供了可能。 控制系統(tǒng)在不同調(diào)節(jié)作用下的典型響應(yīng)如下： 可以看到， 如果不加控制，過(guò)程將緩慢地到達(dá) 一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)值；當(dāng)采用比例控制后，則加快 了過(guò)程的響應(yīng)，并減小了穩(wěn)態(tài)誤差；當(dāng)加入積 分控制作用后，則消除了穩(wěn)態(tài)誤差，但卻容易 使過(guò)程產(chǎn)生振蕩；在增加微分作用以后則可以 減小振蕩的程度和響應(yīng)時(shí)間。 ? IT DT2 調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇 選擇調(diào)節(jié)規(guī)律的一般性原則。 5 調(diào)節(jié)器正 /反作用方式的選擇 把被控過(guò)程和調(diào)節(jié)器分為正作用與反作用兩種類型 名稱 正負(fù) 正作用 被控過(guò)程的靜態(tài)增益 正 正作用 調(diào)節(jié)器的靜態(tài)增益 負(fù) 氣開(kāi)式調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)增益 正 測(cè)量變送環(huán)節(jié)的靜態(tài)增益 正 pKCKvKmK各類增益符號(hào)的選擇： 確定各調(diào)節(jié)器