【正文】 —被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。 動態(tài)——被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài) 。結(jié)論：在自動化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動態(tài)更為重要。二、控制系統(tǒng)的過渡過程系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時間變化的。在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。 采用階躍干擾的優(yōu)點：216。如果一個控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡單，容易實現(xiàn)，便于分析、實驗和計算。多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)。五種重要品質(zhì)指標(biāo)（1）最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。特別是對于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反應(yīng)器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會對最大偏差的允許值有所限制。（2）衰減比衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個峰值的比。（2）余差 當(dāng)過渡過程終了時，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個小范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再越出時，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)結(jié)束這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的177。２％）（5）震蕩周期或頻率 過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。時間域的綜合指標(biāo)綜合性指標(biāo)往往通過偏差的某些函數(shù)對時間的積分值來表達(dá),以兼顧最大偏差、超調(diào)量、衰減比、過渡時間等各方面的因素。 三種綜合指標(biāo)① 偏差絕對值對時間的積分,簡記為IAE 采用絕對值,可避免正負(fù)積分面積相消的現(xiàn)象。 ③ 偏差平方值對時間的積分,簡記為ISE 采用平方值,同樣可以避免正負(fù)偏差積分時的相消現(xiàn)象。四、影響控制指標(biāo)的主要因素一個自動控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即工藝過程部分（被控對象）和自動化裝置部分。后者指為實現(xiàn)自動控制所必需的自動化儀表設(shè)備，通常包括測量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器等三部分。例如在前所述的溫度控制系統(tǒng)中，屬于對象性質(zhì)的主要因素有：換熱器的負(fù)荷大小，換熱器的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。第八章 基本控制規(guī)律概論控制器的控制規(guī)律是指 控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系：即在研究控制器的控制規(guī)律時：經(jīng)常是假定控制器的輸入信號e是一個階躍信號，然后來研究控制器的輸出信號p隨時間的變化規(guī)律。 第一節(jié) 位式控制一、雙位控制理想的雙位控制器其輸出p與輸入偏差額e之間的關(guān)系為　圖91 理想雙位控制特性圖92 雙位控制示例二、具有中間區(qū)的雙位控制將上圖中的測量裝置及繼電器線路稍加改變，便可成為一個具有中間區(qū)的雙位控制器，見下圖。 圖93 實際的雙位控制規(guī)律　圖94 具有中間區(qū)的雙位控制過程結(jié)論雙位控制過程中一般采用振幅與周期作為品質(zhì)指標(biāo) 被控變量波動的上、下限在允許范圍內(nèi)，使周期長些比較有利。三、多位控制對系統(tǒng)的控制效果較好，但會使控制裝置的復(fù)雜程度增加。 圖96 水槽液位控制一、比例控制規(guī)律及其特點（94）比例控制器KCeΔp圖97 比例控制器比例控制器實際上是一個放大倍數(shù)可調(diào)的放大量圖98 簡單比例控制系統(tǒng)示意圖如上圖，根據(jù)相似三角形原理所以，對于具有比例控制的控制器（95）二、比例度及其對控制過程的影響比例度 是指控制器輸入的變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù)。將式 (99)代入式 (98) ，得（910）而 在單元組合式儀表中（911） 優(yōu)點：反應(yīng)快，控制及時缺點：存在余差結(jié)論若對象的滯后較小、時間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應(yīng)快些，從而過渡過程曲線的形狀較好。 第三節(jié) 積分控制一、積分控制規(guī)律及其特點當(dāng)對控制質(zhì)量有更高要求時，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。 積分控制器輸出的變化速度與偏差成正比。第九章 自動控制儀表第一節(jié) 控制儀表的作用與分類控制儀表或稱控制器,它將被控變量測量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差,進(jìn)行一定的運(yùn)算,并將運(yùn)算結(jié)果以一定信號形式送往執(zhí)行器,以實現(xiàn)對被控變量的自動控制?；厥娇刂苾x表基地式控制儀表是將測量、變送、顯示及控制等功能集于一身的一種控制儀表。單元組合式儀表單元組合式儀表把整套儀表按照其功能和使用要求，分成若干獨(dú)立作用的單元，各單元之間用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號聯(lián)系。 優(yōu)點① 可以用有限的單元組成各種各樣的控制系統(tǒng),具有高度的通用性和靈活性。 ③ 由于各單元獨(dú)立作用,所以在布局、安裝、維護(hù)上也更合理、更方便。⑤ 由于零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,有利于大規(guī)模生產(chǎn),降低了成本,提高了產(chǎn)量和質(zhì)量。分類根據(jù)使用能源的不同,單元組合儀表主要分為氣動單元組合儀表和電動單元組合儀表。216。 顯示單元(X)216。 輔助單元(F)216。 計算單元(J)216。氣動單元組合儀表是以 ,各單元之間以統(tǒng)一的 ～,整套儀表的精度為1級。基本結(jié)構(gòu)比較環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)放大器基本功能252。 測量值、給定值與偏差顯示 252。 手動與自動的雙向切換252。 正、反作用的選擇二、DDZⅢ型電動控制器1. DDZⅢ型儀表的特點（1）采用國際電工委員會（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。 電氣零點不是從零開始，且不與機(jī)械零點重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識別斷電、斷線等故障。 本信號制的電流電壓轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。 由于聯(lián)絡(luò)信號為1～5V DC，可采用并聯(lián)信號制，因此干擾少，連接方便。 優(yōu)點216。216。216。 （3）Ⅲ型儀表統(tǒng)一由電源箱供給24V DC電源，并有蓄電池作為備用電源。 各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。 在工頻電源停電時備用電源投入，整套儀表在一定時間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。 （5）自動、手動的切換是雙向無擾動的方式進(jìn)行的。第二節(jié) 模擬式控制儀表Ⅲ型控制器有全刻度指示和偏差指示兩個基型品種。 第十章 執(zhí)行器一、概述執(zhí)行器作用 接受控制器的輸出信號,直接控制能量或物料等調(diào)節(jié)介質(zhì)的輸送量,達(dá)到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。 活塞式 推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置?！?0176。氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式。 根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種。特點 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、全關(guān)時泄漏量少。 直通單座閥（2）直通雙座控制閥 閥體內(nèi)有兩個閥芯和兩個閥座。 直通雙座閥缺點 容易泄漏（3）角形控制閥角形閥的兩個接管呈直角形。流向一般是底進(jìn)側(cè)出。 為了減少高壓差對閥的汽蝕,有時采用幾級閥芯,把高差壓分開,各級都承擔(dān)一部分以減少損失。 按照流通方式分 合流型和分流型兩種 三通閥（A）（B）（A）分流型（B）合流型（6）隔膜控制閥 采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。不易泄漏。結(jié)論① 串、并聯(lián)管道都會使閥的理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴(yán)重。③ 串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加。第三節(jié) 電動執(zhí)行器一、概述① 由于工頻電源取用方便,不需增添專門裝置,特別是執(zhí)行器應(yīng)用數(shù)量不太多的單位,更為適宜。③ 在電源中斷時,電動執(zhí)行器能保持原位不動,不影響主設(shè)備的安全。⑤ 體積較大、成本較貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修麻煩,并只能應(yīng)用于防爆要求不太高的場合 216。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)其輸出形式不同 角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。～90176。三、直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)( DKZ型)是以控制儀表的指令作為輸入信號,使電動機(jī)動作,然后經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出,去操作單座、雙座、三通等各種控制閥和其他直線式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。圖121 液位控制系統(tǒng) 圖122 溫度控制系統(tǒng)表12 被測變量和儀表功能的字母代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析電導(dǎo)率密度電壓流量電流時間或時間程序物位水分或濕度壓力或真空數(shù)量或件數(shù)放射性速度或頻率溫度黏度力供選用位置差比（分?jǐn)?shù)）積分、累積安全報警控制（調(diào)節(jié)）檢測元件指示自動手動操作器積分、累積記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖傳送閥、擋板、百葉窗套管繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖123　簡單控制系統(tǒng)的方塊圖從圖中可知簡單控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。被控變量的界定216。 人工操作雖然可以滿足要求，但是，這種操作是既緊張而又頻繁的。 直接指標(biāo)控制；216。選擇被控變量的原則① 被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過程中較重要的變量。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)。當(dāng)無法獲得直接指標(biāo)信號，或其測量和變送信號滯后很大時，可選擇與直接指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。 ⑤ 選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。 第三節(jié) 操縱變量的選擇在自動控制系統(tǒng)中，把用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量。操作變量系統(tǒng)的干擾通過工藝分析確定操縱變量的選擇原則① 操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。 ③ 在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。二、控制器參數(shù)的工程整定按照已定的控制方案，求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。 方法 理論計算的方法和工程整定法。通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來整定控制器的參數(shù)值。在達(dá)到穩(wěn)定后，用改變給定值的辦法加入階躍干擾，觀察被控變量記錄曲線的衰減比，然后從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4∶1或10∶ 1衰減比為止。注意?。?）加的干擾幅值不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作要求來定，一般為額定值的5％左右，也有例外的情況。（3）對于反應(yīng)快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位控制等，要在記錄曲線上嚴(yán)格得到4∶1衰減曲線比較困難。 根據(jù)經(jīng)驗先將控制器參數(shù)放在一個數(shù)值上，直接在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過渡過程曲線，運(yùn)用δ、TI、TD對過渡過程的影響為指導(dǎo)，按照規(guī)定順序，對比例度δ、積分時間TI和微分時間TD逐個整定，直到獲得滿意的過渡過程為止。 （2）先按表74中給出的范圍把TI定下來，如要引入微分作用，可取TD＝(1/3～1/4)TI，然后對δ進(jìn)行湊試，湊試步驟與前一種方法相同。根據(jù)原油出口溫度的變化來控制燃料閥門的開度 在實際生產(chǎn)過程中，特別是當(dāng)加熱爐的燃料壓力或燃料本身的熱值有較大波動時，該簡單控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量往往很差，原料油的出口溫度波動較大，難以滿足生產(chǎn)上的要求。T1C的輸出作為T2C的給定值，而后者的輸出去控制執(zhí)行器以改變操縱變量。幾個串級控制系統(tǒng)中常用的名詞 主變量工藝控制指標(biāo)，在串級控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。副對象為副變量表征其特性的工藝生產(chǎn)設(shè)備。副控制器其給定值來自主控制器的輸出，并按副變量的測量值與給定值的偏差而工作的那個控制器。副回路由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。主回路是個定值控制系統(tǒng), 副回路是個隨動系統(tǒng)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而工作的。 另一類選擇的副變量就是操縱變量本身,這樣能及時克服它的波動,減小對主變量的影響。 另一類選擇的副變量就是操縱變量本身,這樣能及時克服它的波動,減小對主變量的影響。這樣，當(dāng)干擾來自蒸汽壓力或流量的波動時，副回路能及時加以克服，以大大減少這種干擾對主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得以提高。由于副回路控制通道短，時間常數(shù)小，所以當(dāng)干擾進(jìn)入回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控制作用，有效地克服燃料油壓力或熱值變化對原料油出口溫度的影響，從而大大提高了控制質(zhì)量。(2)干擾同時作用于副回路和主對象在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同。在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。因此，在串級控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。 當(dāng)對象的滯后和時間常數(shù)很大,干擾作用強(qiáng)而頻繁,負(fù)荷變化大,簡單控制系統(tǒng)滿足不了要求時,使用串級控制系統(tǒng)是合適的,尤其是當(dāng)主要干擾來自控制閥方面時,選擇控制介質(zhì)的流量或壓力作為副變量來構(gòu)成串級控制系統(tǒng)是很適