【正文】 cGrq ????12401 ??????根據(jù)能量守恒定律： 整理： 2401111 QRcGrqcGRdtdCSaSa ?????????? ?? ????124011111CGRQRcGrqdtdcGRCSSaaS ???????????12114101111111111111/cGQcRGcRGcRGcRGcRGcGrqSSSSSSS??????????；：房間容量系數(shù) ℃C KJ/1：汽化潛熱；r ：送風(fēng)量；sG：空氣比熱；1c 量；：圍護結(jié)構(gòu)對室內(nèi)傳熱4Q：圍護結(jié)構(gòu)溫度；4? 令 時間常數(shù) 放大系數(shù) 調(diào)節(jié)量（蒸汽熱量）折算成送風(fēng)溫度變量 送風(fēng)干擾 室內(nèi)干擾 室外干擾 干擾量折算成送風(fēng)溫度變化 方程為： 111 1 CcRGRTS???11 111cRGKS??1CGrqSq ???00 ?? ?f 122 cGQSf ??144cRGQSf ??420 ffff ???? ???)(11 fqaa kdtdT ???? ??? 2. 傳感器特性 假設(shè)有一溫度傳感器置于室內(nèi)很久，室溫＝熱電阻溫度 —— 穩(wěn)定狀態(tài) 某一時刻，突然開始加一熱源，室溫作階躍變化，室內(nèi)空氣向熱電阻傳熱，開始瞬時，溫差最大，熱電阻以最大升溫速度上升，隨時熱電阻溫度升高，兩者溫差減小，升溫速度 ?，最后室溫＝熱電阻 ,溫度達到平衡，重新穩(wěn)定下來。 當(dāng) 時可忽略。 FR ?12 ? CRT ??22 12 ?k azz KdtdT ???22 ??12 TT ?? az k ?? 2?2 規(guī)律分 斷續(xù)控制規(guī)律：如繼電特性 連續(xù)控制規(guī)律： P、 I、 D 1）比例（ P）控制器的特性 2）比例積分（ PI）控制器特性 KeP ? ??? tIc edtKeK 0 )1(0??? tIC edtTeKt P Ke PI 3）比例微分（ PD）控制器的特性 4） PID控制器特性 )( dtdeTeKP DC ?? )1(0 dtdeTedtTeKP DtIC ??? ?PD PID 4. 執(zhí)行器特性 將控制信號變成調(diào)節(jié)量，作用在被控對象上。 閥的行程增量 與控制器輸出增量 成比例關(guān)系，即 三、環(huán)節(jié)的綜合 ： 某環(huán)節(jié) 相加點 分支點 Y(s)X(s)W(s)l? P? PKl ??Y(s)+ X 2 (s)X 1 (s)X(s) X(s)Y(s))()()(SXSYSW ?)()()( 21 SXSXSY ??)()( SXSY ? 2. 運算 ① 串聯(lián) ， ∴ X 1 (s)X r (s)W 1 (s) W 2 (s)X 2 (s) Y(s)W 3 (s)X r (s) Y(s)W 1 W 2 W 3)()()( 11 SXSXSWr?)()()(122 SxSxS ?)()()(23 SXSySW ? )().().()()()(321 SWSWSWSXSYSWr?? ② 并聯(lián) X r (s)W 1 (s)X 1 (s)W 2 (s)X 2 (s)W 3 (s)X 3 (s)X(s)+++)()()( 11 SXSXSWr?)()()( 22 SXSXSWr?)()()( 33 SXSSr?)()()()()()()( 321321 SXSXSXSXSWSWSWr?????)()( )( SWSX SXr?? ③ 反饋 —— 輸出端的信號又反饋到輸入端 而 )()()(11 SXSXSW c?)()()( 22 SXSXSc? )()()( 21 SXSXSX r ?? )()(1)()()()()()()()(12121SXSXSXSXSXSXSXSXSXSWccrc????? )()(1)()()()()(1)(211121SWSWSWSXSXSXSXSWcc?????X c (s)X 2 (s)W 2 (s)W 1 (s)X 1 (s)X r (s)+ 四、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和過渡響應(yīng) 前面討論了組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的特性和傳遞函數(shù)，并且討論了各個環(huán)節(jié)的綜合和等效變換，有了以上這些知識，我們可以比較方便地得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，進而得到過渡特性。 已知： 解： +R(s) E(s)G(s)1B(s)X(s))(5)(SSsG ?? )(51)(5)(1)()(sssssGsGsw???????????? ????????? ???? ?? SsHsG sGLsRsHsG sGL 1)()(1 )()()()(1 )( 11 單位階躍響應(yīng)時9)1(10102105222 ???????? sssss 消除小數(shù) ∵ 單位階躍輸入 則 則 SsR1)( ? ? ?2222 3)1(1013)1(10)(??????? sSsssx ?????? ????? )3sin313(cos13110)(22 ttetxt)3sin313(cos1 tte t ??? ? )3113sin()31(11 12 ?? ???? tgte t)33sin(3101 1?? ????? tgte t )( ????? te t 例二 . 求室溫控制系統(tǒng)在 qn為階躍 n作用下的響應(yīng) 1. 閉環(huán)系統(tǒng)框圖及傳遞函數(shù) W 2 (s)W 1 (s)W 3 (s)W c (s)W fQ fQ n干擾調(diào)節(jié)器 執(zhí)行器 對象傳感器Q G Q aQ Z+ EPQ 系統(tǒng)有兩個輸入量：給定值，定值系統(tǒng)； 干擾增量 qn—— 一個輸入量。 )(ta? 10 ?? ? 0)0( ?a? 0)0( ?dtd a?? )2(1)( 2221nnnz SSSkMksH????????特征方程為： 特征根： 02 22 ??? nn SS ??? nn ???? 122,1 ???? （一）欠阻尼： 10 ?? ?此時： 1 ???? ???? nn jS上面已討論過，則 ???????????????)1sin (111)( 2212 ???????tekMktntn??? 21 1 ?? ?tg其 曲線 為：衰減振蕩。 （三）過阻尼 1??特征方程 有兩實數(shù)根。 （四）臨界振蕩 0??特征方程為： 022 ?? nS ? jS n??? ?????????????? 2212221 11)(1)( nnnz ssskMksskMksH???∴ )cos1(1)( 1 tkMFt nz ?? ???其 曲線 為：等幅振蕩。 有了這個曲線圖，只要已知 值便可直接求出 系統(tǒng)在階躍作用下對應(yīng)于這一 值的過渡響應(yīng)。 2. 計算機控制的典型應(yīng)用方式 1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) a. 對生產(chǎn)過程參數(shù)進行巡回檢測，記錄、加工處理 b. 計算機不直接參與過程控制 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、安全 缺點：人工控制，速度受限。 DDC: Direct Digital Control 應(yīng)用數(shù)字技術(shù) (或計算機技術(shù) )的控制系統(tǒng) 3）監(jiān)督控制系 SCC 由計算機按照生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，計算出最佳給 定值 →模擬控制器、 DDC計算機 →使生產(chǎn)過程處于最 優(yōu)狀況。 (Supervisory Computer Control b. SCC+DDC控制系統(tǒng) 分布式控制綜合信息管理集中操作監(jiān)控分散過程控制從上到下分為 ??????????? 4）分布式控制系統(tǒng)（ DCS） DCS(Distributed Control System): 應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù) (計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或自動控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) )將多個 DDC組成的自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 受 控 對 象 或 過 程現(xiàn) 場 控 制 器 1 智 能 傳 感 器 1 智 能 執(zhí) 行 器 1 現(xiàn) 場 控 制 器 n?中 央 工 作 站 1?中 央 工 作 站 n? ?系 統(tǒng) 管 理 計 算 機( 服 務(wù) 器 )?控 制 網(wǎng) 絡(luò) 1 ( 如 B A C n e t ) 控 制 網(wǎng) 絡(luò) n ( 如 L o n W o r k s )現(xiàn)場控制級監(jiān)控級管理級通 信 網(wǎng) 絡(luò) ( 如 T C P / I P )操 作 終 端( 客 戶 )?移 動 終 端( 客 戶 ) 5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS） 新一代分布式控制系統(tǒng) DCS為三層結(jié)構(gòu)模式，系統(tǒng)成本較高，各廠商 的 DCS有各自的標(biāo)準(zhǔn)，不能互通。 （ 1）降低了成本 （ 2）國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，實現(xiàn) →真正的開放式互連 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 隨著微機技術(shù)的發(fā)展， PID控制算法已能用微機簡單 實現(xiàn)： 1）數(shù)字 PID控制算法 ])()(1)([)( 0 dt tdeTdtteTtektu dtip ??? ? )]()(1)([)( sSETssETsEKsU Dip ???或 傳遞函數(shù) )11()( )()( STSTKsE sVsG DiP ???? P作用 ：線性放大，誤差一旦產(chǎn)生，比例控制迅速 反映誤差 →減小誤差。 D作用 ：對誤差的變化速度起控制作用 ,對克服振蕩， 減小超調(diào)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性起較大作用。 ? ??? ????kJKjt jeTtjedtte0 0 0 )()()()( T keket kekedt tde )1()()1()()( ???? ??? TkekeTjeTTkeKkuDkjip)1()()()([)(0????? ?? 采樣同期 e(k)