第01章自动调节的基本概念

1、第一章第一章 自动调节的基本概念自动调节的基本概念The Basic Concepts of Automatic RegulationThe Basic Concepts of Automatic Regulation第一节第一节 实现自动调节的方法实现自动调节的方法 Methods of Automatic RegulationMethods of Automatic Regulation第二节第二节 常用术语常用术语 General TerminologyGeneral Terminology第三节第三节 系统方框图系统方框图 Block Diagram of systemBlock Di

2、agram of system第四节第四节 自动调节系统的分类自动调节系统的分类 Classification of systemClassification of system第五节自动调节系统的性能第五节自动调节系统的性能 Specification of Regulation SystemSpecification of Regulation System 图1-1 水位调节示意图432H Q215Q6l2调节部件(regulator)是自动调节设备中的一个核心部件。 l3调节部件发出的调节信号是通过哪个物理量的改变去实现调节也是值得研究的问题l4掌握被调节的生产设备的特性，是设计自动调

3、节方案前需要做的一项工作。l 2被调量(controlled variable) 即：通过调节需要维持的物 理量。l 4扰动 (disturbance) 即：引起被调量变化的各种原因。l 5. 调节机关(regulating valve)即：在调节作用下，用来改变进入被调对象的物质或能量的装置。l 3给定值(set point)即：根据生产要求,被调量的规定数值。l 6.调节作用量(controlling variable)，即：在调节作用下，控制被调量变化的物理量。水位调节系统方框图水位调节系统方框图23- -4+Q11HH0+Q256 1-水槽 2-检测部件 3-转换部件 4-调节部件 5

4、-执行机 6-调节阀系统方框 图主要由环节和信号线组成。 u2uuu2R1R2（a） y x（b）图1-3 环节示意图1环节是一个抽象体。每个环节都有对应的输入量(input singal)和输出量(output signal)，输入量是引起该环节发生作用的原因，输出量是该环节发生作用的表现和结果 (a)电阻分压器 （b）杠杆 (a)图 输入量-电压u输出量-电压u2 (b)图 输入量-杠杆左端的位移量x 输出量-杠杆右端的位移量y 1同类环节-两个环节的物理系统不同，但它们数学模型的形式完全相同，两个环节的因果关系类同，称它们为同类环节。 2同一个元件在反映两个或多个不同特性时，应该用两个或

5、多个方框来表示它们不同的因果关系。 3环节可大可小，系统方框图可简可详，完全取决于分析研究系统的需要而定。二、信号线二、信号线1每一个环节的输入量和输出量之间都必须具有“单向性”。输入 量是输出量变化的原因，输出量变化是输入量作用的结果2在方框图中，信号线只表示信号的传递关系和方向，而不是代表物质的流动。引出点(separating point)3. 符号介绍 相加点（summing point）图1-6 信号的相加点和引出点（a）相加点；（b）引出点+ae(a)-(b) 第四节第四节 自动调节系统的分类自动调节系统的分类Classification of systemClassificati

6、on of system一按给定值信号的特点分类一按给定值信号的特点分类1恒值调节系统(constant regulation system)二按调节系统的结构分类二按调节系统的结构分类1反馈调节系统(feedback regulation system)反馈调节系统是依据于偏差进行调节的。 2程序调节系统(programme regulation system3随机调节系统(follow-up regulation system)21冷水Wit-+it0T蒸汽DQ图1-7 反馈调节系统特点：特点：（1）在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值（2）当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量

7、出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。也称为闭环(close loop)调节系统 2 2前馈调节系统前馈调节系统(feedforward(feedforward regulation regulation system) system)前馈调节系统是依据于扰动进行调节的。前馈调节系统是依据于扰动进行调节的。图1-8 前馈调节系统1Tiw2蒸汽DQ冷水DW特点：特点： (1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快； (2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环(open loop)调节

8、系统。 (3) 复合调节系统(compounding regulation system)三按调节系统闭环回路的数目分类三按调节系统闭环回路的数目分类1单回路调节系统(single loop regulation system)2多回路节系统(multiple loop regulation system)四按调节作用的形式分类四按调节作用的形式分类1连续调节系(continuous regulation system) 2离散调节系统(discrete regulation system)五按系统的特性分类五按系统的特性分类1线性调节系统 (linear regulation system)

9、2非线性调节系统(nonlinear regulation system) 第五节第五节 自动调节系统的性能自动调节系统的性能Specification of Regulation SystemSpecification of Regulation System一典型的输入函数一典型的输入函数1.阶跃函数(step function) 2.单位脉冲函数(unit impulse function)也称(t)函数） 3.斜坡函数(ramp function) 4.正弦函数(sine function) 二典型的调节过程二典型的调节过程自动调节系统受到阶跃扰动后，被调量可能出现的几种典型的调节过程

10、 (a)- 非周期(inertial)调节过程， (b)- 衰减振荡(attenuate oscillation)调节过程. (c)- 等幅振荡(constant oscillation)调节过程。 (d)- 渐扩振荡(divergent oscillation)调节过程三主要的性能指标三主要的性能指标(Specification Index)(Specification Index)1稳定性(stability)131311MMMMM指标-衰减率(decrement)衰减率定义： =1 非周期的调节过程 2准确性(accuracy)（1）动态偏差(dynamic deviation)emax-指在整个调节过程中被调量偏高给定值的最大偏差值。 （2）静态偏差(static deviation)e-指调节过程结束后被调量和给定值之间的偏差值。3.快速性(rapidity)调节时间ts：当被调量进入稳定值的 +2%或 +5%之间这个范围并不再超越出此范围时，所经历的时间为调节时间ts。=0 等幅振荡的调节过程 01 衰减振荡的调节过程0 渐扩振荡的调