暖通空调之自动控制

注册公用设备工程师

（暖通空调）自动控制考试基本情况共9道题，18分。大纲要求自动控制与自动控制系统的一般概念控制系统数学模型线性系统的分析与设计

控制系统的稳定性与对象的调节性能掌握控制系统的误差分析

控制系统的综合和校正

一、自动控制与自动控制系统的一般概念“控制工程”基本含义信息的传递反馈及反馈控制开环及闭环控制系统构成控制系统的分类及基本要求1、“控制工程”基本含义（1）控制工程：是一门研究“控制论”在工程中应用的科学。（2）自动控制：在没有人的直接参与的条件下，利用控制器使被控对象（如机器、设备或生产过程）的某些物理量（或工作状态）能自动地按照预定的规律变化（或运行）。例1工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。

被控对象，传感器，调节器，执行器，被控量，给定值，主反馈，偏差，扰动自动控制，控制系统，反馈，反馈控制开环控制，前馈控制，闭环控制，优缺点自动控制系统的组成信息的传递控制系统的分类及基本要求

（1）分类从系统结构特点上，分为开环控制系统和闭环控制系统

按照分析和设计的方法，通常可分为线性和非线性，时变和非时变系统

按照系统参考输入信号变化规律，分为恒值控制系统和随动控制系统。

按照系统内部传输信号的性质，分为连续控制系统和离散控制系统。

（2）空调自动调节系统的分类按被调参数的给定值不同可以分为：恒值（定值）调节系统：恒值控制系统的参考输入为常量，要求它的被控制量在任何扰动的作用下能尽快地恢复（或接近）到原有的稳态值。由于这类系统能自动的消除或削弱各种扰动对被控制量的影响，又称为自镇定系统。随动调节系统：随动控制系统得参考输入是一个变化的量，一般是随机的。要求系统的被控量能快速、准确地跟随参考输入信号的变化而变化。

（2）空调自动调节系统的分类程序调节系统：系统中的给定值是按一定的规律变化的，给定值是时间的函数。系统是输出信号按照一定的精度随输入而变化。如空调中的人工气候室。计算机最佳控制系统：利用计算机控制使系统达到最佳控制。最佳是指空调系统实现给定的评价函数（性能指标）为最佳，既能好最小的控制。（3）基本要求

稳定性：稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。如稳定的恒值控制系统，被控量偏离期望的初始偏差应随时间的增长逐渐减小并趋于零。

平稳性：如果控制过程中出现被控量围绕给定值的摆动或称振荡，振荡的幅值和频率都不能过大。（3）基本要求快速性：控制过程的总体调节时间应有所限制，应尽快进入稳定状态。

准确性（精确性）：控制系统进入稳定状态后，系统的期望输出与实际输出之间的差值，差值越小准确性越好。是系统的稳态性能。

例1反馈的概念、反馈控制反馈——将输出量直接或间接送回到系统的输入端，并与输入信号比较的过程称为反馈。反馈控制的实质：按偏差控制。例2选择题1）开环控制系统的输出（BD）。A参与系统的反馈调节C到输入有反馈通道B不参与系统的反馈调节D到输入无反馈通道2)闭环控制系统的输出（AC）。A参与系统的反馈调节C到输入有反馈通道B不参与系统的反馈调节D到输入无反馈通道3)前馈控制系统是（BC）。

A闭环控制系统C按干扰信号进行补偿的系统B开环控制系统D能抑制不可测量的扰动的系统例2选择题4)控制系统基本性能的要求（ABCD）。A稳定性B快速性C平稳性D准确性5)按给定信号的特点控制系统可分为（）。A恒值系统C程序控制系统B随动系统D计算机控制系统6）按控制信号的形式控制系统可分为（CD）。A线性控制系统C连续控制系统B非线性控制系统D离散控制系统例2选择题7)闭环控制系统的组成（ABCD）。A被控对象B调节器C执行器D测量变送器下列各式是描述系统的微分方程，其中，r(t)为输入变量，c（t）为输出量

二、控制系统数学模型

控制系统各环节的特性控制系统微分方程的拟定与求解拉普拉斯变换与反变换传递函数及其方块图被控对象暗的特性对象的自平衡束是指当币干扰不旬大或负李荷变化嫂不大时斗，即使袋没有调镰节作用鹅，被调待节参数尸变化到乡丰某个新帮的稳定启值，从症而恢复喝平衡状锦态。对象达信到自平发衡所经叠历的过桨程叫做绵自平衡酸过程。渗有自平领衡能力身的被控戚对象输舒出重新厌稳定，派无自平残衡能力干的被控晨对象输柴出一直喉增加，尺无法稳独定。下图所示荒为室温自元动调节系毅统，不考虑室底温控制对以象的滞后竟。被控对象脂：干扰通绞道的增传量微分汤方程式巡寿为调节通道大的增量微状分方程式只为温度对毕象的增泊量微分躲方程假定送涂风温度质稳定，着即为阶跃届信号，则由于实际家的房间对抚象存在着扶传递滞后被控对象芹的特性参演数放大系数K：被控对卡象输出还量的增剥量的稳雨态值与梨输入量额的增量妄的比值。是被控对骗象的静态主特性参数俗，决定输亲入信号对薪稳定值的贿影响。放大系数担越大，被拉控量对输毅入量的变捎化越灵敏故，稳定性域差；放大券系数越小针，对象控刚制灵敏度颗差，但稳姓定性好。被控对司象的特剑性参数时间常腹数T：为对象丈在阶跃蠢扰动作陶用下，终被控量皱以初始猜最大速盆度变化明到稳态侧之所需暖的时间状。如（2）中的T1。因此时壳间常数付反映了齿被控对悔象在阶蒙跃扰动旱作用下就到达新泼稳定值要的快慢歉，表示被控抽对象惯性洪大小的常澡数，时间常卖数大，感惯性大。时间常始数大，黄被控对读象惯性历大，被等控量变汗化速度淘慢，控峡制较平并稳；时腹间常数逢小，惯驶性小，漏被控量件变化速脾度快，惊不易控症制。被控对绿象的特构性参数滞后时锦间被控对象糟的被控量遵的变化落效后于干扰永的现象为询滞后。滞娇后分纯滞愿后和过渡墓滞后。纯滞后管：又称污传递滞炕后，由醒于物料磁量或能替量的传坚送过程巴需要一罩定的时革间而造旅成的。洁如（3）中的过渡滞蓬后：又成称容量冒滞后。驾对象的担容量系尝数和阻设力越大虫，容量堤的个数璃越多，锋则过渡轧滞后时赢间越长推，过渡洗过程就特越慢实际对甲象中，衬纯滞后意和过渡浸滞后很趋难严格咏区别，迅故统称挠为滞后甲时间。滞后的策存在不孟利于控棵制，因捡此在设削计和安脱装控制默系统时卫，应尽亦量把滞结后调到悉最小。调节器寄的特性线性控制裕规律的微侦分方程：比例规耳律：比例积稍分规律：比例积分献微分规律：P——调节器竟的输出那信号；e——调节器的帅输入信号面，即被控斩量的测量沫值与给定萍值之差，夏偏差；—积分时间脸，分（min）；—微分时滋间，分叙（min）；—调节器的鸟放大系数卧。非线性控弟制规律的哑微分方程孤：双位调节狸规律系统各宣环节微骄分方程因式的形挺式为：被控对象昆：温度传感继器：调节器（粥包括比较锣元件）：执行器=K3P以室温作坑为系统输疑出的微分亏方程式在恒值调沫节系统中盏，给定值是篮不变的，被控惯量的变介化来源史于外界临干扰，税选干扰礼作用为是输入量洁。系统在给脾定作用下剃的微分方库程式：系统在干动扰作用下供的微分方期程式：系统微若分方程勿的求解系统的谷微分方容程为二到阶线性茂常系数吸微分方易程，其痒解为齐丝式次方程好的通解己和非齐温次方程谷的特解游之和。当系统中估各个参数偶确定后，巾微分方程永中的各个麦系数就可墨确定，这惜时可根据腔系统方程借来具体求科解。需回忆堂高等数晒学中二须阶常系洪数微分楚方程的碗求取方蒸法。特筝征根不胡同时，肯解的形巧式不同登。拉普拉斯耽变换与反返变换1、拉普损拉斯变接换（1）定义：函数f(t症)，t为实变量泽。如线性面积分（s为复变量δ+jω）存在从，则称盈其为函提数f(t)的拉普拉会斯变换，搅简称拉氏罩变换。变衫换后得到痕的新函数扑应是复变俱量s的函数，劝记作F(s)或L[f(t框)]即称F(s牲)为f(t)的变换函弯数或象函勉数，而f(t)为F(s箱)的原函崇数。（2）常用拉蹄氏变换定套理1）线性定完理2）微分执定理3）积分定巨理4）时滞粪定理5）初值定运理6）终值终定理7）实域拨中的位精移定理若或滞后捆定理8)复域中的断位移定理2、拉普拉犁斯反变换（1）定义（2）计算1）A(s)=让0无重根2）A(s)=肿0有重根重根部分誓的各项系哄数求反变换岩即得f(t)3、常用虚函数的愧拉氏变貌换表见p175表4-1。例增的诞原函数猛为传递函数储及其方块兽图1、传递器函数（1）定义：潮零初始条谦件下，线脑性定常系亮统输出量时拉氏变换裙与输入量界拉氏变换下之比。设线性定饲常系统的见微分方程慢为1、传递轰函数设初始雷值为零记，对上愚式两端高进行拉辱氏变换驼，得则系统传富递函数2、方块图（1）概念：报方块图即运系统方块慌图，也称披为系统动房诚态结构图牢，是系统政中每个环俩节的功能柜和信号流油向的图解趁表示。方医块图表明士了系统中迟各种环节须间的相互茧关系。其篮组成如下叔所示：1）信号线融：表示萝信号输管入、输惩出通道昏，箭头民代表信饱号传递局方向；2）综合点栽（比较点桌）也称相加赏点，表示但几个信号乐相加减，伪叉圈符号睁的输出量俘为诸信号茅的代数和壳；±3）引出点辩：表示同娘一信号传兄递到几个践地方4）传递方听框方框两侧坛应为输入岁信号和输租出信号线轰，方框内叹写入该输怖入、输出编之间的传看递函数G(s精)。G(s)（2）方块衔图的连件接和等变效变换1）串联连铅接若干个桨环节串慈联连接段的总传炭递函数盾等于各喝环节传训递函数菜之积。G1(s)G3(s)G2(s)X1X2RCG(s)RCG(s)疤=G1(s)G2(s)僻G3(s)G(s)利=（2）方块图完的连接和过等效变换2）并联连亏接G3(s)

G1(s)G2(s)R(s店)C(s)++

G(s)

R(s订)C(s装)G(s秧)=摸G1(s)院+G2(s)轮+锡G3(s)若干个你环节串浊联连接午的总传劝递函数携等于各拣环节传递函熄数之和位。G(s)吸=（2）方块图刃的连接和洒等效变换3）反馈连截接G(s)H(s)R(s河)B(s台)C(s言)+-+E(s)H(s)卵=1时，单腐位反馈E(s)器=R(s燥)-B(或s)-句---偏差信痕号前向通灯道+反馈通庭道=闭环回单路开环传磨递函数G(s)徐H(s)蝴=前向通道慕传递函数G(s)少=H(s匆)=1时G(s)稼H(s)牛=G(s嫂)闭环传递袜函数=3）反馈连乏接负反馈王：正反馈卧：==4)引出点政和比较掀点和方殿块之间茶的移动例G1G2G3G4G5G6R(S稳)C(S)__+++计算（1）结构如动等效变换（2）梅逊径公式——从输入炎节点到币输出节咸点的前胡向通路亿（自身第不能有动重复的污路径）埋的总条成数。——从输入节雪点到输出茫节点的第历条钥前向通路障的传递函军数。——为特征式钥，由系统亚结构图中倍各回路传鉴递函数确市定：式中——所有单独奶回路传递婆函数之和吧；——所有存送在的两但个互不城接触的裙单独回路传扁递函数沿乘积之涨和；——所有存在尤的三个互寻不接触的此单独回路传如递函数旺乘积之松和。——为第春条前捧向通路叮特征式携的余因变子式，即在结野构图中咏，除去林与第科条榜前向通殊路接触急的回路后宁的跪值的剩仓余部分教。回路传递月函数是指鹿反馈回路巾的前向通肯路（道）和反馈通手路（道）须函数的乘面积，并且滔包含表示反馈极案性的正指、负号梁。3、典型环亮节的传递满函数搭及其方块位图1）放大龟（比例助）环节KR(s)C(s仇)K——常数，化称放大答系数或乖增益。2)积分环克节3)理想微随分环节s积分环行节具有袄记忆特陈性，可多用来改秘善系统尺的静态巡寿特性微分环节货反映变化阀趋势，可疗用来改善蓬系统的动垃态特性实际微组分环节实际上锦可以实卫现的微完分环节诞都具有厦一定的挖惯性，纷它的微沸分方程滤和传递沟函数分慢别是4）惯性环形节T—惯性环节乖时间常数5）二阶振筑荡环节6)纯滞后孤环节例3选择题1）系统抬的传递读函数取低决于（AB）。A系统结硬构B固有参尤数C输入量的仪形式D输出量摄的形式2)系统的传女递函数(ABC流).A是复变势量s的有利真退分式B只有自身纵结构和参正数有关C是单位脉捡冲响应的愈拉氏变换D可以反宏映零输免入下的驰动态特咬性ABC三、线性系储统的分奋析与设狂计基本调节菊规律及实锈现方法控制系帆统的一联阶瞬态简响应二阶瞬态徒响应频率特许性的基登本概念频率特蛙性的表板示方法调节器汪的特性羡对调节朵质量的锈影响二阶系岸统的设拴计方法（一）基本调全节规律方及实现丙方法调节器牲本身是哭一个带涌反馈的盖小系统杯，各种链调节规将律使通尽过改变发反馈环众节的特吊性来实输现的。为了将调测节器内部坝的反馈环捉节与室温话调节系统距的反馈环正节区分开阶来，将调咐节器内部壳的反馈环畏节称为调崭节器内反朽馈。1、基本调罩节规律设调节器乎的输入为霜，输出展为y。室温线宁性调节器侄的各种基费本规律见珍表3-1。2、调节滑器的内迁反馈实现调砍节器的阻各种调蛛节规律滑的主要迈方法是贼在调节忠器内部递采用反浇馈。内嫩反馈回房诚路中采冰用各种庙不同的笔环节，爷就可得搁到各种显不同的雪调节规淋律。〉KWR(s)+-图3-1调节器的声内反馈调节器的竹内反馈的洗基本原理〉K放大器是战一个比例冷环节，其象传递函数调节器的赏传递函数放大器纽奉的放大川倍数越挥大，则莲越小。调节器的喉内反馈的哀基本原理3、比例积租分（PI）调节绍器为实际稍的微分轧环节（二）控制系统却的一阶瞬培态响应1、数学模且型描述一阶丙系统动态裳特性的微烧分方程式达的一般标孟准形式是c(t)坦‑‑‑‑慕‑输出量;r(t队)‑‑絮‑‑‑输入量;T‑‑‑壁‑‑时间常宏数,表示系税统的惯粉性。一阶系统鞭的闭环传笨递函数为2、一阶习系统的饶单位阶涛跃响应2、一阶系测统的单位竿阶跃响应由r(t)辅=1(t猫)，R(s)动=1/s何,则系统剑过渡过竞程（即耳系统输器出）的紧拉氏变籍换式为=1代表稳辆态分量裹，孝代表瞬块态分量2、一阶系竟统的单位负阶跃响应显然，越一阶系勉统的单彩位阶跃泄响应曲旺线是一阅条由零肺开始，询按指数专规律单致调上升瞧的，最霉终趋于1的曲线族。响应亩曲线也胜是具有徐非振荡漂特征，铅故也称何为非周爸期响应。过渡过逆程时间=（3~4）T例由纯积分嚼环节经单半位反馈而变形成的闭薪环系统超垫调量为（快）（A）0（B）16.3感%（C）无超救量役（D）以上撞都对（三）二阶瞬态独响应凡可用二僻阶微分方很程描述的曾系统，称尼为二阶系森统。1、二阶赶系统的傲数学模静型（以兴室温自鸡动调节赌系统在当给定作蚕用下为木例）当给定岔作用为收阶跃输签入时，室系统的捧微分方盒程为：两边进行哪拉氏变换炮，得传递连函数为（蔬零初始条沙件）2、二阶系谅统的单位竹阶跃响应求(3-何1)的拉氏胀反变换甘，分三移种情况湿讨论。图3-2二阶系统刻的单位阶优跃响应通谦用曲线（1）过阻尼舌二阶系统银的阶跃响摸应(2)临界阻尼敏情况二阶系统兄的特征根映为两个相豆等的负实崭根，单位阶听跃响应赶表达式贷为：(3)欠阻尼（0＜列＜1）情况二阶系县统的特详征根为谨两个不琴相等的萄负实根单位阶葬跃响应碧表达式么为超调量炭，衰减闭比，峰桑值时间拘，过渡承过程时判间，静朝差，振成荡周期值变化(增大)对动态性揪能（克）的影响减小，减小例（四）频率特性储基本概念频率特氏性法是栽一种图各解分析催法，通过系拒统的频震率特性菜来分析稳系统性挂能的。巡寿不仅适扔用于线壤性定常谜系统，滚还适用元于纯滞鄙后环节蒸和部分乌非线性肤环节的贴分析。1、频率特性庸的定义：在正肠弦输入耗下，线匆性定常良系统输阅出的稳退态分量袋与输入荡的复数习比。2、幅频特睬性：稳态邀时，线饱性定常桨系统输鼓出与输锈入的幅香值比。3、相频特匹性：稳态时步，线性压定常系惩统输出谊信号与董输入信厦号的相吉位差。典型环节晚的频率特订性比例积分理想微分惯性一阶微分二阶振穷荡纯滞后(五)频率特演性表示欠方法频率特性柏可用图形愁表示，有捉对数坐标卧图、极坐鲜标图1、极坐单标图：又称却幅相频鸽率特性鼻曲线或椅幅相曲界线。当输入软信号的拣频率由陶变化时胀，相量榨的幅值拿和相位减也随之维作相应趟的变化糖，其端逼点在复换平面上意移动的蒙轨迹。图3-3为惯性环狭节的极坐种标图。1、极坐标犬图(图3-3)图3-3惯性环结节的极叶坐标图典型环节比例积分理想微分惯性一阶微妖分二阶振郑荡纯滞后2、对数脸坐标图又称对数粮频率特性衡曲线或伯垂德图，由顷对数幅频捉曲线和对各数相频曲读线组成。对数幅频悦曲线横坐令标频率镰按奋分度，哭单位为rad/刺s。纵坐标及按钉分度耳，单位为盖分贝[dB]。对数相坟频曲线的票纵坐标按现线性分度雁，单位为竟度（º）。图3-4为伯德图合的横坐标觉和肃的对应关差系。频率挽每变化令一倍，称珠为一个倍允频程；频绍率每变化闪十倍，称文为一个十尚倍频程。图3-4轴的对数颤分度典型环鹅节比例积分理想微分惯性一阶微率分二阶振煮荡纯滞后例(六)调节器的盘特性对奴调节质量鸽的影响调节系统获的调节规咏律是通过旗调节器来寇实现的，欺当调节对邀象、测量术变送元件刻和执行器国确定后，披调节系统姐的调节质搭量主要取季决于调节室器的特性调节器享的特性则取决于创它的特倡性参数召，即放衣大系数Kc、积分时间TI、微分渣时间TD。为了分析映这些参数锤对系统调毕节质量的痰影响，只棵需将不同悲的调节规牵律带入系鸡统的框图铁中，给出指过渡过程勒曲线，从权过渡过程惠曲线来分杠析Kc、TI、TD对调节质驼量的影响溉。图3-5室温调节峡系统的动伞态结构图(六)调节器晚的特性时对

调尘节质量弹的影响1、比例轻作用对借调节质旺量的影汪响（1）稳定捐程度：迷放大系瓶数Kc越大，司系统振养荡的越细剧烈，四可能不卸稳定。疼阻尼比厕变小，袖系统也匙就越不康稳定。调节器瞎放大系外数Kc对调节质刘量的影响贿见下表2、积分作参用对调节登质量的影仗响见表3-4表3-4积分时间蝴对调节过交程的影响积分时翼间调节披的过小鞭，积分瘦作用过皱强，可床能引起负系统的移等幅振伐荡，系隔统的稳块定程度坛降低。歼积分时类间选择绸的合适新时，可幅以减小蠢直至消矮除偏差糟。为了次保持系颂统的稳艰定程度害，可以屡减弱调钟节器的特比例作碧用。增加积分蜜作用以后晕要使系统恒稳定程度唐基本不变就，即衰减遣比基本相竹同，则要愁减小调节星器的放大氏系数，则梳最大偏差辆增大，上层升时间延祥长，振荡喜周期加长据，静差消拖除。3、微分屿作用对摸调节质继量的影丢响微分时给间大微辈分输出师部分衰烛减得慢据，微分益作用强伯。微分作用雹具有抑制武振荡的效炒果，适当递的增加微辩分作用，绑可以提高取系统的稳戒定性，又铅可减小被漆控量的波伏动幅度，兄并降低稳啄态误差。如果微鉴分作用叮加的过咸大，调始节器输更出剧烈尚变化，讽不仅不各能提高蒜系统的他稳定性得，反而挪会引起炒被控量慰大幅度滚的振荡者。（七）二阶系统哨的设计方王法系统的质定量指标与片调节器的婶特性和调面节对象特占性之间的在数量关系隆，根据一谦定的调节斧质量指标抛选用与调员节对象相兰匹配的调狂节器并给段出调节器哈参数的整耕定范围，惑即调节系摩统的工程候设计方法璃。以典型抽的二阶供系统为凉例。1、室温二阶暖系统的品卧质指标和凭设计方法当采用比盒例调节器舍并且只考州虑感温元白件的惯性敬（只考虑批加热器的域惯性）时疼，室温调躁节系统为季一个二阶碍系统，如依上图所示连。当0<ξ位<1时，分析系统趋质量指标朗与各环节脚参数的关幼系（1）最大偏容差当n=0时，目时有是第一个极辣值，即最稳大偏差（1）最大偏忧差根据的亮值凤得对于0<<1，对于0<钞<苏1，当徒和K增大时补均使ξ减小，因尽此，无论浊增大精还睁是K增大，覆均可使增大。（2）衰减黑比n在从0→1时，随着畅↑，ξ↓，且K↑,也使ξ↓，而ξ↓，使n↓。（3）过渡时代间随着胀↑，泽↑，且K↑,也使给↑。（4）静差汤（被控先量室温导在阶跃丝式干扰作至用下的肿静差）显然，随链着K↑，减小。参数只影响系签统的稳定祝性，随着的上升，运各项动帝态性能器指标均婶下降。开环放大怪系数K既影响动霸态有影响没静态性能粗指标，随丑着K的增大，获使动态性陡能指标下况降，静态坝性能指标极上升。合理的K的取值：在保证遇系统有一太定稳定程棉度的前提侧下，尽可抛能增大K，以减先小比例研调节系雅统的静绑差。调节系统年的稳定程仁度主要由侍衰减比n来决定，通常要求织衰减比为4~1资0，对应胁的要求衰减系彩数ξ为0.2边16~0.朱343。2、二阶设若计的推广煎使用当调节对疫象和测量脊感温元件粒均为一阶持惯性环节闸且感温元盟件的惯性陡比较大时龄，如采用涂比例积分甚调节器，召系统的动仰态结构图涝如下。恒值调节苏系统探，输出汽量室温咏对输入量坐干扰饲的传债递函数0<托<1由于系统枕中引入了兼积分作用桌，若要获杜得与比例蛋调节时相浪同的稳定屿程度，在做对象参数不变时，损系统得开环放坊大倍数K必须减谨小；则溉要求调正节器得骗放大系影数Kc相应的虫减小。按为了获脚得相同划的稳定妻程度，宴可使3、对象匆包含小田纯滞后为时的近耻似设计前面的才分析讨滤论中，酸都没有通考虑纯臣滞后对德调节质冒量的影约响。但蝇纯滞后助与对象刑的时间需常数相午比比较渴小时，汁可近似佩设计。考虑对象慈的纯滞后妇时，它的著传递函数魄为如果测量谢感温元件拢和加热器捏的惯性均矿可忽略时羞，采用比畏例调节器腾使可近似天为二阶系趴统设计。挎令例袍选择题1）一阶系统壳的单位阶素跃响应的动态凑过程（A）。A单调指落数上升芝，最终嘴趋于固壶定值；B正弦衰减群振荡过程矮；C等幅振荡直过程D振荡发出散过程勉。2）二阶欠阻尼蚂系统的单睡位阶跃响匪应的动态过引程（B）。A单调指依数上升圾，最终纱趋于固梯定值；B正弦衰减平振荡过程贼；C等幅振荡进过程D振荡发散拐过程。3)P料ID调节器中畅，积分控煎制的作用塌（AB）。ATI越大，拴积分控为制作用繁越小，性输出振狱荡减弱屡，动态旅偏差加辟大，控艇制过程涝长；BTI越小，敌积分控察制作用亲越大，闯输出振沸荡加剧岂，动态数偏差减支小，控群制过程蹄变短CTI越大，砍积分控坟制作用有越大，报输出振猫荡减弱争，动态称偏差加茂大，控梦制过程淹长；DTI越小，棚积分控渠制作用访越小，粪输出振陪荡减弱堆，动态昏偏差加目大，控删制过程肃长；4)二阶欠阻尼僻系统质量简指标与系炮统参数间贩的关系（AB确C）。A衰减系数两减小，最泄大偏差增粗大；B衰减系数史减小，衰倍减比减小银；C衰减系数名减小,调节时赠间增大轿；D衰减系慨数减小,静差增验大。5)二阶欠阻丸尼系统忽质量指振标与系总统参数炊间的关烫系（AB夏C困D）。A开环增郑益K增大，最侦大偏差增吵大；B开环增益K增大，衰是减比减小爸；C开环增益K增大,调节时间扁增大；D开环增翁益K增大,静差减小侵。K增大使得榆衰减系数训减小。四、控制系统肃的稳定性欧与对象的蚊调节性能稳定性捏的基本捡概念稳定性与床特征方程警根的关系代数稳定毕判据对象的调门节性能指运标稳定性嫁与特征栽方程根屑的关系系统的味特征根川全部具候有负实嚼部时，墙系统具放有稳定寸性；当特征根驻中有一个浆或一个以班上正实部疗根时，系倡统不稳定严；若特征根捕中具有一萄个或一个方以上零实踪蝶部根、而条其他的特土征根均具京有负实部愤时，系统含处于稳定宪和不稳定铜的临界状用态，为临湖界稳定。（三）代数稳缘瑞定判据代数稳吹定判据滚：劳斯判据蓄、赫尔维貌茨判据例劳斯判袖据，赫扫尔维茨轻判据3.稳定判配据的应陵用1.判别系总统的稳亮定性2.分析系统湾参数变化外对稳定性举的影响3.检验稳定腥裕度令s=z-礼σ(σ>挡0),将其代脑入系统浮特征方立程，可泰得关于z的多项思式，以殿判断系露统的相虚对稳定发性。（四）对象的调菊节性能指球标a)阶跃干扰裙作用下的申过渡过程b）阶跃给近定作用下垫的过渡过饮程（1）衰减比n用n可以判断警振荡是否钟衰减和衰址减程度。n>1时，系统谋稳定；n=1时，等幅杀振荡；n<1时，增夏幅振荡。通常取n=4~1穗0。表明调剩节作用能厦够很快克温服干扰，赌将被调参萌数的波动闭回复到允咐许的范围丹之内。（2）静差C(余差)过渡过程姿终了时，絮被调参数祥稳定在给杏定值附近膀，稳定值煌与给定值变之差为静屠差。=0时，为无架静差；顷≠0时，为坛有静差概。（3）超调店量（动庄差）M过渡过程桑中，被调丘参数相对拜于新稳态羽值的最大宁波动量（4）最大丛偏差A=M机+C被调参世数相对赔于给定丝式值的最士大偏差轮。若A过大，肢且偏离泳时间过烘长，系侄统离开妥指定的春工艺状榜态越远映，调节蜻品质越宫差。（5）振荡稍周期狼和振荡诵频率f相邻两耐个波峰国所经历捏的时间障为振荡燃周市期，其买倒数为刘振荡频忙率。（6）调节兴过程时堆间调节系积统受干团扰后，毁从被调山参数开去始波动分至达到捐新稳态贪之所经把历的时今间间隔院。梢越小越叠好，一留般希望五、掌握控制雹系统的误唯差分析误差及并稳态误造差系统类型心及误差度静态误差剃系数（一）误差及递稳态误奋差1.误差:被控量结的希望糖值和实患际值之讯差.即2、稳态皇误差：（二）增系统类犁型及误登差度1．系统类薯型设系统圈开环传谊递函数处为式中K——系统的芹开环增猴益；ν——系统中积膏分环节的骡个数。对应于ν=0，1，2的系统弹，分别厦称之为0型、Ⅰ型和Ⅱ型系统模。2、误差粪度被控量味稳态值滴的附近（或组）称为绑系统的误扇差度（带偶）。（三）气静态（樱稳态）笼误差系舟数p209表4-21.静态位置损误差系数2.静态速度宵误差系数3.静态加役速度误管差系数例题：求们稳态误差温度计转的传递孤函数为，用其嫁测量容依器内的写水温，1mi兆n才能显示聪出该温度容的98%的数值桶。若加溉热容器刚使水温野按10ºC/mi羽n的速度洋匀速上叮升，温沸度计的姨稳态指潮示误差低为（）。六、控制系息统的综翅合和校悬正校正的碌概念串联校正疑装置的形刚式及其特势性继电器调年节系统（索非线性系斩统）及校尚正位式恒速沉调节系统带校正灶装置的罪双位调核节系统带校正装谜置的位式贷恒速调节掩系统（一）叶校正的雕概念1、校正：在系统中阀加入一些燃其参数可享以根据需县要而改变驰的机构或静装置，使境系统整个提特性发生苏变化，从宣而满足给芬定的各摸项性能指少标。2、校正装册置：加入一些钳其参数可握以根据需慌要而改变械的机构或锐装置，这栽种附加装蠢置为校正错装置，也中称为补偿器。3、性能指暮标：时域性能荒指标：稳态误差弃，上升时锣间、峰值由时间、超业调量频域性跃能指标库：相位裕量勒，剪切频再率、谐振砌频率（二）串联校慨正装置把的形识式及其涨特性1、超前校驻正装置零、极丽点分布Bod纵e图频率特创性为：PD控制器指的传递荐函数为疑：是一种超镰前校正装央置。2、滞后断校正装俱置滞后校正呈装置的作盖用:低通滤波.能抑制噪孩声.改善稳势态性能.甚,抗噪声能膝力↑一般=10.为不使滞姜后相角影构响,一般取PI控制器的恨传递函数羽为：是一种滞上后校正装须置。PID控制器的胜传递函数逢为：兼有PI控制器和PD控制器的筒优点，是命一种滞后-超前校正哈装置。（三）鼓继电器社调节系和统（非师线性系候统）及典校正在自动调辈节系统中助有一个或毙一个以上寄元件具有闸继电型特杰性这称为冬继电器调维节系统。继电器则调节系杂统是一斤种根本宁非线性舟自动调毒节系统悠。许多继电绸器调节系误统，调节此过程会出练现自振荡肾。如果自奶振荡是正屈常工作情袭况，被调奶量的振幅杨要受到调收节精度要笨求的限制莫。由于继绿电器调开节系统湖的线性峰部分具段有低通喇滤波特对性，所串以提高疏自振荡套的频率稠，使振册幅较小径。为了限制唤自振荡的馆振幅（或分提高其频欧率），可有以利用校震正装置，颠如果系统莫中具有不凉灵敏取得芦元件的话浓，应用校谈正装置可袋以完全抑妖制自振荡喝。双位控俗制规律双位控落制规律实际的双村位控制特标性1、位式作恒速调莫节系统恒速调剂节不象研双位调软节那样值调节过啄猛，在私加、减构热量中工是恒速价地变化押的．所改以当室低温回到卡上、下桨限之间泛时，可赔能不会转超出这霉个区间织，而能茫稳定下渴来．这警就是所谎谓非周榜期的调节过年程，但省也可能铃经过2~3个周期即比稳定下来某．这是衰减论振荡，系埋统的静差客是由上、失下限间的采区域来决候定的．影响等速蒸调节品质睁的因素有途以下三点:1）与调披节器上御、下限份之间的塞区域有名关．当瓜上、下蚀限之间涝的区域逼越宽。轿系统的沈静态误庭差越大旗；但室直温不易盒起出这唉个区域气，因而服易于稳饭定。当召上、下硬限间的阔区域较宽窄，静黄差减小脚；过窄老时系统废不易稳方定。2）与执行络机构全程致时间有关冒。是指执辉行机构幅的位置必从零移泊至全行傻程所需纪时间，盾即调节悠阀从全通闭到全大开的时洒间．执霉行机构辰的全行于程时间越小，斜其调节绑的补偿岛速捎度就越搬大，抗嫁干扰能鱼力就强音，过渡固过程的烦时间可都缩短．但当补堆偿速度虫过快时术，恒速立调节系落统可能僵产生像自双位调念节那样责的不停重地振荡要．即电悬动阀一轻会全开委，一会锈全关，矿形成振罩荡．这巾在恒速班调节中愧是不允态许的。3）对象的课动态特性驾也是影响瓜调节品质底的重要因盖素．实践碧证明，当井对象特征患比、传送自系数以及导敏感元件听时间常数揭大时，易若使系统产墓生振荡。座动态偏差饺也会增大吓。2、带校正皮装置的双伴位调节系如统当采用双易位调节时首影响室温做调节品质甩的几个因交素如下：l）室温静对象一臂空调房奸间的特毙性参数τ、T、K对调节眯品质有抹影响。因存在着期对象的滞旱后时间τ，所以咐会使室迫温调节还品质恶忙化。当τ愈大时似，调节脏振幅即邮动态偏贫差增大肉。只有箭在理想画状态下饭，对象芦滞后等琴于零时河，室温惧波动的荷振幅才酷等于调距节器的软不灵敏肚区，但纸这在实梳际上是铅不可能甘的．而迅当τ增大时塑，调节而周期可惕加大，防这样就睁减少了闻振动次裕数，延臭长了使遮用寿命粥。对象的谢时间常螺数T越大时鲜，因室复温上升驳速度小欧，所以亭振幅可章减小．奔这对调哲节有利逐．且T大时可使幼调节周期拾加大，对唯减少磨损废也有利．当对象粮的传递吊系数大藏时，调蛙节过程粗的动差统和静差角均增大会，调节佣周期将窝缩短，卵振动次突数会增退加，寿辛命也会割缩短.2）调节睛器不灵稻敏区对握调节品都质的影惧响。调节器不择灵敏区增券加时动态真偏差增大搂，这是不野利的；但代不灵敏区替增加时，辰振动周期坛可加大，鸡对减少磨磨损有利。3）加热器丢的容量和餐室内热干胀扰对室温聋的影响。在一般设雅计中，还缓有所谓调独整用电加丧热器。此产种加热器幅是手动控纷制的，是惜用来外偿惹由于季节颂不同而引创起的建筑的物热损失漆的波动的筋．为了提键高调节精框度，把这病部分加热腹量不计算菊在控制用上加热量中倾，是非常傅必要的．楼同时，间燃歇运行为艳空调系统踏，在每次北启动初期善为了尽快惧上升到所霜需温度，峰也有必要烈设置这部朗分加热器和。4）敏感谋元件的臣时间常侨数及其边安装位阔置对室权温调节屈品质的麻影响。敏感元件旧存在着一艇定的热惯侍性，对调女节品质也科有直接的撕影响；同国时敏感元口件的安放替位置也直厦接影响着料调节品质粗。敏感元件哀的时间常四数越小对瞧调节品质沉越有利。由于锋敏感元扰件的热虹惯性，翅而不能汁及时的伙反映由筋于外界鼓干扰所鲜引起的胆室温变涨化，因艺此其热股惯性将轰使调节摇系统的嘱抗干扰宣性变坏马，调节苍时间加嘴长，动闹态偏差喊增加。伞因此，局在选择埋敏感元自件时，纠应按一粱般热惯限性、微奴惯性等花区别选梁用。敏感元