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第2章控制系统基本组成环节特性分析,被控对象特性及其对过渡过程的影响测量变送环节特性及其对过渡过程的影响执行器特性及其对过渡过程的影响控制规律及其对过渡过程的影响,2.1被控对象特性及其对过渡过程的影响,对象特性是指对象输入量与输出量之间的关系(数学模型),即对象受到输入作用后，被控变量是如何变化的、变化量为多少,输入量？,控制变量各种各样的干扰变量,由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道控制变量至被控变量的信号联系通道称控制通道干扰至被控变量的信号联系通道称干扰通道,对象输出为控制通道输出与各干扰通道输出之和,数学模型的表示方法：,参量模型：通过数学方程式表示,常用的描述形式：微分方程(组)*、传递函数*、频率特性等,参量模型的微分方程的一般表达式：,y(t)表示输出量，x(t)表示输入量，通常输出量的阶次不低与输入量的阶次(nm),当n=m时，称对象是正则的；当nm时，称对象是严格正则的；n0时，u(t)e(t)，很显然这种控制作用在实际应用中没有什么态大的意义根据这2个特点不难理解：微分作用不能作为一种单独的调节规律来使用，理想的PD作用不能直接使用；微分作用一般多用于对象时间常数较大的系统之中。,微分作用对过渡过程的影响,从图看出，微分时间太大及太小均不合适，应取适当的数值。由于增加微分作用，可以减小比例度，因而微分时间越大，余差也就越小。一般温度调节系统常需加微分作用，其他系统需要较少。有些系统由于反应太快，可加“反微分”，以降低系统的灵敏度。,微分作用的特点：对于有过渡滞后的对象，采用PD控制能明显改善过渡过程的品质；PD控制有超前作用Td，微分作用加强，系统稳定性提高，表现为：衰减比增大；过渡过程最大偏差减少emax；过渡时间tp；Td太大，微分作用太强，导致反应速度过快，引起系统振荡引入微分作用以后，不能消除余差，但余差会有所减少微分作用对纯滞后的对象不起作用。,微分作用对过渡过程的影响,微分作用适用于过渡滞后强的对象，如：温度对象(其他系统较少用)微分作用对高频噪声非常敏感，在流量控制系统总流量测量信号通常包含脉冲干扰，象这类对象一般不加微分作用。有些系统由于反应太快，可加“反微分”，以降低系统的灵敏度。现场控制系统中用比例微分作用的不多，较常见的是比例积分微分三作用控制规律（通常称为PID控制）。,比例积分微分控制PID,在工业生产中，常将比例、积分、微分三种作用规律结合起来，可以得到较为满意的控制质量，包括这三种控制规律的控制器称为比例积分微分三作用控制器，习惯上称为PID控制规律，其理想的输出与输入的关系为：,理想PID算法,实际PID算法,Ki积分增益，一般较大，III型模拟调节器约104105Kd微分增益，一般为510,PID控制的阶跃响应,常见对象特点及其常用调节器类型,液位滞后不大，一般控制要求不高，常用P或PI调节器；流量滞后很小，响应快，测量信号有脉动信号，常用PI调节器（一般不能加D
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