重科大热工自动控制双语课件第03章 热工对象动态特性和自动调节器

第三章热工对象动态特性和

自动调节器

TheDynamicCharacteristic

ofThermal

ObjectandRegulator

第一节

热工对象动态特性第二节

调节器的动态特性第三节

工业调节器调节规律的实现方法根据生产过程的要求，确定被调量和调节量；确定对象的动态特性；确定调节规律和调节参数；进行仿真试验；现场调试。研究和设计自动调节系统必须考虑的问题：第一节

热工对象动态特性

TheDynamicCharacteristic

ofThermalObject

1．调节对象被划分成若干个独立的调节区域，每一个调节作用只对一个被调量起作用。

2．具有多个被调量的调节对象有相应个数的调节作用，这些被调量互相之间保持一定的关系；或者通过共同的调节对象相互起影响，但不能独立调节，因而要采用所谓“综合调节”。一．具有一个被调量的对象二．具有几个被调量的调节对象1．有自平衡能力对象

•自平衡能力的概念

•作图：有自平衡能力对象的阶跃响应曲线三．热工对象的动态特性自平衡率(self-equlibriumcoefficient)ρ

式中

△μ0──阶跃输入量的幅值

ρ衡量了对象自平衡能力的大小。(2)

时间常数(timeconstant)Tc

输出量以曲线上的最大速度（即阶跃响应曲线上拐点q处的速度）变化，则从起始值至最终值所需的时间，就是对象的时间常数Tc

，

飞升速度

ε:

在单位阶跃扰动作用下，输出量的最大变化速度

•特征参数：

•无自平衡能力的概念•作图：无自平衡能力对象的阶跃响应曲线。2.

无自平衡能力的对象

(2)飞升速度（响应速度）ε

•特征参数：无自平衡能力对象一般可表示为：(1)迟延时间τ式中△μ0──阶跃输入量的幅值。

ε表示当输入信号为单位阶跃信号时，输出量的最大变化速度。第二节

调节器的动态特性

TheDynamicCharacteristicofRegulator一．

调节器的调节规律传递函数为：

式中：KP——比例放大系数，其倒数称为比例带

KI——积分放大系数

KD——微分放大系数

--比例放大系数(proportionalactionfactor)δ

--比例带(proportionalband)

举比例调节器（杠杆）调节水箱水位的实例二．三种基本调节作用分析1．比例调节作用（简称P作用）（Proportionalaction）动态方程为：传递函数为：动作快，对干扰能及时并有很强的抑制作用，但由于执行机构的位移μ与被调量的偏差e有一一对应关系，所以调节的结果是被调量存在着静态偏差。比例调节作用的特点:动态方程为：或2．积分调节作用（简称Ⅰ作用）(Integralaction)传递函数为：动态方程为：比例积分调节器调节水箱水位的实例

积分调节作用的特点：优点是能消除静态偏差。但由于积分调节作用是随时间而逐渐增强的，与比例调节作用相比较过于迟缓，所以在改善静态品质的同时却恶化了动态品质，使过渡过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定。3．微分调节作用（简称D作用）(Derivativeaction)传递函数为：具有超前的调节作用；只有单纯微分调节作用的调节器在工业上是不能使用的，微分调节作用只能作为工业调节器调节作用的一个组成部分。微分调节作用的特点：4．不同类调节器的调节品质比较（2）I调节器，具有比P调节器更大的超调量，因为积分特性是缓慢作用的，但它没有静态误差。（3）PI调节器，综合了P调节器和I调节器两者的性质。它的超调量及调节时间与P调节器差不多，但没有静态误差。（4）PD调节器，具有较上述（1）至（3）调节器为小的超调量；还存在一个静态误差，比P调节器小。（5）PID调节器综合了PI和PD调节器的特点，它具有比PD调节还要小的超调量，积分作用消除了静态误差，但由于积分作用的引入，调节时间比PD调节器要长。

（1）P调节器，有一个相对较大的超调量C(t)max/k，有较长的调节时间t3%，存在一个静态误差。第三节

工业调节器调节规律的实现方法

TheRegulationLawandTheRealizationMethodsforIndustrialRegulator调节器的传递函数：目前工业调节器可分为模拟式调节器和数字式调节器两大类。一．模拟式调节器调节规律的实现方法1．反馈原理则可得调节器传递函数：

该式表示了一个PI调节规律，其比例放大系数为：（1）若采用惯性环节反馈，其传递函数为:因