暖通空调之自动控制ppt课件.ppt

注册公用设备工程师 〔暖通空调〕自动控制考试根本情况n共9道题，18分大纲要求大纲要求n自自动控制与自控制与自动控制系控制系统的普通概念的普通概念n控制系控制系统数学模型数学模型n线性系性系统的分析与的分析与设计 n控制系控制系统的的稳定性与定性与对象的象的调理性能理性能n掌握控制系掌握控制系统的的误差分析差分析 n 控制系控制系统的的综合和校正合和校正 一、自动控制与自动控制系统的普通概念n“控制工程〞根本含控制工程〞根本含义义n信息的信息的传传送送n反响及反响控制反响及反响控制n开开环环及及闭环闭环控制系控制系统统构成构成n控制系控制系统统的分的分类类及根本要求及根本要求1、“控制工程〞根本含义n〔〔1 1〕控制工程：是一〕控制工程：是一门研研讨““控制控制论〞〞在工程中运用的科学在工程中运用的科学 n〔〔2 2〕自〕自动控制：在没有人的直接参与控制：在没有人的直接参与的条件下，利用控制器使被控的条件下，利用控制器使被控对象〔如象〔如机器、机器、设备或消或消费过程〕的某些物理量程〕的某些物理量〔或任〔或任务形状〕能自形状〕能自动地按照地按照预定的定的规律律变化〔或运化〔或运转〕。

〕例例1 1任务原理：任务原理： 温度传感器不断丈量交换器温度传感器不断丈量交换器出口处的实践水温，并在温度控制出口处的实践水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，假设低于器中与给定温度相比较，假设低于给定温度，其偏向值使蒸汽阀门开给定温度，其偏向值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏向为零假热水温度升高，直至偏向为零假设由于某种缘由，冷水流量加大，设由于某种缘由，冷水流量加大，那么流量值由流量计测得，经过温那么流量值由流量计测得，经过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量添度控制器，开大阀门，使蒸汽量添加，提早进展控制，实现按冷水流加，提早进展控制，实现按冷水流量进展顺馈补偿，保证热交换器出量进展顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的动摇口的水温不发生大的动摇 被控对象，传感器，调理器，执行器，被控被控对象，传感器，调理器，执行器，被控量，给定值，主反响，偏向，扰动量，给定值，主反响，偏向，扰动自动控制，控制系统，反响，反响控制自动控制，控制系统，反响，反响控制开环控制，前馈控制，闭环控制，优缺陷开环控制，前馈控制，闭环控制，优缺陷自动控制系统的组成自动控制系统的组成信息的传送信息的传送控制系统的分类及根本要求〔1〕分类Ø从系统构造特点上，分为开环控制系统和闭环从系统构造特点上，分为开环控制系统和闭环控制系统控制系统 Ø按照分析和设计的方法，通常可分为线性和非按照分析和设计的方法，通常可分为线性和非线性，时变和非时变系统线性，时变和非时变系统 Ø按照系统参考输入信号变化规律，分为恒值控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。

制系统和随动控制系统 Ø按照系统内部传输信号的性质，分为延续控制按照系统内部传输信号的性质，分为延续控制系统和离散控制系统系统和离散控制系统 〔〔2〕空调自动调理系统的分类〕空调自动调理系统的分类按被调参数的给定值不同可以分为：按被调参数的给定值不同可以分为：恒值〔定值〕调理系统：恒值控制系统的参考输入为常恒值〔定值〕调理系统：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减弱各种扰动对被控制量的影响，又称为动的消除或减弱各种扰动对被控制量的影响，又称为自镇定系统自镇定系统随动调理系统：随动控制系统得参考输入是一个变化的随动调理系统：随动控制系统得参考输入是一个变化的量，普通是随机的要求系统的被控量能快速、准确量，普通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地跟随参考输入信号的变化而变化 〔〔2〕空调自动调理系统的分类〕空调自动调理系统的分类Ø程序调理系统：系统中的给定值是按一定的程序调理系统：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空调中的人工气候室Ø计算机最正确控制系统：利用计算机控制使计算机最正确控制系统：利用计算机控制使系统到达最正确控制最正确是指空调系统系统到达最正确控制最正确是指空调系统实现给定的评价函数〔性能目的〕为最正确，实现给定的评价函数〔性能目的〕为最正确，既能好最小的控制既能好最小的控制〔〔3〕根本要求〕根本要求 Ø稳定性：稳定性是保证控制系统正稳定性：稳定性是保证控制系统正常任务的先决条件如稳定的恒值控常任务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向制系统，被控量偏离期望的初始偏向应随时间的增长逐渐减小并趋于零应随时间的增长逐渐减小并趋于零 Ø平稳性：假设控制过程中出现被控平稳性：假设控制过程中出现被控量围绕给定值的摆动或称振荡，振荡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的幅值和频率都不能过大〔〔3〕根本要求〕根本要求Ø快速性：控制过程的总体调理时间快速性：控制过程的总体调理时间应有所限制，应尽快进入稳定形状应有所限制，应尽快进入稳定形状。

Ø准确性〔准确性〕：控制系统进入准确性〔准确性〕：控制系统进入稳定形状后，系统的期望输出与实践稳定形状后，系统的期望输出与实践输出之间的差值，差值越小准确性越输出之间的差值，差值越小准确性越好是系统的稳态性能是系统的稳态性能 例1 反响的概念、反响控制n反响——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响n反响控制的本质：按偏向控制例2选择题1〕开环控制系统的输出〔B D 〕A 参与系统的反响调理 C 到输入有反响通道 B不参与系统的反响调理 D到输入无反响通道 2)闭环控制系统的输出〔A C 〕A 参与系统的反响调理 C 到输入有反响通道 B不参与系统的反响调理 D到输入无反响通道3)前馈控制系统是〔 B C 〕 A 闭环控制系统 C 按干扰信号进展补偿的系统 B开环控制系统 D能抑制不可丈量的扰动的系统例2选择题4)控制系统根本性能的要求〔A B C D〕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〕按控制信号的方式控制系统可分为〔CD〕。

A 线性控制系统 C延续控制系统 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调理器 C 执行器 D丈量变送器以下各式是描画系统的微分方程，其中，以下各式是描画系统的微分方程，其中，r(t)为输入变量，为输入变量，c〔〔t〕为输出量〕为输出量 二、控制系统数学模型二、控制系统数学模型n 控制系统各环节的特性n控制系统微分方程的拟定与求解n拉普拉斯变换与反变换n传送函数及其方块图被控对象的特性被控对象的特性 n对象的自平衡是指当干扰不大或负荷变对象的自平衡是指当干扰不大或负荷变化不大时，即使没有调理作用，被调理化不大时，即使没有调理作用，被调理参数变化到某个新的稳定值，从而恢复参数变化到某个新的稳定值，从而恢复平衡形状对象到达自平衡所阅历的过平衡形状对象到达自平衡所阅历的过程叫做自平衡过程有自平衡才干的被程叫做自平衡过程有自平衡才干的被控对象输出重新稳定，无自平衡才干的控对象输出重新稳定，无自平衡才干的被控对象输出不断添加，无法稳定被控对象输出不断添加，无法稳定 以下图所示为室温自动调理系统，以下图所示为室温自动调理系统，不思索室温控制对象的滞后。

不思索室温控制对象的滞后被控对象：被控对象：n干扰通道的增量微分方程式为干扰通道的增量微分方程式为 调理通道的增量微分方程式为调理通道的增量微分方程式为 温度对象的增量微分方程温度对象的增量微分方程n假定送风温度稳定，即假定送风温度稳定，即 n 为阶跃信号，那么为阶跃信号，那么n 由于实践的房间对象存在着传送滞后由于实践的房间对象存在着传送滞后被控对象的特性参数被控对象的特性参数Ø放大系数放大系数K K：被控对象输出量的增量的稳态值：被控对象输出量的增量的稳态值与输入量的增量的比值与输入量的增量的比值 Ø是被控对象的静态特性参数，决议输入信号对是被控对象的静态特性参数，决议输入信号对稳定值的影响稳定值的影响 Ø放大系数越大，被控量对输入量的变化越灵敏，放大系数越大，被控量对输入量的变化越灵敏，稳定性差；放大系数越小，对象控制灵敏度差稳定性差；放大系数越小，对象控制灵敏度差，但稳定性好。

但稳定性好被控对象的特性参数被控对象的特性参数Ø时间常数时间常数T T：为对象在阶跃扰动作用下，被控量：为对象在阶跃扰动作用下，被控量以初始最大速度变化到稳态之所需的时间以初始最大速度变化到稳态之所需的时间Ø如〔如〔2 2〕中的〕中的T1 T1 Ø因此时间常数反映了被控对象在阶跃扰动作用因此时间常数反映了被控对象在阶跃扰动作用下到达新稳定值的快慢，表示被控对象惯性大下到达新稳定值的快慢，表示被控对象惯性大小的常数，时间常数大，惯性大小的常数，时间常数大，惯性大Ø时间常数大，被控对象惯性大，被控量变化速时间常数大，被控对象惯性大，被控量变化速度慢，控制较平稳；时间常数小，惯性小，被度慢，控制较平稳；时间常数小，惯性小，被控量变化速度快，不易控制控量变化速度快，不易控制 被控对象的特性参数被控对象的特性参数Ø滞后时间滞后时间  Ø被控对象的被控量的变化落后于干扰的景象为滞后被控对象的被控量的变化落后于干扰的景象为滞后滞后分纯滞后和过渡滞后滞后分纯滞后和过渡滞后Ø纯滞后：又称传送滞后，由于物料量或能量的传送纯滞后：又称传送滞后，由于物料量或能量的传送过程需求一定的时间而呵斥的如〔过程需求一定的时间而呵斥的。

如〔3〕中的〕中的Ø过渡滞后：又称容量滞后对象的容量系数和阻力过渡滞后：又称容量滞后对象的容量系数和阻力越大，容量的个数越多，那么过渡滞后时间越长，越大，容量的个数越多，那么过渡滞后时间越长，过渡过程就越慢过渡过程就越慢Ø实践对象中，纯滞后和过渡滞后很难严厉区别，故实践对象中，纯滞后和过渡滞后很难严厉区别，故统称为滞后时间统称为滞后时间Ø滞后的存在不利于控制，因此在设计和安装控制系滞后的存在不利于控制，因此在设计和安装控制系统时，应尽量把滞后调到最小统时，应尽量把滞后调到最小调理器的特性调理器的特性线性控制规律的微分方程：线性控制规律的微分方程：Ø比例比例规律律 ：：Ø比例比例积分分规律律 ：：Ø比例比例积分微分分微分规律律 ：：ØP——P——调理器的理器的输出信号；出信号；Øe——e——调理理器器的的输入入信信号号，，即即被被控控量量的的丈丈量量值与与给定定值之差，偏向；之差，偏向； Ø ——积分分时间，，分分〔〔minmin〕〕；； ——微微分分时间，分〔，分〔minmin〕；〕； — —调理器的放大系数理器的放大系数非线性控制规律的微分方程：非线性控制规律的微分方程：n双位调理规律双位调理规律系统各环节微分方程式的方式为：n被控对象：被控对象：n n温度传感器：温度传感器：n调理器〔包括比较元件〕：调理器〔包括比较元件〕：n n执行器执行器 =K3 P以室温作为系统输出的微分方程式在在恒恒值值调调理理系系统统中中，，给给定定值值是是不不变变的的，，被被控控量量的的变化来源于外界干扰，选干扰作用为输入量。

变化来源于外界干扰，选干扰作用为输入量系统在给定作用下的微分方程式：系统在给定作用下的微分方程式：系统在干扰作用下的微分方程式：系统在干扰作用下的微分方程式： 系统微分方程的求解系统微分方程的求解 n系统的微分方程为二阶线性常系数微分系统的微分方程为二阶线性常系数微分方程，其解为齐次方程的通解和非齐次方程，其解为齐次方程的通解和非齐次方程的特解之和方程的特解之和n当系统中各个参数确定后，微分方程中当系统中各个参数确定后，微分方程中的各个系数就可确定，这时可根据系统的各个系数就可确定，这时可根据系统方程来详细求解方程来详细求解n需回想高等数学中二阶常系数微分方程需回想高等数学中二阶常系数微分方程的求取方法特征根不同时，解的方式的求取方法特征根不同时，解的方式不同拉普拉斯变换与反变换拉普拉斯变换与反变换1、拉普拉斯变换、拉普拉斯变换〔〔1 1〕〕定定义 ：：函函数数f(t)f(t)，，t t为实变量量如如线性性积分分 〔〔 s s为 复复 变 量量δ+jωδ+jω〕〕存存在在，，那那么么称称其其为函函数数f(t) f(t) 的的拉拉普普拉拉斯斯变换，，简称称拉拉氏氏变换。

变换后后得得到到的的新新函函数数应是复是复变量量s s的函数，的函数，记作作F(s)F(s)或或L[f(t)]L[f(t)]即即称称F(s)F(s)为f(t)f(t)的的变换函函数数或或象象函函数数，，而而f(t)f(t)为F(s)F(s)的原函数的原函数〔2〕常用拉氏变换定理 n1〕线性定理〕线性定理 n2〕微分定理〕微分定理n3〕积分定理〕积分定理n4〕时滞定理〕时滞定理 n5〕初值定理〕初值定理n6〕终值定理〕终值定理 n7〕实域中的位移定理或滞后定理〕实域中的位移定理或滞后定理n8)复域中的位移定理复域中的位移定理2、拉普拉斯反变换、拉普拉斯反变换 〔1〕定义 〔〔2 2〕计算〕计算 1 1〕〕A(s)=0A(s)=0无重根无重根 2〕〕A(s)=0有重根有重根 重根部分的各项系数重根部分的各项系数求反变换即得f(t)3、常用函数的拉氏变换表、常用函数的拉氏变换表n见见p175表表4-1例例                         的原函数为的原函数为 传送函数及其方块图传送函数及其方块图n1、传送函数、传送函数n〔〔1〕〕定定义义：：零零初初始始条条件件下下，，线线性性定定常常系系统统输输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。

出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比n设线性定常系统的微分方程为设线性定常系统的微分方程为1、传送函数设初始值为零，对上式两端进展拉氏变换，得设初始值为零，对上式两端进展拉氏变换，得 那么系统传送函数那么系统传送函数2、方块图、方块图 n〔〔1 1〕概念：方块图即系统方块图，也称〕概念：方块图即系统方块图，也称为系统动态构造图，是系统中每个环节为系统动态构造图，是系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示方块图的功能和信号流向的图解表示方块图阐明了系统中各种环节间的相互关系阐明了系统中各种环节间的相互关系其组成如下所示：其组成如下所示： n1 1〕信号线：表示信号输入、输出通道，〕信号线：表示信号输入、输出通道，箭头代表信号传送方向；箭头代表信号传送方向；2〕综合点〔比较点〕 n也也称称相相加加点点，，表表示示几几个个信信号号相相加加减减，，叉叉圈圈符符号的输出量为诸信号的代数和；号的输出量为诸信号的代数和；±       3〕引出点：表示同一信号传送到几个地方〕引出点：表示同一信号传送到几个地方 4〕传送方框 n方方框框两两侧侧应应为为输输入入信信号号和和输输出出信信号号线线，，方方框框内写入该输入、输出之间的传送函数内写入该输入、输出之间的传送函数G(s)。

G(s)〔2〕方块图的衔接和等效变换n1〕串联衔接n假设干个环节串联衔接的总传送函数等于各环节传送函数之积G1(s)G3(s)G2(s)X X1 1 X2 X2 R R C C G(s)R R C C G(s) = G1(s)G2(s)G3(s) G(s) = G1(s)G2(s)G3(s) G(s)= 〔2〕方块图的衔接和等效变换n2〕并联衔接G3(s) G1(s)G2(s)R(sR(s) ) C(sC(s) ) + + + + G(s) R(sR(s) ) C(sC(s) ) G(s) = G1(s) + G2(s) + G3(s) G(s) = G1(s) + G2(s) + G3(s) 假设干个环节串联衔接的总传送函数等于各环节假设干个环节串联衔接的总传送函数等于各环节传送函数之和传送函数之和G(s)= G(s)= 〔2〕方块图的衔接和等效变换n3〕反响衔接G(s)H(s)R(s)R(s)B(s)B(s)C(s)C(s)+ + - - + + E(s)E(s) H(s)=1 H(s)=1时，单位反响时，单位反响 E(s)=R(s)-B(s) ---- 偏向信号偏向信号 前向通道前向通道 + + 反响通道反响通道 = = 闭环回路闭环回路 开环传送函数开环传送函数 G(s)H(s) = G(s)H(s) = 前向通道传送函数前向通道传送函数 G(s) = G(s) = H(s)=1H(s)=1时时 G(s)H(s)=G(s) 闭环传送函数闭环传送函数 =3〕反响衔接n负反响：负反响：n正反响：正反响：==4)引出点和比较点和方块之间的挪动例G1G2G3G4G5G6R(S) C(S) _ _ + + + 计算n〔〔1〕构造如等效变换〕构造如等效变换n〔〔2〕梅逊公式〕梅逊公式 —— ——从从输输入入节节点到点到输输出出节节点的前向通路点的前向通路〔 〔本身不能本身不能有反复的途径有反复的途径〕 〕的的总总条数。

条数 —— ——从从输输入入节节点到点到输输出出节节点的第点的第 条前向通路条前向通路的的传传送函数 —— ——为为特征式，由系特征式，由系统统构造构造图图中各回路中各回路传传送函数送函数确定：确定：式中式中 —— ——一切一切单单独回路独回路传传送函数之和；送函数之和； —— ——一切存在的两个互不接触的一切存在的两个互不接触的单单独独回路回路传传送函数乘送函数乘积积之和；之和； —— ——一切存在的三个互不接触的一切存在的三个互不接触的单单独独回路回路传传送函数乘送函数乘积积之和 —— ——为为第第 条前向通路特征式的余因子式，条前向通路特征式的余因子式，即在构造即在构造图图中，除去与第中，除去与第 条前向通路接触的条前向通路接触的回路后的回路后的 值值的剩余部分的剩余部分回路回路传传送函数是指反响回路的前向通路送函数是指反响回路的前向通路〔 〔道道〕 〕和反响通路和反响通路〔 〔道道〕 〕函数的乘函数的乘积积，并且包含表示，并且包含表示反响极性的正、反响极性的正、负负号。

号 3、典型环节的传送函数 及其方块图n1〕放大〔比例〕环节KR(s) C(s) K——常数，称放大系数或增益常数，称放大系数或增益2)积分环节 3)3)理想微分环节理想微分环节 s积分环节具有记忆特性，可用来改善系统的静态特性积分环节具有记忆特性，可用来改善系统的静态特性微分环节反映变化趋势，可用来改善系统的动态特性微分环节反映变化趋势，可用来改善系统的动态特性实践微分环节实践微分环节n实践上可以实现的微分环节都具有一定的惯性，它的微分方程和传送函数分别是4〕惯性环节〕惯性环节 T—惯惯性性环节时间环节时间常数常数5 5〕二阶振荡环节〕二阶振荡环节 6)纯滞后环节纯滞后环节 例3选择题1〕系统的传送函数取决于〔〕系统的传送函数取决于〔AB〕A 系统构造系统构造           B固有参数固有参数  C 输入量的方式输入量的方式    D输出量的方式输出量的方式2)系统的传送函数系统的传送函数(ABC     ).A 是复变量是复变量s的有利真分式的有利真分式B 只需本身构造和参数有关只需本身构造和参数有关C 是单位脉冲呼应的拉氏变换是单位脉冲呼应的拉氏变换D可以反映零输入下的动态特性可以反映零输入下的动态特性ABC三、线性系统的分析与设计三、线性系统的分析与设计n根本调理规律及实现方法根本调理规律及实现方法n控制系统的一阶瞬态呼应控制系统的一阶瞬态呼应n二阶瞬态呼应二阶瞬态呼应n频率特性的根本概念频率特性的根本概念n频率特性的表示方法频率特性的表示方法n调理器的特性对调理质量的影响调理器的特性对调理质量的影响n二阶系统的设计方法二阶系统的设计方法〔一〕根本调理规律及实现方法〔一〕根本调理规律及实现方法n调理器本身是一个带反响的小系统，各调理器本身是一个带反响的小系统，各种调理规律使经过改动反响环节的特性种调理规律使经过改动反响环节的特性来实现的。

来实现的n为了将调理器内部的反响环节与室温调为了将调理器内部的反响环节与室温调理系统的反响环节区分开来，将调理器理系统的反响环节区分开来，将调理器内部的反响环节称为调理器内反响内部的反响环节称为调理器内反响1、根本调理规律设调理器的输入为 ，输出为y 室温线性调理器的各种根本规律见表3-12、调理器的内反响n实现调理器的各种调理规律的主要方法实现调理器的各种调理规律的主要方法是在调理器内部采用反响内反响回路是在调理器内部采用反响内反响回路中采用各种不同的环节，就可得到各种中采用各种不同的环节，就可得到各种不同的调理规律不同的调理规律〉〉KWR(s)+-图图3-1调理器的内反响调理器的内反响调理器的内反响的根本原理调理器的内反响的根本原理〉〉K放大器是一个比例环节，其传送函数放大器是一个比例环节，其传送函数 调理器的传送函数调理器的传送函数放大器的放大倍数越大，那么放大器的放大倍数越大，那么      越小调理器的内反响的根本原理3、比例积分〔PI〕调理器为实践的微分环节为实践的微分环节〔二〕控制系统的一阶瞬态呼应〔二〕控制系统的一阶瞬态呼应n1、数学模型、数学模型n描描画画一一阶阶系系统统动动态态特特性性的的微微分分方方程程式式的的普通规范方式是普通规范方式是c(t)‑‑‑‑‑输输出量出量; r(t)‑‑‑‑‑输输入量入量; T‑‑‑‑‑时间时间常数常数,表示系表示系统统的的惯惯性。

性 一阶系统的闭环传送函数为 2、一阶系统的单位阶跃呼应、一阶系统的单位阶跃呼应  2、一阶系统的单位阶跃呼应、一阶系统的单位阶跃呼应 n由由r(t)=1(t)，，R(s)=1/s,那那么么系系统统过过渡渡过过程程〔〔即即系统输出〕的拉氏变换式为系统输出〕的拉氏变换式为 =1代表稳态分量，代表稳态分量， 代表瞬态分量代表瞬态分量 2、一阶系统的单位阶跃呼应、一阶系统的单位阶跃呼应 n显显然然，，一一阶阶系系统统的的单单位位阶阶跃跃呼呼应应曲曲线线是是一一条条由由零零开开场场，，按按指指数数规规律律单单调调上上升升的的，，最最终终趋趋于于1的的曲曲线线呼呼应应曲曲线线也也是是具具有有非非振荡特征，故也称为非周期呼应振荡特征，故也称为非周期呼应过渡过程时间过渡过程时间 = =〔〔3~43~4〕〕T T 例n由由纯积分分环节经单位反响而构成的位反响而构成的闭环系系统超超调量量为〔〔 〕〕n  〔〔A〕〕0      〔〔B〕〕16.3%      n〔〔C〕无超量〕无超量      〔〔D〕以上都〕以上都对〔三〕 二阶瞬态呼应凡可用二阶微分方程描画的系统，称为二阶系凡可用二阶微分方程描画的系统，称为二阶系统。

统1 1、二阶系统的数学模型〔以室温自动调理系、二阶系统的数学模型〔以室温自动调理系统在给定作用下为例〕统在给定作用下为例〕当给定作用为阶跃输入时，系统的微分方程为：两边进展拉氏变换，得传送函数为〔零初始条件〕2、二阶系统的单位阶跃呼应求(3-1)的拉氏反变换，分三种情况讨论n图图3-2          二阶系统的单位阶跃呼应通用曲线二阶系统的单位阶跃呼应通用曲线 〔1〕过阻尼二阶系统的阶跃呼应(2)临界阻尼情况n二阶系统的特征根为两个相等的负实根，n单位阶跃呼应表达式为： n  (3)欠阻尼〔0＜ ＜1〕情况二阶系统的特征根为两个不相等的负实根单位阶跃呼应表达式为 超调量，衰减比，峰值时间，过渡过程时间，静差，振荡周期超调量，衰减比，峰值时间，过渡过程时间，静差，振荡周期值变化化(增大增大)对动态性能〔性能〔 〕的影响〕的影响减小，减小， 减小减小例例〔四〕频率特性根本概念n频频率率特特性性法法是是一一种种图图解解分分析析法法，，经经过过系系统统的的频频率率特特性性来来分分析析系系统统性性能能的的不不仅仅适适用用于于线线性性定定常常系系统统，，还还适适用用于于纯纯滞滞后后环环节节和和部部分分非非线线性性环环节的分析。

节的分析n1、、频频率率特特性性的的定定义义：：在在正正弦弦输输入入下下，，线线性性定定常系统输出的稳态分量与输入的复数比常系统输出的稳态分量与输入的复数比n2、、幅幅频频特特性性：：稳稳态态时时，，线线性性定定常常系系统统输输出出与与输入的幅值比输入的幅值比n3、、相相频频特特性性：：稳稳态态时时，，线线性性定定常常系系统统输输出出信信号与输入信号的相位差号与输入信号的相位差 典型环节的频率特性n比例比例n积分积分n理想微分理想微分n惯性惯性n一阶微分一阶微分n二阶振荡二阶振荡n纯滞后纯滞后(五五)频率特性表示方法频率特性表示方法n频率特性可用图形表示，有对数坐标图、极坐频率特性可用图形表示，有对数坐标图、极坐标图标图 n1 1、极坐标图：又称幅相频率特性曲线或幅相、极坐标图：又称幅相频率特性曲线或幅相曲线当输入信号的频率由变化时，相量的幅曲线当输入信号的频率由变化时，相量的幅值和相位也随之作相应的变化，其端点在复平值和相位也随之作相应的变化，其端点在复平面上挪动的轨迹图面上挪动的轨迹图3-33-3为惯性环节的极坐标为惯性环节的极坐标图1 1、极坐标图、极坐标图( (图图3-3)3-3)图图3-3 惯性环节的极坐标图惯性环节的极坐标图典型环节n比例比例n积分积分n理想微分理想微分n惯性惯性n一阶微分一阶微分n二阶振荡二阶振荡n纯滞后纯滞后2 2、对数坐标图、对数坐标图n又称又称对数数频率特性曲率特性曲线或伯德或伯德图，由，由对数幅数幅频曲曲线和和对数相数相频曲曲线组成。

成n对数幅数幅频曲曲线横坐横坐标频率率 按按 分度，分度，单位位为rad/srad/s纵坐坐标按按 分度，分度，单位位为分分贝[dB][dB]对数相数相频曲曲线的的纵坐坐标按按线性分性分度，度，单位位为度〔度〔º º〕n图3-43-4为伯德伯德图的横坐的横坐标 和和 的的对应关系频率率 每每变化一倍，称化一倍，称为一个倍一个倍频程；程；频率每率每变化十倍，称化十倍，称为一个十倍一个十倍频程n 图3-4 轴的对数分度典型环节n比例比例n积分积分n理想微分理想微分n惯性惯性n一阶微分一阶微分n二阶振荡二阶振荡n纯滞后纯滞后例(六)调理器的特性对调理质量的影响 Ø调理系统的调理规律是经过调理器来实现的，调理系统的调理规律是经过调理器来实现的，当调理对象、丈量变送元件和执行器确定后，当调理对象、丈量变送元件和执行器确定后，调理系统的调理质量主要取决于调理器的特性调理系统的调理质量主要取决于调理器的特性Ø调理器的特性取决于它的特性参数，即放大系调理器的特性取决于它的特性参数，即放大系数数 Kc、、 积分时间积分时间TI、微分时间、微分时间TD。

Ø为了分析这些参数对系统调理质量的影响，只为了分析这些参数对系统调理质量的影响，只需将不同的调理规律带入系统的框图中，给出需将不同的调理规律带入系统的框图中，给出过渡过程曲线，从过渡过程曲线来分析过渡过程曲线，从过渡过程曲线来分析Kc、、 TI、、 TD对调理质量的影响对调理质量的影响 图图3-5       室温调理系统的动态构造图室温调理系统的动态构造图(六)调理器的特性对调理质量的影响1、比例作用对调理质量的影响、比例作用对调理质量的影响〔〔1〕稳定程度：放大系数〕稳定程度：放大系数Kc越大，系统振荡越大，系统振荡的越猛烈，能够不稳定阻尼比变小，系统也的越猛烈，能够不稳定阻尼比变小，系统也就越不稳定就越不稳定调理器放大系数调理器放大系数Kc对调理质量的影响见下表对调理质量的影响见下表2、积分作用对调理质量的影响见表3-4n表3-4 积分时间对调理过程的影响Ø积积分分时时间间调调理理的的过过小小，，积积分分作作用用过过强强，，能能够够引引起起系系统统的的等等幅幅振振荡荡，，系系统统的的稳稳定定程程度度降降低低积积分分时时间间选选择择的的适适宜宜时时，，可可以以减减小小直直至至消消除除偏偏向向。

为为了了坚坚持持系系统统的的稳定程度，可以减弱调理器的比例作用稳定程度，可以减弱调理器的比例作用Ø添添加加积积分分作作用用以以后后要要使使系系统统稳稳定定程程度度根根本本不不变变，，即即衰衰减减比比根根本本一一样样，，那那么么要要减减小小调调理理器器的的放放大大系系数数，，那那么么最最大大偏偏向向增增大大，，上上升升时时间间延延伸伸，，振振荡荡周周期期加加长长，，静静差消除3、微分作用对调理质量的影响n微微分分时时间间大大微微分分输输出出部部分分衰衰减减得得慢慢，，微微分分作作用用强强微微分分作作器器具具有有抑抑制制振振荡荡的的效效果果，，适适当当的的添添加加微微分分作作用用，，可可以以提提高高系系统统的的稳稳定定性性，，又又可可减减小小被被控控量量的的动动摇摇幅幅度度，，并并降降低低稳稳态态误误差差假假设设微微分分作作用用加加的的过过大大，，调调理理器器输输出出猛猛烈烈变变化化，，不不仅仅不不能能提提高高系系统统的的稳稳定定性性，，反反而而会会引引起起被被控控量大幅度的振荡量大幅度的振荡〔七〕二阶系统的设计方法 n系统的质量目的与调理器的特性和调理对象特性之间的数量关系，根据一定的调理质量目的选用与调理对象相匹配的调理器并给出调理器参数的整定范围，即调理系统的工程设计方法。

n以典型的二阶系统为例1、  室温二阶系统的质量目的和设计方法 当采用比例调理器并且只思索感温元件的惯性〔只思索加热器的惯性〕时，室温调理系统为一个二阶系统，如上图所示当当0<ξ<1时，， 分析系统质量目的与各环节参数的关系分析系统质量目的与各环节参数的关系〔〔1〕最大偏向〕最大偏向当当n=0n=0时，时， 时有第一个极值，即最大时有第一个极值，即最大偏向偏向 〔1〕最大偏向根据的根据的 值得值得对于对于0< <10< <1，， n对于于0< <1，，当当 和和K增增大大时均均使使ξ减减小小，，因因此此，，无无论 增增大大 还是是K增大，均可使增大，均可使 n 增大〔2〕衰减比n n在从在从 0→1 0→1时，随着，随着 ↑ ↑，，ξ↓ξ↓，且，且K↑, K↑, 也使也使ξ↓ξ↓，而，而ξ↓ξ↓，使，使n↓n↓ 〔3〕过渡时间 随着随着 ↑ ↑，， ↑↑，且，且K↑,K↑,也也使使 ↑ ↑。

〔〔4〕静差〔被控量室温在阶〕静差〔被控量室温在阶跃干扰作用下的静差〕跃干扰作用下的静差〕显然，随着然，随着K↑，， 减小n参数参数 只影响系只影响系统的的稳定性，随着定性，随着n 的的上上升升，，各各项动态性性能能目目的的均均下下降降开开环放放大大系系数数K既既影影响响动态有有影影响响静静态性性能能目目的的，，随随着着K的的增增大大，，使使动态性性能能目目的的下下降降，，静静态性性能能目目的的上上升升合合理理的的K的的取取值：：在在保保证系系统有有一一定定稳定定程程度度的的前前提提下下，，尽尽能能够增增大大K，，以以减减小小比比例例调理理系系统的的静静差差调理理系系统的的稳定定程程度度主主要要由由衰衰减减比比n来来决决议，，通通常常要要求求衰衰减减比比为4~10，，对应的要求衰减系数的要求衰减系数ξ为0.216~0.3432、二阶设计的推行运用n当调理对象和丈量感温元件均为一阶惯性环节且感温元件的惯性比较大时，如采用比例积分调理器，系统的动态构造图如下恒值调理系统恒值调理系统           ，输出量室温，输出量室温对输入量干扰对输入量干扰        的传送函数的传送函数  0< <1n由于系统中引入了积分作用，假设要获由于系统中引入了积分作用，假设要获得与比例调理时一样的稳定程度，在对得与比例调理时一样的稳定程度，在对象参数象参数                         不变时，系统得不变时，系统得n  开环放大倍数开环放大倍数K必需减小；那么要求调必需减小；那么要求调理器得放大系数理器得放大系数Kc相应的减小。

为了获相应的减小为了获得一样的稳定程度，可使得一样的稳定程度，可使    3、对象包含小纯滞后时的近、对象包含小纯滞后时的近似设计似设计n前面的分析讨论中，都没有思索纯滞后对调理质量的影响但纯滞后与对象的时间常数相比比较小时，可近似设计n思索对象的纯滞后时，它的传送函数为n假设丈量感温元件和加热器的惯性均可忽略时，采用比例调理器使可近似为二阶系统设计令例 选择题1〕一阶系统的单位阶跃呼应的动态过程〔A〕A 单调指数上升，最终趋于固定值；B 正弦衰减振荡过程；C 等幅振荡过程 D振荡发散过程2〕二阶欠阻尼系统的单位阶跃呼应的动态过程〔B〕A 单调指数上升，最终趋于固定值；B 正弦衰减振荡过程；C 等幅振荡过程 D振荡发散过程3)PID调理器中，积分控制的作用〔AB〕A TI越大，积分控制造用越小，输出振荡减弱，动态偏向加大，控制过程长；B TI越小，积分控制造用越大，输出振荡加剧，动态偏向减小，控制过程变短 C TI越大，积分控制造用越大，输出振荡减弱，动态偏向加大，控制过程长； D TI越小，积分控制造用越小，输出振荡减弱，动态偏向加大，控制过程长；n4)二阶欠阻尼系统质量目的与系统参数间的关系〔A B C〕。

nA 衰减系数减小，最大偏向增大；nB 衰减系数减小，衰减比减小；nC 衰减系数减小,调理时间增大；nD 衰减系数减小,静差增大n5)二阶欠阻尼系统质量目的与系统参数间的关系〔A B C D〕nA 开环增益K增大，最大偏向增大；nB 开环增益K增大，衰减比减小；nC 开环增益K增大,调理时间增大；nD 开环增益K增大,静差减小K K增大使得衰减系数减小增大使得衰减系数减小四、控制系统的稳定性与对象四、控制系统的稳定性与对象的调理性能的调理性能 n稳定性的根本概念稳定性的根本概念n稳定性与特征方程根的关系稳定性与特征方程根的关系n代数稳定判据代数稳定判据n对象的调理性能目的对象的调理性能目的稳定性与特征方程根的关系稳定性与特征方程根的关系n系系统统的的特特征征根根全全部部具具有有负负实实部部时时，，系系统统具有稳定性；具有稳定性；n当当特特征征根根中中有有一一个个或或一一个个以以上上正正实实部部根根时，系统不稳定；时，系统不稳定；n假假设设特特征征根根中中具具有有一一个个或或一一个个以以上上零零实实部部根根、、而而其其他他的的特特征征根根均均具具有有负负实实部部时时，，系系统统处处于于稳稳定定和和不不稳稳定定的的临临界界形形状状，，为为临界稳定。

临界稳定〔三〕代数稳定判据〔三〕代数稳定判据n代数稳定判据：劳斯判据、赫尔维代数稳定判据：劳斯判据、赫尔维茨判据茨判据例劳斯判据，赫尔维茨判据劳斯判据，赫尔维茨判据3.稳定判据的运用n 1. 判别系统的稳定性n2. 分析系统参数变化对稳定性的影响n3. 检验稳定裕度n 令s=z-σ(σ>0), 将其代入系统特征方程，可得关于z的多项式，以判别系统的相对稳定性〔四〕对象的调理性能目的〔四〕对象的调理性能目的a) 阶跃干扰作用阶跃干扰作用下的过渡过程下的过渡过程 b〕〕阶阶跃跃给给定定作作用下的过渡过程用下的过渡过程〔〔1 1〕衰减比〕衰减比n n 用用n n可以判别振荡能否衰减和衰减程度可以判别振荡能否衰减和衰减程度n>1n>1时，系统稳定；时，系统稳定；n=1n=1时，等幅振荡；时，等幅振荡；n<1n<1时，增幅振荡通常取时，增幅振荡通常取n=4~10n=4~10阐明调理阐明调理作用可以很快抑制干扰，将被调参数的动摇作用可以很快抑制干扰，将被调参数的动摇回复到允许的范围之内回复到允许的范围之内 〔〔2 2〕静差〕静差C(C(余差余差) )过渡渡过程程终了了时，被，被调参参数数稳定在定在给定定值附近，附近，稳定定值与与给定定值之差之差为静差。

静差 =0 =0时，，为无静差；无静差； ≠0 ≠0时，，为有静差〔〔3 3〕超〕超调量〔量〔动差〕差〕M M过渡渡过程中，被程中，被调参参数相数相对于新于新稳态值的最大的最大动摇量量〔〔4 4〕最大偏向〕最大偏向A=M+CA=M+C被被调参数相参数相对于于给定定值的最大偏向假的最大偏向假设A A过大，且偏离大，且偏离时间过长，，系系统分开指定的工分开指定的工艺形状越形状越远，，调理理质量越量越差〔5〕振荡周期 和振荡频率f 相邻两个波峰所阅历的时间为振荡 周期，其倒数为振荡频率〔6〕调理过程时间 调理系统受干扰后，从被调参数开场动摇至到达新稳态之所阅历的时间间隔 越小越好，普通希望 五、掌握控制系统的误差分析五、掌握控制系统的误差分析n误差及稳态误差误差及稳态误差n系统类型及误差度系统类型及误差度n静态误差系数静态误差系数〔一〕误差及稳态误差〔一〕误差及稳态误差1.误差误差: 被控量的希望值和实践值之差被控量的希望值和实践值之差.即即2、稳态误差：、稳态误差： 〔二〕系统类型及误差度〔二〕系统类型及误差度1．系统类型．系统类型 n 设系统开环传送函数为n n式中K——系统的开环增益；nν——系统中积分环节的个数。

n对应于ν=0，1，2的系统，分别称之为0型、Ⅰ型和Ⅱ型系统 2、误差度、误差度n被控量稳态值的附近n〔或 〕称为系统的误差度〔带〕 〔三〕静态〔稳态〕误差系数〔三〕静态〔稳态〕误差系数p209表表4-21.1.静态位置误差系数静态位置误差系数 2.2.静态速度误差系数静态速度误差系数 3.3.静态加速度误差系数静态加速度误差系数 例题：求稳态误差温度计的传送函数为温度计的传送函数为，用其丈量容器内的水温，，用其丈量容器内的水温，1min才干才干显示示出出该温度的温度的98%的数的数值假设加加热容器使水容器使水温按温按10ºC/min的速度匀速上升，温度的速度匀速上升，温度计的的稳态指示指示误差差为〔〔 〕六、控制系统的综合和校正六、控制系统的综合和校正n校正的概念校正的概念n串联校正安装的方式及其特性串联校正安装的方式及其特性n继电器调理系统〔非线性系统〕及校正继电器调理系统〔非线性系统〕及校正n位式恒速调理系统位式恒速调理系统n带校正安装的双位调理系统带校正安装的双位调理系统n带校正安装的位式恒速调理系统带校正安装的位式恒速调理系统〔一〕校正的概念〔一〕校正的概念 n1 1、、校校正正：：在在系系统统中中参参与与一一些些其其参参数数可可以以根根据据需需求求而而改改动动的的机机构构或或安安装装，，使使系系统统整整个个特特性性发发生生变变化化，，从而满足给定从而满足给定 的各项性能目的。

的各项性能目的n2 2、、校校正正安安装装：：参参与与一一些些其其参参数数可可以以根根据据需需求求而而改改动动的的机机构构或或安安装装，，这这种种附附加加安安装装为为校校正正安安装装，，也也称称为补偿器为补偿器n3 3、性能目的：、性能目的：n时时域域性性能能目目的的：：稳稳态态误误差差，，上上升升时时间间、、峰峰值值时时间间、、超调量超调量n频域性能目的：相位裕量，剪切频率、谐振频率频域性能目的：相位裕量，剪切频率、谐振频率〔二〕串联校正安装〔二〕串联校正安装      的方式及其特性的方式及其特性 n1 1、超前校正安装、超前校正安装 零、极点分布零、极点分布 Bode图图频率特性为： PDPD控制器的传送函数为：控制器的传送函数为： 是一种超前校正安装是一种超前校正安装 2、滞后校正安装 滞后校正安装的作用: 低通滤波. 能抑制噪声. 改善稳态性能. ,抗噪声才干↑普通 =10. 为不使滞后相角影响为不使滞后相角影响 , , 普通取普通取 nPIPI控制器的传送函数为：控制器的传送函数为： n是一种滞后校正安装。

是一种滞后校正安装 nPID控制器的传送函数为：控制器的传送函数为： n兼兼有有PI控控制制器器和和PD控控制制器器的的优优点，是一种滞后点，是一种滞后-超前校正安装超前校正安装〔三〕继电器调理系统〔非线〔三〕继电器调理系统〔非线性系统〕及校正性系统〕及校正n在自在自动调理系理系统中有一个或一个以上元件具有中有一个或一个以上元件具有继电型特性型特性这称称为继电器器调理系理系统n继电器器调理系理系统是一种根本非是一种根本非线性自性自动调理系理系统n许多多继电器器调理系理系统，，调理理过程会出程会出现自振自振荡假设自振自振荡是正常任是正常任务情况，被情况，被调量的振幅要遭到量的振幅要遭到调理精度要求的限制理精度要求的限制n由于由于继电器器调理系理系统的的线性部分具有低通性部分具有低通滤波特性，波特性，所以提高自振所以提高自振荡的的频率，使振幅率，使振幅较小n为了限制自振了限制自振荡的振幅〔或提高其的振幅〔或提高其频率〕，可以利率〕，可以利用校正安装，假用校正安装，假设系系统中具有不灵敏中具有不灵敏获得元件的得元件的话，，运用校正安装可以完全抑制自振运用校正安装可以完全抑制自振荡双位控制规律双位控制规律双位控制规律实践的双位控制特性 1、位式恒速调理系统、位式恒速调理系统n恒恒速速调调理理不不象象双双位位调调理理那那样样调调理理过过猛猛，，在在加加、、减减热热量量中中是是恒恒速速地地变变化化的的．．所所以以当当室室温温回回到到上上、、下下限限之之间间时时，，能能够够不不会会超超出出这这个个区区间间，，而而能能稳稳定定下下来来．．这这就就是是所所谓谓非非周周期期的的 调调理理过过程程，，但但也也能能够够经经过过2~3个个周周期期即即稳稳定定下下来来．．这这是是衰衰减减振振荡荡，，系系统统的的静静差差是是由由上上、、下下限限间间的的区区域域来来决决议的．议的．影响等速调理质量的要素有影响等速调理质量的要素有以下三点以下三点:1〕〕与与调调理理器器上上、、下下限限之之间间的的区区域域有有关关．．当当上上、、下下限限之之间间的的区区域域越越宽宽。

系系统统的的静静态态误误差差越越大大；；但但室室温温不不易易起起出出这这个个区区域域，，因因此此易易于于稳稳定定当当上上、、下下限限间间的的区区域域较较窄，静差减小；过窄时系统不易稳定窄，静差减小；过窄时系统不易稳定n2 2〕〕与与执执行行机机构构全全程程时时间间有有关关是是指指执执行行机机构构的的位位置置从从零零移移至至全全行行程程所所需需时时间间，，即即调调理理阀阀从从全全闭闭到到全全开开的的时时间间．．执执行行机机构构的的全全行行程程时时间间越越小小，，其其调调理理的的补补偿偿速速 度度就就越越大大，，抗抗干干扰扰才才干干就就强强，，过过渡渡过过程程的的时时间间可可缩缩短短．．但但当当补补偿偿速速度度过过快快时时，，恒恒速速调调理理系系统统能能够够产产生生像像双双位位调调理理那那样样的的不不停停地地振振荡荡．．即即电电动动阀阀一一会会全全开开，，一一会会全全关关，，构构成成振振荡荡．．这这在在恒恒速速调调理理中中是是不允许的不允许的n3〕对象的动态特性也是影响调理质〕对象的动态特性也是影响调理质量的重要要素．实际证明，当对象量的重要要素．实际证明，当对象特征比、传送系数以及敏感元件时特征比、传送系数以及敏感元件时间常数大时，易使系统产生振荡。

间常数大时，易使系统产生振荡动态偏向也会增大动态偏向也会增大 2、带校正安装的双位调理系、带校正安装的双位调理系统统 n当采用双位调理时影响室温调理质量的当采用双位调理时影响室温调理质量的几个要素如下：几个要素如下：n l〕 〕室室温温对对象象一一空空调调房房间间的的特特性性参参数数τ、、T、、K对对调调理理质质量有影响量有影响n    因因存存在在着着对对象象的的滞滞后后时时间间τ，，所所以以会会使使室室温温调调理理质质量量恶恶化化当当τ愈愈大大时时，，调调理理振振幅幅即即动动态态偏偏向向增增大大只只需需在在理理想想形形状状下下，，对对象象滞滞后后等等于于零零时时，，室室温温动动摇摇的的振振幅幅才才等等于于调调理理器器的的不不灵灵敏敏区区，，但但这这在在实实践践上上是是不不能能够够的的．．而而当当τ增增大大时时，，调调理理周周期期可可加加大大，，这样这样就减少了振就减少了振动动次数，延伸了运用寿命次数，延伸了运用寿命n    对对象象的的时时间间常常数数T越越大大时时，，因因室室温温上上升升速速度度小小，，所所以以振振幅幅可可减减小小．．这这对对调调理理有有利利．．且且T大大时时可可使使调调理周期加大，理周期加大，对对减少磨减少磨损损也有利．也有利．n当当对对象象的的传传送送系系数数大大时时，，调调理理过过程程的的动动差差和和静静差差均均增增大大，，调调理理周周期期将将缩缩短短，，振振动动次次数数会会添添加加，，寿寿命也会命也会缩缩短短. 2 2〕调理器不灵敏区对调理质量的影响。

〕调理器不灵敏区对调理质量的影响 调调理理器器不不灵灵敏敏区区添添加加时时动动态态偏偏向向增增大大，，这这是是不不利利的的；；但但不不灵灵敏敏区区添添加加时时，，振振动动周周期可加大，对减少磨损有利期可加大，对减少磨损有利 3 3〕〕加加热热器器的的容容量量和和室室内内热热干干扰扰对对室室温温的的影影响 在在普普通通设设计计中中，，还还有有所所谓谓调调整整用用电电加加热热器器此此种种加加热热器器是是手手动动控控制制的的，，是是用用来来外外偿偿由由于于季季节节不不同同而而引引起起的的建建筑筑物物热热损损失失的的动动摇摇的的．．为为了了提提高高伐伐节节精精度度，，把把这这部部分分加加热热量量不不计计算算在在控控制制用用加加热热量量中中，，是是非非常常必必要要的的．．同同时时，，间间歇歇运运转转为为空空调调系系统统，，在在每每次次启启动动初初期期为为了了尽尽快快上上升升到到所所需需温温度度，，也也有必要设置这部分加热器有必要设置这部分加热器n 4〕〕敏敏感感元元件件的的时时间间常常数数及及其其安安装装位位置置对室温调理质量的影响对室温调理质量的影响n    敏敏感感元元件件存存在在着着一一定定的的热热惯惯性性，，对对调调理理质质量量也也有有直直接接的的影影响响；；同同时时敏敏感感元元件件的安放位置也直接影响着调理质量。

的安放位置也直接影响着调理质量n    敏敏感感元元件件的的时时间间常常数数越越小小对对调调理理质质量量越越有有利利由由于于敏敏感感元元件件的的热热惯惯性性，，而而不不能能及及时时的的反反映映由由于于外外界界干干扰扰所所引引起起的的室室温温变变化化，，因因此此其其热热惯惯性性将将使使调调理理系系统统的的抗抗干干扰扰性性变变坏坏，，调调理理时时间间加加长长，，动动态态偏偏向向添添加加因因此此，，在在选选择择敏敏感感元元件件时时，，应应按普通热惯性、微惯性等区别选用按普通热惯性、微惯性等区别选用    n敏敏感感元元件件的的安安放放位位置置，，对对调调理理质质量量也也有有影影响响．．一一方方面面从从调调理理原原理理出出发发，，敏敏感感元元件件的的安安装装位位置置应应放放在在恒恒温温区区，，另另一一方方面面从从减减少少敏敏感感元元件件的的时时间间常常数数来来思思索索、、那那么么应应安安装装在在气气流流速速度度较较大大地地点点，，但但两两者往往不能兼备者往往不能兼备n为为了了抑抑制制双双位位调调理理固固有有的的缺缺陷陷，，在在实实践践任任务务中中可可以以采采用用加加校校正正安安装的双位调理系统。

装的双位调理系统反响环节的参量与总是应该选得能使自振荡的反响环节的参量与总是应该选得能使自振荡的频率提高许多倍，当线性部分输出量的振荡频频率提高许多倍，当线性部分输出量的振荡频率很高时，他的幅值就非常小了率很高时，他的幅值就非常小了 室温双位比例微分调理系统图室温双位比例微分调理系统图自振荡的半周期自振荡的半周期 减减小小 与与 ，，均均可可使使 减减小小，，使使自自振振荡荡频频率率提提高高，，使使室室温温动动摇摇范范围围减减小n当当自自振振频频率率增增高高时时，， 趋趋近近于于零零，，因此在极限情况下，可得平均值的方程组为：因此在极限情况下，可得平均值的方程组为：当当 →0 →0〔 〔ε→0ε→0〕 〕时时，自振，自振荡荡回路的回路的传传送函数送函数趋趋近于理想的比例近于理想的比例+ +微分微分环节环节的的传传送函数：送函数： n —调调理器的放大系数；理器的放大系数；n =—微分微分时间时间对对应应于于一一定定的的干干扰扰，，就就有有一一定定的的 ，，相相应应的的就就有有一一定定的静差的静差 ，增大了，增大了 ，也即增大了静差。

也即增大了静差3、带校正安装的位式恒速调理系统、带校正安装的位式恒速调理系统产生衰减振荡是恒速调理系统的任务特点，假设产生衰减振荡是恒速调理系统的任务特点，假设不灵敏区整定的太小〔精度要求较高〕时又能够不灵敏区整定的太小〔精度要求较高〕时又能够呵斥等幅振荡，使系统不稳定为了抑制系统固呵斥等幅振荡，使系统不稳定为了抑制系统固有的缺陷，实践任务中可以采用加校正安装的恒有的缺陷，实践任务中可以采用加校正安装的恒速调理系统速调理系统以三位比例微分调理系统〔见以三位比例微分调理系统〔见上图〕为例上图〕为例由由于于三三位位元元件件具具有有不不灵灵敏敏区区，，所所以以当当 =0时时回回路中不会产生自振荡只需当路中不会产生自振荡只需当时回路中才会产生自振荡时回路中才会产生自振荡三三位位元元件件加加上上非非周周期期反反响响环环节节，，在在缓缓慢慢变变化化的的输输入量入量 作用下，其特性变成了又不灵敏区作用下，其特性变成了又不灵敏区的线性特性的线性特性 如以下图所示如以下图所示三位元件加非周期反响环节的特性三位元件加非周期反响环节的特性n在极限情况下的特性是没有不灵敏区的，在极限情况下的特性是没有不灵敏区的，放大系数等于放大系数等于 n同理自激振同理自激振荡回路的回路的传送函数在送函数在ε→0ε→0的的极限情况下，极限情况下，趋近于理想的比例微分回路近于理想的比例微分回路的的传送函数：送函数：n当当室室温温的的动摇范范围要要求求限限制制在在±1℃以以内内的的精精度度时，，或或干干扰剧烈烈、、被被调对象象特特性性不不利利于于调理理时，，需需求求采采用用抗抗干干扰性性强、、调理理精精度度高高的的PID调理理仪表表组成自成自动调理系理系统。

n 一一切切PID调理理系系统中中的的PID参参数数，，对调理理质量量都都有有很很大大影影响响．．所所以以，，根根据据不不同同调理理对象象，，整整定定好好各各自自的的参数例n当调理器上、下限之间的区域越宽，系统的静态误当调理器上、下限之间的区域越宽，系统的静态误差越〔〕；当上、下限间的区域较〔〕，静差减小；差越〔〕；当上、下限间的区域较〔〕，静差减小；过窄时系统不易稳定过窄时系统不易稳定nA大；大； B小小；；C窄；窄；D宽宽n解题思绪：影响等速调理质量的要素与调理器上、解题思绪：影响等速调理质量的要素与调理器上、下限之间的区域有关．当上、下限之间的区域越宽下限之间的区域有关．当上、下限之间的区域越宽系统的静态误差越大；但室温不易起出这个区域，系统的静态误差越大；但室温不易起出这个区域，因此易于稳定当上、下限间的区域较窄，静差减因此易于稳定当上、下限间的区域较窄，静差减小；过窄时系统不易稳定小；过窄时系统不易稳定。