熱工過程自動調(diào)節(jié)理論部分復(fù)習

1、熱工過程自控原理及系統(tǒng)熱工過程自控原理及系統(tǒng)理論部分（前六章）復(fù)習理論部分（前六章）復(fù)習 課程內(nèi)容課程內(nèi)容第第部分部分理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)1. 自動調(diào)節(jié)的基本概念自動調(diào)節(jié)的基本概念2. 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3. 熱工對象動態(tài)特性和自動調(diào)節(jié)器熱工對象動態(tài)特性和自動調(diào)節(jié)器4. 系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)的時域分析5. 系統(tǒng)的頻域分析系統(tǒng)的頻域分析6. 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定23第一章第一章 自動調(diào)節(jié)的基本概念自動調(diào)節(jié)的基本概念一、自動一、自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)（控制）系統(tǒng)的基本組成（控制）系統(tǒng)的基本組成被調(diào)（控）量、給定值、擾動量、調(diào)節(jié)量（控制量）、偏差值被調(diào)（控）量、給定值、擾動

2、量、調(diào)節(jié)量（控制量）、偏差值被調(diào)（控）對象、調(diào)節(jié)器（控制器）、執(zhí)行器、測量變送器、調(diào)節(jié)機被調(diào)（控）對象、調(diào)節(jié)器（控制器）、執(zhí)行器、測量變送器、調(diào)節(jié)機關(guān)關(guān)填空4二二、自動自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)（控制（控制）系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類1. 1.恒恒值調(diào)節(jié)值調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)2. 2.程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)3. 3.隨機隨機調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)按按給定值信號的特點分類給定值信號的特點分類1. 1.反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)2. 2.前饋前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)3. 3.復(fù)合復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)按給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類按給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類填空選擇填空簡答工作原理5三、自動三、自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)（控制（控制）系統(tǒng)的性能系統(tǒng)的性能1. 控制

3、系統(tǒng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)過程的基本形式（典型調(diào)節(jié)過程）過程的基本形式（典型調(diào)節(jié)過程）2. 衡量衡量控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的基本控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的基本性能指標性能指標 填空、選擇、判斷6四、系統(tǒng)方框圖四、系統(tǒng)方框圖環(huán)節(jié)和信號線環(huán)節(jié)和信號線畫圖分析方框圖等效變換（第2章）7第二章第二章 自動調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模型自動調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模型一、微分方程與傳遞函數(shù)一、微分方程與傳遞函數(shù)求階躍輸入信號作用下的輸出相應(yīng)（拉普拉斯反變換）求階躍輸入信號作用下的輸出相應(yīng)（拉普拉斯反變換）計算8二、基本環(huán)節(jié)及其數(shù)學(xué)模型二、基本環(huán)節(jié)及其數(shù)學(xué)模型1. 比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)2. 積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)3. （理想）微分環(huán)節(jié)理想）微分環(huán)節(jié)4. 慣性環(huán)

4、節(jié)慣性環(huán)節(jié)5. 實際微分環(huán)節(jié)實際微分環(huán)節(jié)6. 純遲延環(huán)節(jié)純遲延環(huán)節(jié)定義微分方程傳遞函數(shù)91011三、環(huán)節(jié)的基本連接方式三、環(huán)節(jié)的基本連接方式12三、環(huán)節(jié)的基本連接方式三、環(huán)節(jié)的基本連接方式13三、環(huán)節(jié)的基本連接方式三、環(huán)節(jié)的基本連接方式14四、方框圖等效變換求傳遞函數(shù)四、方框圖等效變換求傳遞函數(shù)先建立方框圖，再等效變換求傳遞函數(shù)（電路系統(tǒng)、雙容水箱）15第三章第三章 熱工對象動態(tài)特性熱工對象動態(tài)特性 和自動調(diào)節(jié)器和自動調(diào)節(jié)器一一、擾動作用下系統(tǒng)輸出、調(diào)節(jié)器輸出的傳遞函數(shù)、擾動作用下系統(tǒng)輸出、調(diào)節(jié)器輸出的傳遞函數(shù)161718二、有自平衡能力和無自平衡能力的調(diào)節(jié)對象二、有自平衡能力和無自平衡能力的

5、調(diào)節(jié)對象三個特征參數(shù)：自平衡系數(shù) 、響應(yīng)速度（時間常數(shù)Tc、 響應(yīng)時間Ta）和延遲時間。（圖表整定法）19三、調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律三、調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律20PD0ID0I1d ( )( )( )( )dd11d ( )( )( )( )ddtte ttKe te ttTTte tte te ttTTt輊犏=+犏臌輊犏=+犏臌p 調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)器的輸出（變化速度）與輸入（變調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)器的輸出（變化速度）與輸入（變化速度）成比例?；俣龋┏杀壤?。p 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)作用作用是是指指調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的的輸出變化速度與輸入（或偏差）輸出變化速度與輸入（或偏差）成成比例比例。 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)輸出信號的變化速度與輸入信號

6、成比例。輸出信號的變化速度與輸入信號成比例。p 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)器的作用是指調(diào)節(jié)器的輸出與輸入（或偏差）的變化輸出與輸入（或偏差）的變化速度成速度成比例。比例。21調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響（第調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響（第6章）章）各調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律（調(diào)節(jié)特點）各調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律（調(diào)節(jié)特點）22四、工業(yè)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的實現(xiàn)方法四、工業(yè)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的實現(xiàn)方法23工業(yè)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的實現(xiàn)方法工業(yè)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的實現(xiàn)方法24第四章第四章 系統(tǒng)的時域分析系統(tǒng)的時域分析 一、一階系統(tǒng)分析一、一階系統(tǒng)分析2526二、二階系統(tǒng)分析二、二階系統(tǒng)分析222( )( )( )2nnnKC sG sR ss

7、s=+2211( )1( )1( )1CUsLCG sRU sLCsRCsssLLC=+12nLCRCL對于不同的二階系統(tǒng)，阻尼比和無阻尼振蕩頻率的含義和形式是不同的。27二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)222( )( )( )2nnnKC sG sR sss=+22211p11eMe282901300131三、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)三、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)勞斯判據(jù)勞斯判據(jù)323334第五章第五章 系統(tǒng)的頻域分析系統(tǒng)的頻域分析 一、頻率特性的數(shù)學(xué)原理一、頻率特性的數(shù)學(xué)原理u可以證明，對于一個可以證明，對于一個穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)，在其輸入端，在其輸入端施加一個正弦信號

8、時，當動態(tài)過程結(jié)束后，其輸出（頻施加一個正弦信號時，當動態(tài)過程結(jié)束后，其輸出（頻率響應(yīng)）是一個與輸入信號率響應(yīng)）是一個與輸入信號同頻率同頻率的正弦信號，的正弦信號，該正弦該正弦信號的幅值和相位是輸入信號頻率的函數(shù)信號的幅值和相位是輸入信號頻率的函數(shù)。()( )sin( )sinrcr tAtc tAt=+r()()arctajjncmeAA GIGR= = 35頻率特性頻率特性j(j)()j(j)(j )(GGGeeM =( )( )22(j )( )emGRIM=+(j )a( )rctanmeIGR = =幅頻特性相頻特性36二、二、奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)曲線曲線0, ( )1

9、, ( )01, ( ), ( )22, ( )0, ( )nMMM = -= = -二階振蕩環(huán)節(jié)二階振蕩環(huán)節(jié)37三、穩(wěn)定性分析三、穩(wěn)定性分析奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)判據(jù)判據(jù)1112( )( )( )1( )( )1( )KG sG sG sG s G sGs=+12( )( )( )( )( )KM sGsG s G sN s=開環(huán)傳遞函數(shù)開環(huán)傳遞函數(shù)( )( )( )1( )( )KM sN sF sGsN s+=+=輔助函數(shù)輔助函數(shù)F(s)是一個分式是一個分式，其分子為閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母（特征方程），其分子為閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母（特征方程），分母為開環(huán)傳遞函數(shù)的分母分母為開環(huán)傳遞

10、函數(shù)的分母（特征方程）（特征方程），均為，均為n階方程。階方程。1( )( )( )( )( )N s G sG sM sN s=+ 根據(jù)開環(huán)頻率特性根據(jù)開環(huán)頻率特性GK(j)來研究閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我來研究閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們們關(guān)心的關(guān)心的是是GK(j)映射曲線映射曲線是否包圍復(fù)平面是否包圍復(fù)平面的的(1, j0)坐標點，坐標點，而非它的具體形狀。而非它的具體形狀。 38對于熱工對象，一般開環(huán)穩(wěn)定，此時閉環(huán)系統(tǒng)對于熱工對象，一般開環(huán)穩(wěn)定，此時閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定穩(wěn)定的充要條件的充要條件是：當是：當由由+（或（或由由0+）時時， F(j)將不包圍原點，將不包圍原點，或或GK(j)不不包圍包圍(1, j0)點點。若若GK(j)包圍包圍(1, j0)點點或或F(j)包圍原點，包圍原點，系統(tǒng)系統(tǒng)不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。若若GK(j)穿過穿過(1, j0)點點或或F(j)穿過原點，系統(tǒng)邊界穩(wěn)定。穿過原點，系統(tǒng)邊界穩(wěn)