對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求

1、第四節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求 及其評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)系統(tǒng)的要求和對(duì)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)通?？煞譃槿齻€(gè)方面： 系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能； 系統(tǒng)靜態(tài)性能。,工程性能評(píng)價(jià)可以通過(guò)一些調(diào)節(jié)質(zhì)量指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)過(guò)程質(zhì)量的好壞，可以從分析調(diào)節(jié)過(guò)程的微分方程入手，也可以從分析過(guò)渡過(guò)程曲線入手。但是調(diào)節(jié)質(zhì)量指標(biāo)分析大都是按過(guò)渡過(guò)程曲線形狀來(lái)討論，通過(guò)對(duì)過(guò)渡過(guò)程分析建立調(diào)節(jié)質(zhì)量指標(biāo)。,一、系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)作用后 自動(dòng)返回原來(lái)的平衡狀態(tài)的能力。 如果系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用（系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外）后，能自動(dòng)返回到原來(lái)的平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 穩(wěn)定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)特征是其輸出量具有非發(fā)散性；反之，系統(tǒng)是

2、不穩(wěn)定系統(tǒng)。 穩(wěn)定性是系統(tǒng)能正常工作的前提條件; 控制系統(tǒng)穩(wěn)定與否只與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與外部條件無(wú)關(guān)。,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程可以用被調(diào)參數(shù)與時(shí)間坐標(biāo)曲線描述，也可以用微分方程來(lái)描述。在單位階躍干擾作用下，分析過(guò)渡過(guò)程中被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律，并以此來(lái)評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，因此過(guò)渡過(guò)程曲線是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量好壞的寫(xiě)照。,圖1-15調(diào)節(jié)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程與調(diào)節(jié)質(zhì)量指標(biāo)圖,1.衰減率 過(guò)渡過(guò)程的第三個(gè)波幅值； 過(guò)渡過(guò)程的第一個(gè)波幅值，,2.衰減比 衰減比為被調(diào)參數(shù)在過(guò)渡過(guò)程中的第一個(gè)波峰值與第三個(gè)波峰值的比值,二、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,當(dāng)系統(tǒng)受到外部擾動(dòng)的影響或是參考輸入發(fā)生變化的時(shí)候，被控量就會(huì)隨之發(fā)生變

3、化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，被控量恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)或到達(dá)一個(gè)新的給定狀態(tài)，稱這一過(guò)程為過(guò)渡過(guò)程。 描述動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)有: 1.動(dòng)態(tài)偏差（最大超幅量） 2.振蕩周期 3.調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間 4. 峰值時(shí)間 5.上升時(shí)間 6.延滯時(shí)間,1動(dòng)態(tài)偏差（最大超幅量） 被調(diào)參數(shù)在過(guò)渡過(guò)程中，第一個(gè)最大峰值超出新穩(wěn)態(tài)y()的量，稱為最大超調(diào)量 ，常稱動(dòng)態(tài)偏差。設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，必須對(duì)此做出限制性規(guī)定， 大，則品質(zhì)差。,2.振蕩周期 調(diào)節(jié)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程中，相鄰兩個(gè)波峰所經(jīng)歷的時(shí)間，或震蕩一周所需時(shí)間，叫做振蕩周期 。,3. 調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間 調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間亦稱過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，它是指調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到干擾作用，被調(diào)參數(shù)開(kāi)始波動(dòng)到進(jìn)入新穩(wěn)定

4、值上下+5% （+2%）范圍內(nèi)所需時(shí)間。,4. 峰值時(shí)間 過(guò)渡過(guò)程達(dá)到第一峰值所需的時(shí)間，即達(dá)到最大偏差值所經(jīng)歷的時(shí)間。,5.上升時(shí)間tr它有幾種定義： (1) 響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%到90%所需時(shí)間； (2) 響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的5%到95%所需時(shí)間； (3) 響應(yīng)曲線從零開(kāi)始至第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。 一般對(duì)有振蕩的系統(tǒng)常用“(3)”，對(duì)無(wú)振蕩的系統(tǒng)常用“(1)”。,6.延滯時(shí)間 響應(yīng)曲線到達(dá)穩(wěn)態(tài)值50%所需的時(shí)間.,三、系統(tǒng)靜態(tài)特性,指穩(wěn)定的系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，其穩(wěn)態(tài)輸出偏離希望值的程度，用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)度量，這是系統(tǒng)精度的衡量指標(biāo)。 描述靜態(tài)特性的參數(shù)有: 1.靜態(tài)偏差 2.最大偏差

5、,1.靜態(tài)偏差y() 也稱殘余偏差或穩(wěn)態(tài)偏差，它表示調(diào)節(jié)系統(tǒng)受干擾后，達(dá)到新的平衡時(shí)，被調(diào)參數(shù)的新穩(wěn)定值與給定值之差。,2.最大偏差 由圖1-15可知，最大偏差 = + y()。,制冷空調(diào)對(duì)象屬慢熱工作對(duì)象，有些參數(shù)（如溫度）的調(diào)節(jié)目的是為了改善工作和生活條件，故對(duì)動(dòng)態(tài)偏差要求可以放寬一些，調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間要求也不嚴(yán)，往往只對(duì)靜態(tài)偏差要求嚴(yán)格。如此可以給調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)方便，突出了穩(wěn)定性和靜態(tài)偏差兩個(gè)指標(biāo)，而把其它質(zhì)量指標(biāo)放在次要地位。,第一章 小結(jié),本章介紹了自動(dòng)控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)及控制理論發(fā)展的幾個(gè)重要階段; 說(shuō)明了開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種基本控制方式，指出“反饋”是自動(dòng)控制原理的一個(gè)非常重要的概念; 介紹了控制系統(tǒng)分類的一般方法; 用方框圖來(lái)表示其工作原理和信號(hào)的傳遞過(guò)程; 系統(tǒng)分析