Lesson01-緒論B共資料課件

§1-1生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化概述§1-2過(guò)程控制系統(tǒng)的組成及分類§1-3方塊圖與流程圖上講回顧§1-1生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化概述上講回顧1一、過(guò)渡過(guò)程過(guò)程控制系統(tǒng)在運(yùn)行中有兩種狀態(tài)。靜態(tài)：系統(tǒng)的被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)，稱為靜態(tài)（或穩(wěn)態(tài)）；動(dòng)態(tài)：系統(tǒng)的被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)，稱為動(dòng)態(tài)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程：生產(chǎn)過(guò)程從一個(gè)平衡狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）到達(dá)另一個(gè)平衡狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）的動(dòng)態(tài)歷程稱為過(guò)渡過(guò)程，它反映了被控變量隨時(shí)間的變換規(guī)律。一、過(guò)渡過(guò)程§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程：2為了便于了解控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，通常是在系統(tǒng)的輸入端施加一些特殊的試驗(yàn)輸入信號(hào)，然后研究系統(tǒng)對(duì)該輸入信號(hào)的響應(yīng)。最常采用的試驗(yàn)信號(hào)是階躍輸入信號(hào)，其作用方式如圖所示。

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)為了便于了解控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，通常是在系統(tǒng)的輸入端施加一些3過(guò)渡過(guò)程幾種典型形式：非衰減振蕩過(guò)程：圖(a)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值的某一側(cè)作緩慢變化，沒(méi)有來(lái)回波動(dòng)，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。衰減振蕩過(guò)程：圖(b)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值附近上下波動(dòng)，但幅度逐漸減小，經(jīng)過(guò)幾個(gè)振蕩周期后，逐漸收斂在某一數(shù)值上?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程幾種典型形式：§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)4等幅振蕩過(guò)程：圖(c)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值附近來(lái)回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度保持不變。發(fā)散振蕩過(guò)程：圖(d)所示，其特點(diǎn)是當(dāng)干擾進(jìn)人系統(tǒng)后，使被控變量開始產(chǎn)生振蕩，控制作用不僅無(wú)法將被控變量穩(wěn)定到給定值上，反而使振蕩的幅度越來(lái)越大?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)等幅振蕩過(guò)程：§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)5二、性能指標(biāo)

以衰減振蕩過(guò)程的形式討論：假設(shè)性能指標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)是以控制系統(tǒng)原先所處的平衡狀態(tài)時(shí)刻的被控變量y(0)作為基準(zhǔn)值，且被控變量等于給定值。從t=O的時(shí)刻開始，系統(tǒng)受到階躍輸入作用，于是被控變量開始變化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的衰減振蕩后，最終達(dá)到新的平衡狀態(tài)，使被控變量穩(wěn)定在y(∞)。

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)二、性能指標(biāo)§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)6在干擾或給定值作階躍變化時(shí)，被控變量的響應(yīng)曲線分別如圖(a)和圖(b)所示。在干擾或給定值作階躍變化時(shí)，被控變量的響應(yīng)曲線分別如圖(a7控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：1、最大偏差emax（或超調(diào)量σ）最大偏差（或超調(diào)量）是描述被控變量偏離給定值程度的物理量。

干擾作用下的定值控制系統(tǒng)，最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量的第一個(gè)波峰值與給定值的差。干擾作用下系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程如下圖所示?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：干擾作用下的定值控制系統(tǒng)8emax=B+C

最大偏差:§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)emax=B+C最大偏差:§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能9給定值變化的隨動(dòng)系統(tǒng)，通常采用超調(diào)量這一性能指標(biāo)來(lái)表示被控變量偏離給定值的程度。超調(diào)量的定義為tp-波峰時(shí)間。§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)10給定值變化的隨動(dòng)系統(tǒng)，通常采用超調(diào)量這一性能指標(biāo)來(lái)表示被控變圖中，超調(diào)量

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，超調(diào)量§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)112．余差e(∞)余差又稱殘余偏差，是指在過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，系統(tǒng)的給定值與被控變量新穩(wěn)態(tài)值之間的差值。余差是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性的重要指標(biāo)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)122．余差e(∞)§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)123．衰減比n衰減比是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，它反映了一個(gè)振蕩過(guò)程的衰減程度，它等于兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比。（注意：以y(∞)為橫坐標(biāo)）習(xí)慣上表示為n:1。一般希望衰減比在4:1到10:1的范圍內(nèi)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)3．衰減比n§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)13圖中，衰減比n=B

/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，衰減比n=B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能14圖中，衰減比

n=

B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，衰減比n=B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指154．過(guò)渡時(shí)間tS

過(guò)渡時(shí)間又叫控制時(shí)間或回復(fù)時(shí)間，它是控制系統(tǒng)在受到外界作用后，被控變量從原來(lái)的穩(wěn)態(tài)值達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。理論上講，被控變量達(dá)到新的平衡狀態(tài)需要無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間。所以一般認(rèn)為當(dāng)被控變量已進(jìn)人其新穩(wěn)態(tài)值的±5%（或±2%）的范圍內(nèi)，并不再躍出時(shí)，就認(rèn)為控制系統(tǒng)已經(jīng)重新回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)4．過(guò)渡時(shí)間tS§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)16圖中，調(diào)整時(shí)間為

tS

。§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為tS?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)17§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為

tS

。§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為tS。185.偏差積分性能指標(biāo)IAEISEIATEISTE面積積分，按其整定參數(shù)偏差的平均值較小。隨時(shí)間推移，控制越來(lái)越趨于嚴(yán)格。過(guò)渡過(guò)程可能出現(xiàn)大的偏差，但是恢復(fù)時(shí)間較短。對(duì)偏差值敏感，按其整定參數(shù)過(guò)渡過(guò)程不會(huì)呈現(xiàn)大偏差。隨時(shí)間推移，控制越來(lái)越趨于嚴(yán)格?；謴?fù)時(shí)間較短。5.偏差積分性能指標(biāo)面積積分，按其整定參數(shù)偏隨時(shí)間推191.基本概念儀表是用于檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)的器具或設(shè)備。自動(dòng)化儀表是具有控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能的儀表。本課程主要涉及的儀表包括：檢測(cè)儀表調(diào)節(jié)儀表（即控制器）執(zhí)行儀表（包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥）顯示及記錄儀表（包含于其他儀表之內(nèi)）§1-5自動(dòng)化儀表概述1.基本概念§1-5自動(dòng)化儀表概述201.1檢測(cè)儀表的分類1)按安裝形式分：現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤裝儀表、架裝儀表

2)按能源分:氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表3)按信號(hào)形式分：模擬儀表、數(shù)字儀表4)按結(jié)構(gòu)形式分：基地式、單元組合式、組裝式、集中/分散式5)按功能分：記錄儀表、指示儀表6)按微處理器分：智能儀表、非智能1.1檢測(cè)儀表的分類1)按安裝形式分：現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤211.2調(diào)節(jié)儀表的分類按組合形式：基地式調(diào)節(jié)儀表單元組合式調(diào)節(jié)儀表按微處理器：可編程調(diào)節(jié)器

固定編程調(diào)節(jié)器§1-5自動(dòng)化儀表概述1.2調(diào)節(jié)儀表的分類§1-5自動(dòng)化儀表概述221.3執(zhí)行儀表的分類執(zhí)行機(jī)構(gòu)按能源：氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器按結(jié)構(gòu)形式：薄膜式、活塞式、長(zhǎng)行程式調(diào)節(jié)閥按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：直通單座、直通雙座、三通、隔膜、

蝶形、球形、套筒式、閥體分離式按流量特性：直線、對(duì)數(shù)、拋物線、快開§1-5自動(dòng)化儀表概述1.3執(zhí)行儀表的分類§1-5自動(dòng)化儀表概述232自動(dòng)化儀表的作用過(guò)程參數(shù)檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)顯示和過(guò)程控制的前提，對(duì)確保安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品產(chǎn)量、節(jié)約能量、提高經(jīng)濟(jì)效益十分重要。自動(dòng)化儀表是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的技術(shù)工具之一，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的重要手段。高溫、高壓、強(qiáng)輻射、劇毒等惡劣環(huán)境，必須借助于自動(dòng)化儀表進(jìn)行操作，如冶金高爐、火電發(fā)電機(jī)、煉油廠等?！?-5自動(dòng)化儀表概述2自動(dòng)化儀表的作用§1-5自動(dòng)化儀表概述243自動(dòng)化儀表的技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)特性精確度穩(wěn)定性影響系數(shù)靜態(tài)輸入-輸出特性零點(diǎn)遷移與量程遷移動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差§1-5自動(dòng)化儀表概述3自動(dòng)化儀表的技術(shù)指標(biāo)§1-5自動(dòng)化儀表概述253.1精確度主要指標(biāo)：精密度、正確度、精確度等級(jí)精密度－測(cè)量?jī)x表表示值的不一致程度正確度－表示值有規(guī)律偏離真值的程度精確度－精密度和正確度的總和精確度等級(jí)－規(guī)定工作條件下，儀表最大允許誤差相對(duì)儀表測(cè)量范圍百分?jǐn)?shù)，也稱精度等級(jí)§1-5自動(dòng)化儀表概述3.1精確度§1-5自動(dòng)化儀表概述263.1精確度(續(xù))國(guó)家規(guī)定的儀表精度等級(jí)x：0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0、1.5、2.4、4表示儀表總誤差不超過(guò)±x％的范圍。精度等級(jí)越小，說(shuō)明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都

越小，即儀表的精密度越高。工業(yè)用表精度為0.5~4選擇儀表精度登記時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，不能

一味追求高精度等級(jí)的儀表§1-5自動(dòng)化儀表概述3.1精確度(續(xù))§1-5自動(dòng)化儀表概述273.2穩(wěn)定性在規(guī)定工作條件保持不變時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)

儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短表示。3.3影響系數(shù)是示值變化與影響量變化之間的比值?！?-5自動(dòng)化儀表概述3.2穩(wěn)定性§1-5自動(dòng)化儀表概述283.4靜態(tài)輸入-輸出特性包括量程、靈敏度、靈敏限、分辨率、線性度、死區(qū)、回差量程－儀表量程上、下限之差靈敏度－穩(wěn)態(tài)輸出增量與輸入增量之間的比值，是靜態(tài)特性曲線對(duì)應(yīng)的斜率：靈敏限－儀表輸入量從零不斷增加，在示值有可察覺(jué)微小變化時(shí)對(duì)應(yīng)輸入量的最小變化值§1-5自動(dòng)化儀表概述多個(gè)儀表組成的測(cè)量或控制系統(tǒng)中，靈敏度具有可傳遞性。3.4靜態(tài)輸入-輸出特性§1-5自動(dòng)化儀表概述多個(gè)儀表組29分辨率－儀表能檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的程度線性度－實(shí)際檢驗(yàn)曲線與通過(guò)特性曲線上、下限值端基直線之間最大偏差與最大值之比死區(qū)－沒(méi)有引起儀表輸出的輸入值最大變化范圍回差－被測(cè)量上行和下行所得兩條特性曲線的最大偏差：§1-5自動(dòng)化儀表概述分辨率－儀表能檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的程度§1-5自動(dòng)化儀表303.5零點(diǎn)遷移和量程遷移由于測(cè)量要求或測(cè)量條件的變化，需要改變儀表的零點(diǎn)或量程，需要對(duì)儀表進(jìn)行零點(diǎn)或量程的調(diào)整。通常將零點(diǎn)的變化稱零點(diǎn)遷移；將量程的變化稱量程遷移。零點(diǎn)遷移和量程遷移可以擴(kuò)大儀表的通用性。但何種條件可以遷移，遷移量大小，受到儀表的結(jié)構(gòu)和性能影響?！?-5自動(dòng)化儀表概述3.5零點(diǎn)遷移和量程遷移§1-5自動(dòng)化儀表概述313.6動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)特性儀表在動(dòng)態(tài)工作所呈現(xiàn)的特性決定儀表測(cè)量快變參數(shù)的精度通常用穩(wěn)定時(shí)間和極限頻率表示動(dòng)態(tài)誤差儀表在測(cè)量被測(cè)量過(guò)程中具有的誤差數(shù)值上是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的差值§1-5自動(dòng)化儀表概述3.6動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差§1-5自動(dòng)化儀表概述324自動(dòng)化儀表的信號(hào)制式與供電信號(hào)制式即信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，儀表之間采用的傳輸信號(hào)和數(shù)值。設(shè)計(jì)自動(dòng)化儀表和裝置，要做到通用性和相互兼容性。兩種信號(hào)制式：氣動(dòng)儀表電動(dòng)儀表§1-5自動(dòng)化儀表概述4自動(dòng)化儀表的信號(hào)制式與供電§1-5自動(dòng)化儀表概述33氣動(dòng)儀表QDZ：20kPa~100kPa(GB/T777-1985)氣源－140kPa壓縮空氣電動(dòng)儀表

DDZ-II：0~10mADC(遠(yuǎn)距)

或1~5VDC(柜內(nèi))

電源－220VAC

DDZ-III：4~20mA(遠(yuǎn)距)或1~5V(柜內(nèi))

電源－24VDC§1-5自動(dòng)化儀表概述氣動(dòng)儀表§1-5自動(dòng)化儀表概述345變送器的信號(hào)傳輸變送器屬現(xiàn)場(chǎng)儀表，氣源或電源來(lái)自控制室，輸出

信號(hào)送至控制室。氣動(dòng)變送器兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣源和輸出氣動(dòng)信號(hào)電動(dòng)變送器采用二線制或四線制傳送電源和輸出信號(hào)§1-5自動(dòng)化儀表概述5變送器的信號(hào)傳輸§1-5自動(dòng)化儀表概述35兩線制電動(dòng)變送器兩根導(dǎo)線作為電源和輸出信號(hào)的公用傳輸線，

大多數(shù)變送器屬于兩線制連接電纜斷、安全防爆、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)條件：工作電流必須小于等于變送器輸出電流信號(hào)電流必須有活零點(diǎn)，因此4~20mADC可采用二線制，而0~10mADC不能用二線制變送器輸出端電壓等于電源電壓－壓降必須單電源供電§1-5自動(dòng)化儀表概述兩線制電動(dòng)變送器§1-5自動(dòng)化儀表概述36四線制電動(dòng)變送器分別用兩根導(dǎo)線傳輸供電電源和輸出信號(hào)，

因此對(duì)電流信號(hào)的零點(diǎn)及元件功耗無(wú)嚴(yán)格要求§1-5自動(dòng)化儀表概述四線制電動(dòng)變送器§1-5自動(dòng)化儀表概述37儀表的發(fā)展趨勢(shì)成組傳感器的復(fù)合檢測(cè)微機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)智能傳感器智能儀表計(jì)算機(jī)多媒體化的虛擬儀表傳感器、變送器和調(diào)節(jié)器的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品§1-5自動(dòng)化儀表概述儀表的發(fā)展趨勢(shì)§1-5自動(dòng)化儀表概述38控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)扁平化控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)化控制系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)化§1-5自動(dòng)化儀表概述控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)§1-5自動(dòng)化儀表概述39謝謝謝謝40§1-1生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化概述§1-2過(guò)程控制系統(tǒng)的組成及分類§1-3方塊圖與流程圖上講回顧§1-1生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化概述上講回顧41一、過(guò)渡過(guò)程過(guò)程控制系統(tǒng)在運(yùn)行中有兩種狀態(tài)。靜態(tài)：系統(tǒng)的被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)，稱為靜態(tài)（或穩(wěn)態(tài)）；動(dòng)態(tài)：系統(tǒng)的被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)，稱為動(dòng)態(tài)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程：生產(chǎn)過(guò)程從一個(gè)平衡狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）到達(dá)另一個(gè)平衡狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）的動(dòng)態(tài)歷程稱為過(guò)渡過(guò)程，它反映了被控變量隨時(shí)間的變換規(guī)律。一、過(guò)渡過(guò)程§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程：42為了便于了解控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，通常是在系統(tǒng)的輸入端施加一些特殊的試驗(yàn)輸入信號(hào)，然后研究系統(tǒng)對(duì)該輸入信號(hào)的響應(yīng)。最常采用的試驗(yàn)信號(hào)是階躍輸入信號(hào)，其作用方式如圖所示。

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)為了便于了解控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，通常是在系統(tǒng)的輸入端施加一些43過(guò)渡過(guò)程幾種典型形式：非衰減振蕩過(guò)程：圖(a)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值的某一側(cè)作緩慢變化，沒(méi)有來(lái)回波動(dòng)，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。衰減振蕩過(guò)程：圖(b)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值附近上下波動(dòng)，但幅度逐漸減小，經(jīng)過(guò)幾個(gè)振蕩周期后，逐漸收斂在某一數(shù)值上?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)過(guò)渡過(guò)程幾種典型形式：§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)44等幅振蕩過(guò)程：圖(c)所示，其特點(diǎn)是被控變量在給定值附近來(lái)回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度保持不變。發(fā)散振蕩過(guò)程：圖(d)所示，其特點(diǎn)是當(dāng)干擾進(jìn)人系統(tǒng)后，使被控變量開始產(chǎn)生振蕩，控制作用不僅無(wú)法將被控變量穩(wěn)定到給定值上，反而使振蕩的幅度越來(lái)越大?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)等幅振蕩過(guò)程：§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)45二、性能指標(biāo)

以衰減振蕩過(guò)程的形式討論：假設(shè)性能指標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)是以控制系統(tǒng)原先所處的平衡狀態(tài)時(shí)刻的被控變量y(0)作為基準(zhǔn)值，且被控變量等于給定值。從t=O的時(shí)刻開始，系統(tǒng)受到階躍輸入作用，于是被控變量開始變化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的衰減振蕩后，最終達(dá)到新的平衡狀態(tài)，使被控變量穩(wěn)定在y(∞)。

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)二、性能指標(biāo)§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)46在干擾或給定值作階躍變化時(shí)，被控變量的響應(yīng)曲線分別如圖(a)和圖(b)所示。在干擾或給定值作階躍變化時(shí)，被控變量的響應(yīng)曲線分別如圖(a47控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：1、最大偏差emax（或超調(diào)量σ）最大偏差（或超調(diào)量）是描述被控變量偏離給定值程度的物理量。

干擾作用下的定值控制系統(tǒng)，最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量的第一個(gè)波峰值與給定值的差。干擾作用下系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程如下圖所示?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：干擾作用下的定值控制系統(tǒng)48emax=B+C

最大偏差:§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)emax=B+C最大偏差:§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能49給定值變化的隨動(dòng)系統(tǒng)，通常采用超調(diào)量這一性能指標(biāo)來(lái)表示被控變量偏離給定值的程度。超調(diào)量的定義為tp-波峰時(shí)間。§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)50給定值變化的隨動(dòng)系統(tǒng)，通常采用超調(diào)量這一性能指標(biāo)來(lái)表示被控變圖中，超調(diào)量

§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，超調(diào)量§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)512．余差e(∞)余差又稱殘余偏差，是指在過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，系統(tǒng)的給定值與被控變量新穩(wěn)態(tài)值之間的差值。余差是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性的重要指標(biāo)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)522．余差e(∞)§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)123．衰減比n衰減比是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，它反映了一個(gè)振蕩過(guò)程的衰減程度，它等于兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比。（注意：以y(∞)為橫坐標(biāo)）習(xí)慣上表示為n:1。一般希望衰減比在4:1到10:1的范圍內(nèi)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)3．衰減比n§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)53圖中，衰減比n=B

/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，衰減比n=B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能54圖中，衰減比

n=

B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，衰減比n=B/B'§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指554．過(guò)渡時(shí)間tS

過(guò)渡時(shí)間又叫控制時(shí)間或回復(fù)時(shí)間，它是控制系統(tǒng)在受到外界作用后，被控變量從原來(lái)的穩(wěn)態(tài)值達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。理論上講，被控變量達(dá)到新的平衡狀態(tài)需要無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間。所以一般認(rèn)為當(dāng)被控變量已進(jìn)人其新穩(wěn)態(tài)值的±5%（或±2%）的范圍內(nèi)，并不再躍出時(shí)，就認(rèn)為控制系統(tǒng)已經(jīng)重新回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)4．過(guò)渡時(shí)間tS§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)56圖中，調(diào)整時(shí)間為

tS

?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為tS?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)57§1-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為

tS

?！?-4過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)圖中，調(diào)整時(shí)間為tS。585.偏差積分性能指標(biāo)IAEISEIATEISTE面積積分，按其整定參數(shù)偏差的平均值較小。隨時(shí)間推移，控制越來(lái)越趨于嚴(yán)格。過(guò)渡過(guò)程可能出現(xiàn)大的偏差，但是恢復(fù)時(shí)間較短。對(duì)偏差值敏感，按其整定參數(shù)過(guò)渡過(guò)程不會(huì)呈現(xiàn)大偏差。隨時(shí)間推移，控制越來(lái)越趨于嚴(yán)格?；謴?fù)時(shí)間較短。5.偏差積分性能指標(biāo)面積積分，按其整定參數(shù)偏隨時(shí)間推591.基本概念儀表是用于檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)的器具或設(shè)備。自動(dòng)化儀表是具有控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能的儀表。本課程主要涉及的儀表包括：檢測(cè)儀表調(diào)節(jié)儀表（即控制器）執(zhí)行儀表（包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥）顯示及記錄儀表（包含于其他儀表之內(nèi)）§1-5自動(dòng)化儀表概述1.基本概念§1-5自動(dòng)化儀表概述601.1檢測(cè)儀表的分類1)按安裝形式分：現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤裝儀表、架裝儀表

2)按能源分:氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表3)按信號(hào)形式分：模擬儀表、數(shù)字儀表4)按結(jié)構(gòu)形式分：基地式、單元組合式、組裝式、集中/分散式5)按功能分：記錄儀表、指示儀表6)按微處理器分：智能儀表、非智能1.1檢測(cè)儀表的分類1)按安裝形式分：現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤611.2調(diào)節(jié)儀表的分類按組合形式：基地式調(diào)節(jié)儀表單元組合式調(diào)節(jié)儀表按微處理器：可編程調(diào)節(jié)器

固定編程調(diào)節(jié)器§1-5自動(dòng)化儀表概述1.2調(diào)節(jié)儀表的分類§1-5自動(dòng)化儀表概述621.3執(zhí)行儀表的分類執(zhí)行機(jī)構(gòu)按能源：氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器按結(jié)構(gòu)形式：薄膜式、活塞式、長(zhǎng)行程式調(diào)節(jié)閥按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：直通單座、直通雙座、三通、隔膜、

蝶形、球形、套筒式、閥體分離式按流量特性：直線、對(duì)數(shù)、拋物線、快開§1-5自動(dòng)化儀表概述1.3執(zhí)行儀表的分類§1-5自動(dòng)化儀表概述632自動(dòng)化儀表的作用過(guò)程參數(shù)檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)顯示和過(guò)程控制的前提，對(duì)確保安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品產(chǎn)量、節(jié)約能量、提高經(jīng)濟(jì)效益十分重要。自動(dòng)化儀表是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的技術(shù)工具之一，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的重要手段。高溫、高壓、強(qiáng)輻射、劇毒等惡劣環(huán)境，必須借助于自動(dòng)化儀表進(jìn)行操作，如冶金高爐、火電發(fā)電機(jī)、煉油廠等?！?-5自動(dòng)化儀表概述2自動(dòng)化儀表的作用§1-5自動(dòng)化儀表概述643自動(dòng)化儀表的技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)特性精確度穩(wěn)定性影響系數(shù)靜態(tài)輸入-輸出特性零點(diǎn)遷移與量程遷移動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差§1-5自動(dòng)化儀表概述3自動(dòng)化儀表的技術(shù)指標(biāo)§1-5自動(dòng)化儀表概述653.1精確度主要指標(biāo)：精密度、正確度、精確度等級(jí)精密度－測(cè)量?jī)x表表示值的不一致程度正確度－表示值有規(guī)律偏離真值的程度精確度－精密度和正確度的總和精確度等級(jí)－規(guī)定工作條件下，儀表最大允許誤差相對(duì)儀表測(cè)量范圍百分?jǐn)?shù)，也稱精度等級(jí)§1-5自動(dòng)化儀表概述3.1精確度§1-5自動(dòng)化儀表概述663.1精確度(續(xù))國(guó)家規(guī)定的儀表精度等級(jí)x：0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0、1.5、2.4、4表示儀表總誤差不超過(guò)±x％的范圍。精度等級(jí)越小，說(shuō)明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都

越小，即儀表的精密度越高。工業(yè)用表精度為0.5~4選擇儀表精度登記時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，不能

一味追求高精度等級(jí)的儀表§1-5自動(dòng)化儀表概述3.1精確度(續(xù))§1-5自動(dòng)化儀表概述673.2穩(wěn)定性在規(guī)定工作條件保持不變時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)

儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短表示。3.3影響系數(shù)是示值變化與影響量變化之間的比值?！?-5自動(dòng)化儀表概述3.2穩(wěn)定性§1-5自動(dòng)化儀表概述683.4靜態(tài)輸入-輸出特性包括量程、靈敏度、靈敏限、分辨率、線性度、死區(qū)、回差量程－儀表量程上、下限之差靈敏度－穩(wěn)態(tài)輸出增量與輸入增量之間的比值，是靜態(tài)特性曲線對(duì)應(yīng)的斜率：靈敏限－儀表輸入量從零不斷增加，在示值有可察覺(jué)微小變化時(shí)對(duì)應(yīng)輸入量的最小變化值§1-5自動(dòng)化儀表概述多個(gè)儀表組成的測(cè)量或控制系統(tǒng)中，靈敏度具有可傳遞性。3.4靜態(tài)輸入-輸出特性§1-5自動(dòng)化儀表概述多個(gè)儀表組69分辨率－儀表能檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的程度線性度－實(shí)際檢驗(yàn)曲線與通過(guò)特性曲線上、下限值端基直線之間最大偏差與最大值之比死區(qū)－沒(méi)有引起儀表輸出的輸入值最大變化范圍回差－被測(cè)量上行和下行所得兩條特性曲線的最大偏差：§1-5自動(dòng)化儀表概述分辨率－儀表能檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的程度§1-5自動(dòng)化儀表703.5零點(diǎn)遷移和量程遷移由于測(cè)量要求或測(cè)量條件的變化，需要改變儀表的零點(diǎn)或量程，需要對(duì)儀表進(jìn)行零點(diǎn)或量程的調(diào)整。通常將零點(diǎn)的變化稱零點(diǎn)遷移；將量程的變化稱量程遷移。零點(diǎn)遷移和量程遷移可以擴(kuò)大儀表的通用性。但何種條件可以遷移，遷移量大小，受到儀表的結(jié)構(gòu)和性能影響?！?-5自動(dòng)化儀表概述3.5零點(diǎn)遷移和量程遷移§1-5自動(dòng)化儀表概述713.6動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)特性儀表在動(dòng)態(tài)工作所呈現(xiàn)的特性決定儀表測(cè)量快變參數(shù)的精度通常用穩(wěn)定時(shí)間和極限頻率表示動(dòng)態(tài)誤差儀表在測(cè)量