清华大学：《过程控制 Process Control》课程教学资源（PPT课件）第三章 单回路控制系统的整定

Process Control 过程控制 清华大学自动化系 王京春

Process Control 过程控制 清华大学自动化系 王京春

第三章单回路控制系统的整定 §3-1系统整定的一般概念 §3-2衰减频率特性的整定计算 §3-3工程整定方法

第三章 单回路控制系统的整定 §3-1 系统整定的一般概念 §3-2 衰减频率特性的整定计算 §3-3 工程整定方法

§3-1系统整定的一般概念 什么叫整定 根据系统中被控过程的动态特性,确定调 节器中的各可调整参数,使系统的工作 性能达规定的要求(如稳定性、某项指 标最优) 了解掌握过程特性 确定性能指标 通过整定实现所规定的指标

§3-1 系统整定的一般概念 一、什么叫整定 根据系统中被控过程的动态特性，确定调 节器中的各可调整参数，使系统的工作 性能达规定的要求（如稳定性、某项指 标最优） 了解掌握过程特性 确定性能指标 通过整定实现所规定的指标

二、整定所采用的性能指标 1稳定裕量 时域:衰减率=75%~90% 复域:相对稳定度m,一对主要特征根的 实部与虚部之比。0.221~0.366 频域:对数频率特性中的 增益裕量5~10db 相角裕量30~60°

二、整定所采用的性能指标 1.稳定裕量 时域：衰减率 =75%～90% 复域：相对稳定度m，一对主要特征根的 实部与虚部之比。0.221～0.366 频域：对数频率特性中的 增益裕量 5～10db 相角裕量 30～60o

2.误差积分最小 E=∫a()d,仅要求误差均值为零 E=jc()ld抑制小误差 ISE=「e()2d,抑制大误差 mAE=∫r|c()lb,抑制长期误差

抑制长期误差 抑制大误差 抑制小误差 仅要求误差均值为零 | ( )| , ( ) , | ( )| , ( ) , 2     = = = = ITAE t e t dt ISE e t dt IAE e t dt IE e t dt 2. 误差积分最小

三、整定方法 1理论计算整定 基于数学模型(传递函数、频率特性), 按性能指标进行计算,得到整定参数 2.工程整定 根据响应曲线、特征参数,按工程经验数 据或经验公式得到整定参数 3直接经验调整 参照性能指标,按实际运行曲线进行调整

三、整定方法 1.理论计算整定 基于数学模型（传递函数、频率特性）， 按性能指标进行计算，得到整定参数 2.工程整定 根据响应曲线、特征参数，按工程经验数 据或经验公式得到整定参数 3.直接经验调整 参照性能指标，按实际运行曲线进行调整

§3-2衰减频率特性的整定计算 衰减频率特性 普通复域内,S=±j0 得到频率特性 虚轴左移m使S=-mO±j 得到衰减频率特性 二、衰减频率特性与稳定判据 nique稳定判据的扩展应用

§3-2 衰减频率特性的整定计算 一、衰减频率特性 普通复域内，S=  j 得到频率特性 虚轴左移m, 使 S= -m  j 得到衰减频率特性 二、衰减频率特性与稳定判据 Niquist稳定判据的扩展应用

三、以m为指标的整定计算 衰减频率特性稳定判椐以系统开环传 递函数为依据 G(m,jo=le G(m,jo)=G(m,jaG,(m,jo 因而参数整定的基本计算式为 M(m, o)M,(m,o)=1 2(m,)+qn(m,O)=-x

三、以m为指标的整定计算 衰减频率特性稳定判椐以系统开环传 递函数为依据 因而参数整定的基本计算式为 ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 1      G m j G m j G m j G m j e c p j = = −        + = − = ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 1 m m M m M m c p c p

1单参数调节器的整定计算 采用比例控制器 KM,(m,O)=l K M,(m,, Q)=1 已知被控过程特性,根据上式可确定K。 采用积分控制器 以单容对象采用积分控制器构成的控制 系统为例

1 单参数调节器的整定计算 –采用比例控制器 已知被控过程特性，根据上式可确定Kc –采用积分控制器 以单容对象采用积分控制器构成的控制 系统为例     = − = ( , ) ( , ) 1 m K M m p c p     = − = ( , ) ( , ) 1 p s c p s m K M m

K 1 G(S TS+ITs K G(m, jo) 7(-m+j0)+17(-m+i0) 丌+ rctem arcto @T K 1-m T√+m2√(1-mo32+0272

2 2 2 2 ) 1 1 ( 1 (1 ) ( ) 1 ( ) 1 ( , ) 1 1 ( ) T m m T T K e T m j T m j K G m j TS T S K G s i m T T arctg m arctg i i            + − + = − + + − + = + = − − + −