技术与计量（安装）：自动控制系统常识（二）

　　二、自动控制系统的常用术语

　　（1）调节对象，又称被调对象，简称对象。在自动调节系统中，把需要调节的工艺设备的有关部分称为调节对象。

　　（2）被调参数。指能够表征设备运转情况并需要进行调节的工艺参数。

　　（3）调节参数。用来克服干扰对被调参数的影响，实现调节作用的参数叫调节参数。

　　（4）给定值x.工艺上希望被调参数所保持的数值。

　　（5）偏差e.被调参数的测量值与给定值之差。

　　（6）干扰f.指引起被调参数偏离给定的一切因素。

　　（7）反馈。将被调参数的信号反送到调节器的比较元件去的通道称为反馈回路，简称反馈。

　　三、自动控制系统的常识

　　（一）系统的静态、动态和干扰作用

　　在自动化领域内，把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。

　　当一个自动调节系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对的平衡状态。系统的各个组成环节，如变送器、调节器、调节阀等都不改变其原先的状态，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态就是系统的静态。

　　通常平衡状态是相对、暂时、有条件的。一个原来处于静态的系统，由于干扰的作用，被调参数发生变化，使调节器等自动化装置改变调节系数，以克服干扰作用的影响，并力图使系统恢复平衡。从干扰的发生，经过调节，直到系统重新建立平衡整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之中，所以这种状态就叫做动态。在实际生产过程中，干扰是客观存在且不可避免的。

　　（二）调节系统的品质指标

　　为了定量地评定调节系统的品质，规定了以下几个质量指标：

　　1、最大偏差是指系统瞬时偏离给定值的最大程度，它是衡量自动调节系统的品质指标之一。对于一些有约束条件的系统，都规定有具体的允许最大偏差值。

　　2、超调量是指被调参数第一个波峰值与新的稳态值之差。如果系统新的稳态值与给定值相等，那么最大偏差就和超调量相等了。通常在对给定值改变的调节系统作分析时，多采用超调量这个品质指标。

　　3、衰减比是指过渡曲线中第一个波峰的高度与第二个波峰高度之比，习惯上写成n  ：1 形式。显然，凡是衰减振荡，n值必大于1.n值越大，表示过程衰减得越快，系统稳定性越好。通常n的取值范围在4～10之间。

　　4、余差。当过渡过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值的偏差叫做余差（又称静差、稳态误差），也就是最后残余的偏差。余差的数值可正可负。在生产中，给定值是生产的技术指标，当然希望经过调节以后，被调参数越接近给定值越好，也就是余差越小越好。

　　5、过渡时间从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡为止，过渡过程所经历的时间叫做“过渡时间”或“调节时间”。严格地讲，对于具有一定衰减比的衰减振荡过程来说，要完全达到新的平衡状态需要无限长的时间。然而，实际上由于仪表灵敏度的限制，当被调参数接近稳态值时，指示值就基本不变了。因此，一般是在新的稳定值的上下规定一个小的范围，当被调参数进入这一范围并且不再超出时，就认为被调参数已经达到新的稳定值，亦即过渡过程至此结束。这个范围一般定为余差的±5%.

　　（三）调节对象的负荷与自衡

　　负荷就是对象的生产能力或运转能力，例如锅炉的出汽量、精馏塔的处理量、液体贮槽的流量等。在自动调节系统中，对象负荷变化的大小和快慢是系统的主要干扰作用，它直接影响调节过程的稳定性。如果负荷变化很大又很频繁，调节系统就很难稳定下来，因此要求负荷应尽量稳定。

　　当系统的平衡被破坏后，在没有外界的调节作用下，被调参数自行趋向一个新的稳定值的性质就称之为对象的自衡。

　　四、自动控制系统的表示方法

　　在研究自动控制系统时，为了能够清楚地表示出一个自动调节系统各个组成部分之间的相互影响和信号联系，便于对系统分析研究，一般都用方框图来表示自动调节系统的组成。

　　方框图是用图的形式表示系统中各组成部分的功能和信号（或变量）传递关系，它的每一个方块表示组成部分的一种功能，箭头的方向标明信号（或变量）的传递方向。

　　在方块图中有四种基本符号：

　　1、信号线：即带箭头的直线，箭头方向表示信号传递的方向。

　　2、引出点：表示信号引出或测量的位置，从同一位置引出的信号线在数据和性质方面是完全相同的。

　　3、比较点：对两个或两个以上信号进行代数运算的点。

　　4、方块：箭头进入广场的信号称为输入信号，箭头离开方块的信号称为输出信号。方框图中的每个方块为系统或元件的传递函数，它反映了各个环节间的因果关系。

　　实际工作中，根据系统的不同，可以有各种各样的方框图。但任何一种复杂的方块图都是由串联、并联、反馈这三种基本形式组成的。

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