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第 三 节 自 动 控 制 系 统 的 过 渡 过 程 及 品 质 指 标第 二 章 自 动 控 制 系 统 基 本 概 念 控制系统的静态与动态控制系统的静态与动态控制系统的静态与动态控制系统的过渡过程控制系统的静态与动态控制系统的品质指标控制系统的静态与动态影响控制系统过渡过程品质的主要因素本节知识点 当自动控制系统的被控参数不随时间变化，即被控参数变化率等于零的状态。被控参数随时间变化的状态称为动态。系 统 的 静 态动 态控制系统的静态与动态 控制系统的静态与动态当一个自动控制系统的输入恒定不变时，既不改变给定值又没有干扰，整个系统就会处于一种相对平衡的静止状态。 静 态动 态自动控制系统的静态过程是暂时的、相对的和有条件的。生产过程中干扰不断产生，自动控制系统的静态随时被打破，使被控参数变化。在这个过程中，系统各环节都处于运动状态，所以称为动态。 控制系统的过渡过程系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的全过程。自动控制系统的控制作用不断克服干扰影响的全过程。自动控制系统的过渡过程动态过程中被控量是不断变化的，这种随时间而变化的过程，称为自动控制系统的过渡过程。 控制系统的过渡过程控制系统的静态与动态非周期衰减过程五个过程控制系统的静态与动态非周期发散过程控制系统的静态与动态衰减振荡过程控制系统的静态与动态等幅振荡过程控制系统的静态与动态发散振荡过程 控制系统的过渡过程过渡过程的类型稳定的过渡过程单调过程衰减震荡过程不稳定的过渡过程非周期发散过程等幅震荡过程发散震荡过程12 控制系统的过渡过程等幅震荡过程介于稳定和不稳定过渡过程之间的一种临界状态。实际生产中也归于不稳定的范畴。过渡过程表明组成系统的设备、机构将不断频繁地来回运动，各种参数也将不断大幅度地来回波动，实际生产中一般是不允许的。质量要求不高的场合，如果被控变量的波动是在工艺的允许范围内，也可采用。3过渡过程的类型 控制系统的品质指标对控制系统的要求 1发电机正常供电——输出电压必须保持恒定。2数控机床加工出高精度的零件——刀架的进给量必须按程序指令的设定值变化。3热处理炉提供合格的产品——炉温必须严格按规定操作。 控制系统的品质指标yt0ABC 品质指标，最大偏差A（超调量B ）A：瞬间被控变量偏离给定值的最大值emax B∶B=A-C C：新的稳态值 表征被控变量偏离给定值的程度，A越大，偏离越大，对生产越不利 工艺上对最大偏差有所限制 控制系统的品质指标 品质指标，衰减比n（=B/B'）过渡过程曲线上同方向相邻两波峰（或波谷）值之比n=B/B'用n:1表示，一般要求n=4~10（经验值）表示衰减程度的指标n>1，衰减振荡； n→1，接近等幅振荡；n<1，发散振荡 n 越大，系统越稳定；n→∞，接近于非振荡衰减 控制系统的品质指标品质指标，余差C A：瞬间被控变量偏离给定值的最大值emax B∶B=A-C C：新的稳态值yt0C 控制系统的品质指标品质指标，过渡时间Ts 系统从受到干扰作用发生变化开始，到建立新平衡所需时间Ts反映了克服干扰的能力 一般认为被控变量进入新稳态值的5%（或2%）范围内就已达到Ts越小，表示系统恢复稳定快；Ts越大，表示系统恢复稳定慢 控制系统的品质指标品质指标，振荡周期或频率过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间反映了自动控制系统克服干扰的能力。 生产要求：尽量短 影响控制系统过渡过程品质的主要因素1工艺过程（被控对象）与自动控制系统相关的工艺部分。 自动化装置为实现自动控制所必需的自动化仪表设备。2过渡过程品质的好坏，在很大程度上决定于对象的性质。自动化装置的选择和调整不当，会直接影响控制质量。自动化装置的性能也会影响控制质量。自动化装置应按对象性质加以选择和调整，两者要很好地配合。