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1、,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,*,上一讲内容的回忆,了解典型工业过程的动态特性类型；,把握简洁被控过程的机理建模方法；,把握调整阀“气开、气关”形式与流量特性的选择原则；,把握“广义对象”概念及其动态特性的典型测试方法。,习题 争论,对于如以以下图的加热炉温度把握系统，试,(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与把握目标;,(2)画出该系统的方块图；,(3)选择把
2、握阀的“气开-气关”形式;,(4)指出该把握系统的“广义对象”及物理意义。,温度把握系统方块图1,特点,：各环节均用实际仪表、设备或装置来表示，被控对象用,受控设备,来表示，不反映操纵变量、干扰对被控变量的影响关系。,温度把握系统方块图2,特点：承受传递函数与环节名称混合表示，对象用被控过程的动态特性来表示。,温度把握系统方块图3,特点：对象用被控过程的动态特性来表示，其中除把握通道外，全部干扰对被控变量的影响只用一个输出扰动来近似。固然，各环节可以只用传递函数来表示。,广义对象的阶跃响应测试,“广义对象”的输入：u，输出为Tm。,假设机理建模有难度，就可承受常用的响应测试法.,对象特性的阶跃
3、响应测试,假设温度测量变送器的量程为,200 400,对象特性可用以下一阶,+,纯滞后来表示,试确定其,K,p,T,p,。,对象特性参数确实定,假设温度测量变送器的量程为,200 400,。,把握性能指标与PID反响把握(PID Feedback Controllers),本讲根本要求,把握仿真系统SimuLink的使用方法;,把握单回路把握器“正反作用”的选择原则；,把握单回路把握系统的常用性能指标；,把握PID把握律的意义及与把握性能的关系。,仿真系统,SimuLink,的使用入门,假设把握输入u(t)与干扰输入d(t)均为阶跃信号，要求显示输入对被控变量y(t)及其测量z(t)的动态响应
4、。,仿真系统,SimuLink,的使用技巧,生疏与把握系统所供给的SimuLink常用模块，如输入信号、输出显示、传递函数模块、常用数学函数等；,把握SimuLink运行数据与Matlab数据平台的联结，以及Matlab常用的作图方法；,把握子系统的封装技术包括外观设计、参数设置、注释等；,把握自定义模块的运行机制、设计方法与封装技术。,把握器的“正反作用”选择问题,问题：如何构成一个负反响把握系统？,把握器的“正反作用”选择,定义：当被控变量的测量值增大时，把握器的输出也增大，则该把握器为“正作用”；否则，当测量值增大时，把握器输出反而削减，则该把握器为“反作用”。,选择要点：使把握回路成为
5、“负反响”系统。选择方法为：,1假设检验法，先假设把握器的作用方向，再检查把握回路能否成为“负反响”系统；,2回路判别法，先画出把握系统的方块图，并确定回路除把握器外的各环节作用方向，再确定把握器的正反作用。,回路为负反响的条件：。,把握器的作用方向选择：假设检验法,依据把握阀的“气开气关”的选择原则，该阀应选“气开阀”，即：u Rf.(Why?),假设温度把握器为正作用，即：Tm u；则,结论：该把握器的作用方向不能为正作用，而应为反作用.,把握器的作用方向选择：回路判别法,回路判别法的要点：,1反响回路中负增益环节包括比较器数为奇数；,2对把握器而言，“正作用”是指Tm u。,把握系统的性
6、能评价,仿真程序见./Simulation/PIDControl/PControlLoop.mdl,争论：如何评价或比较不同把握系统的性能？,把握系统常用的性能指标,稳态余差：,衰减比：,振荡周期T,调整时间 ts,上升时间,t,r,峰值时间,t,p,.,把握系统常用的性能指标续,偏差平方值积分,偏差确定值积分,偏差确定值与,时间乘积的积分,PID 把握器,纯比例把握器,把握器增益 Kc或比例度对系统性能的影响：增益 Kc 的增大或比例度下降，使系统的调整作用增加，但稳定性下降当系统稳定时，调整频率提高、最大偏差下降；,仿真结果参见,./Simulation/PIDControl/PContr
7、olLoop.mdl,比例增益对把握性能的影响,比例积分把握器,积分时间Ti 对系统性能的影响,引入积分作用的根本目的是为了消退稳态余差，但使把握系统的稳定性下降。当积分作用过强时即Ti 过小，可能使把握系统不稳定。,仿真结果参见,./Simulation/PIDControl/PILoop.mdl,积分作用对把握性能的影响,抱负的比例积分微分把握器,微分时间Td 对系统性能的影响,微分作用的增加即Td 增大，从理论上讲使系统的超前作用增加，稳定性得到加强，但对高频噪声起放大作用。对于测量噪声较大的对象，需要引入测量信号的平滑滤波；而微分作用主要适合于特性一阶滞后较大的广义对象，如温度、成份等
8、。,微分作用对把握性能的影响,问题：把握作用的变化过大，对噪声敏感，如何抑制？,实际的比例积分微分把握器,其中,A,d,为微分增益,SimuLink 构造:,PID把握系统仿真举例,仿真结果参见,./Simulation/PIDControl/PIDLoop.mdl,结论,争论仿真系统SimuLink的使用方法;,介绍了单回路把握器“正反作用”的选择原则；,描述了单回路系统的常用性能指标；,通过仿真争论了PID把握律的意义及与把握性能的关系。,思考题,对于一般的自衡过程，分析承受纯比例把握器存在稳态余差的缘由；,引入积分作用可消退稳态余差的缘由分析，以及为什么引入积分作用会降低闭环把握系统的稳
9、定性？,引入微分作用可提高把握系统的稳定性，但为什么实际工业过程中应用并不多？,如何确定PID参数？,仿真练习,构造具有初始输出的PID把握模块；,对以以以下图所示的系统，假设稳态时对象的输入为50，输出y为20。在10时刻设定值从20变为25，试对不同把握器进展仿真比较。,仿真练习续,承受纯比例把握器，分别在有噪声和没有噪声的状况下，作出Kc值为5，15和25时y相对于设定值变化的曲线；,承受Kc=2的PI把握器，Ti分别取2，1，0.5时在有噪声和没有噪声的状况下作出y相对于设定值变化的曲线；,承受Kc=2，Ti=0.5的PID把握器，试转变Td和Ad的值并比较在不同取值状况下以及在不同大小的噪声干扰下y相对于设定值变化的曲线。,
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