第1章 简单控制系统
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第一章控制系统的基本概念
图1.5 闭环控制系统的组成
1．给定元件 主要用于产生给定信号或输入信号。例如，图1.2中电位计 里的可变电阻。 2．反馈元件 它测量被控制量或输出量，产生主反馈信号。一般，为了便 于传输，主反馈信号多为电信号。因此，反馈元件通常是一些用 电量来测量非电量的元件。 必须指出，在机械、液压、气动、机电、电机等系统中存在 着内在反馈。这是一种没有专设反馈元件的信息反馈，是系统内 部各参数相互作用而产生的反馈信息流，如作用力与反作用力之 间形成的直接反馈。内在反馈回路由系统动力学特性确定，它所 构成的闭环系统是一个动力学系统。 3．比较元件 用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反映两者差 值的偏差信号。例如，图1.2中的电位计。
准确地复现控制信号
的变化规律（此即伺
服的含义）。控制指
令可以由操作者根据
需要随时发出，也可
以由目标物或相应的 测量装置发出。
图1.7 液压仿形车床工作原理图
图1.7所示为液压仿形车床工作原理图。当阀心8处于图示中 间位置时，没有压力油进入液压缸前后两腔，液压缸不动。当阀 心偏离中位，例如向前伸出时，节流口2、4保持关闭，节流口1、 3打开，压力油经节流口3进入液压缸前腔，而其后腔的油液经 节流口1流回油箱，缸体带动刀具向前运动；同样，当阀心偏离 中位向后收缩时，节流口1、3关闭，2、4打开，压力油经节流 口2进入液压缸后腔，而缸前腔的油液则经节流口4流回油箱， 缸体带动刀具向后运动。图中，液压缸缸体和控制阀阀体连成一 体，形成液压缸运动的负反馈，使液压缸缸体与阀心的运动距离 和方向始终保持一致，所以液压缸缸体（刀具）完全跟随阀心 （触销8）运动。因此，这是一个随动（伺服）系统。
若参数配置不当，很容易引起振荡， 由11台小型电动机驱动
1．给定元件 主要用于产生给定信号或输入信号。例如，图1.2中电位计 里的可变电阻。 2．反馈元件 它测量被控制量或输出量，产生主反馈信号。一般，为了便 于传输，主反馈信号多为电信号。因此，反馈元件通常是一些用 电量来测量非电量的元件。 必须指出，在机械、液压、气动、机电、电机等系统中存在 着内在反馈。这是一种没有专设反馈元件的信息反馈，是系统内 部各参数相互作用而产生的反馈信息流，如作用力与反作用力之 间形成的直接反馈。内在反馈回路由系统动力学特性确定，它所 构成的闭环系统是一个动力学系统。 3．比较元件 用来接收输入信号和反馈信号并进行比较，产生反映两者差 值的偏差信号。例如，图1.2中的电位计。
准确地复现控制信号
的变化规律（此即伺
服的含义）。控制指
令可以由操作者根据
需要随时发出，也可
以由目标物或相应的 测量装置发出。
图1.7 液压仿形车床工作原理图
图1.7所示为液压仿形车床工作原理图。当阀心8处于图示中 间位置时，没有压力油进入液压缸前后两腔，液压缸不动。当阀 心偏离中位，例如向前伸出时，节流口2、4保持关闭，节流口1、 3打开，压力油经节流口3进入液压缸前腔，而其后腔的油液经 节流口1流回油箱，缸体带动刀具向前运动；同样，当阀心偏离 中位向后收缩时，节流口1、3关闭，2、4打开，压力油经节流 口2进入液压缸后腔，而缸前腔的油液则经节流口4流回油箱， 缸体带动刀具向后运动。图中，液压缸缸体和控制阀阀体连成一 体，形成液压缸运动的负反馈，使液压缸缸体与阀心的运动距离 和方向始终保持一致，所以液压缸缸体（刀具）完全跟随阀心 （触销8）运动。因此，这是一个随动（伺服）系统。
若参数配置不当，很容易引起振荡， 由11台小型电动机驱动
第一章 计算机控制系统概述
第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同 功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 ）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也 经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联 系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
第一章 控制系统典型环节及Matlab使用
长江职业学院机电汽车学院
水位高度控制系统原理图
水位高度控制系统原理方框图
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三、按偏差调节的闭环控制
特点：通过计算被控量和给定值的差值来控制被控对象。 优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的变化 而引起的变动。 干扰
给定值
计算比较 －
E
执行
被控对象
被控量
测量
按偏差调节的系统原理方框图
例1. 如图所示的RLC无源 网络，图中电感为L （亨利），电阻为R （欧姆），电容为C （法），试求输入电 压ui(t)与输出电压 uo(t)之间的传递函数。
L
R i
ui
C
uc
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为了改善系统的性能，常引入图示的无源网络作为校正元件。无源网络通常由 电阻、电容、电感组成，利用电路理论可方便地求出其动态方程，对其进行拉 氏变换即可求出传递函数。这里用直接求的方法。因为电阻、电容、电感的复 阻抗分别为R、1∕Cs、Ls，它们的串并联运算关系类同电阻。
c(t ) Kr (t )
G(s) C ( s) K R( s )
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列写微分方程的一般方法
• 例1. 列写如图所示RC网络的微分方程。
R
ur
i
C
uc
北京航空航天大学
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解：由基尔霍夫定律得:
1 ur R i C idt
uc
1 C
实测值
执行
测量
自动控制方框图
被控对象
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在上图中，除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须以测量被控量或干扰量。 比较元件：将被控量与给定值进行比较。 执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操 纵被控对象 参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
水位高度控制系统原理图
水位高度控制系统原理方框图
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三、按偏差调节的闭环控制
特点：通过计算被控量和给定值的差值来控制被控对象。 优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的变化 而引起的变动。 干扰
给定值
计算比较 －
E
执行
被控对象
被控量
测量
按偏差调节的系统原理方框图
例1. 如图所示的RLC无源 网络，图中电感为L （亨利），电阻为R （欧姆），电容为C （法），试求输入电 压ui(t)与输出电压 uo(t)之间的传递函数。
L
R i
ui
C
uc
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为了改善系统的性能，常引入图示的无源网络作为校正元件。无源网络通常由 电阻、电容、电感组成，利用电路理论可方便地求出其动态方程，对其进行拉 氏变换即可求出传递函数。这里用直接求的方法。因为电阻、电容、电感的复 阻抗分别为R、1∕Cs、Ls，它们的串并联运算关系类同电阻。
c(t ) Kr (t )
G(s) C ( s) K R( s )
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列写微分方程的一般方法
• 例1. 列写如图所示RC网络的微分方程。
R
ur
i
C
uc
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解：由基尔霍夫定律得:
1 ur R i C idt
uc
1 C
实测值
执行
测量
自动控制方框图
被控对象
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在上图中，除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须以测量被控量或干扰量。 比较元件：将被控量与给定值进行比较。 执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操 纵被控对象 参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
第一章 自动控制系统概述
回章首
回节首
11
举例说明开环控制与闭环控制
图1-2是直流电动机转速开环控制示意图。
V+ 电动机 负载
电 位 器
功率
放大器
图1-2 直流电动机转速开环控制
电动机的转速可由调节电位器来给定。但当电动机 受到负载变化影响时，电动机的转速是要发生变化的。 开环控制系统不能做到自动调节，控制的精度是比 较低的。
自动控制系统的基本结构如图1-4所示。
输入量 r
+ -
偏差
控制器Gc
控制量 u
扰动量 n
受控对象Go
输出量 c
反馈量b
反馈环节H
图1-4 自动控制系统的基本结构
回章首
16
1. 控制系统的一些常用术语
受控对象
是指被控制的装置或者设备(如电动机、车床等)，有 时也指受控的物理量。
受控过程
受控物理量的变化过程称为受控过程。例如化学反应 过程、水泥窑炉的生产过程等。
在此，对于系统的性能要求可以简要概括为: 响应动作要快 动态过程平稳 跟踪值要准确 上述三条自动控制系统的基本要求如图1-8所示。
回章首 回节首
30
c(t) 给定值 响应缓慢 响应快速 t
c(t) 变化剧烈
c(t)
跟踪误差
响应平稳
t
t
(a)响应快速性
(b)动态平稳性
(c)跟踪准确性
图1-8 控制系统的基本要求
回章首
回节首
3
自动控制理论的发展与应用
可以改善劳动条件，把人类从繁重的劳动中解放出来； 由于自动控制系统能以某种最佳方式运行，可以提高劳
动生产率，提高产品质量，节约能源，降低成本。
第1章 计算机控制系统概述
与RS232相比：速度快、传输距离远。
3.MODBUS总线
是MODICON公司为生产的PLC与外界通信而设计的一种通信协议。
（可通过24总线命令实现）
特点（3） ： 1）应用广泛：凡具有RS232/485接口的MODBUS协议设备都可以使 用本产品实现与过程现场总线（PROFIBUS）的互连。
监督计算机控制系统（Supervisory Computer Control, SCC）有两种不 同的结构形式：一种是SCC＋模拟调节器，另一种是SCC＋DDC控制系统。 1.SCC＋模拟调节器 如图1-6（a）所示，在该系统中，计算机对工业对象的各个物理量进行巡 回检测，并按生产过程的数学模型计算出最佳给定值，送给模拟调节器。 检测元件获得的测量值与该给定值进行比较后，得到的偏差经模拟调节器 分析计算后输出至执行机构，从而实现控制生产过程的目的。 2.SCC＋DDC控制系统 如图1-6（b）所示，该系统可看成是一种二级控制系统，SCC监督级的作 用是计算最佳给定值，送给DDC直接控制生产过程，它与DDC级计算机之 间通过接口进行信息交换。当DDC级计算出现故障时，可由SCC级计算代 替，因此，大大提高了系统的可靠性。
2）应用简单：用户不必了解PROFIBUS和MODBUS技术细节以及复 杂编程，用户只需参考本手册及提供的应用实例，根据要求完成配置， 即可在短时间内实现连接通信。 3）透明通信：用户可以依照PROFIBUS通信数据区和MODBUS通信 数据区的映射关系，实现PROFIBUS到MODBUS之间的数据透明通 信。
(4) 通信网络为开放式互连网络，可极其方便地实现数据共享；
(5) 技术和标准实现了全开放，面向任何一个制造商和用户。
1.4 计算机控制系统的控制规律
第一章简单控制系统4
工业生产过程控制
第一章 简单控制系统
Chapter 1 simple control system
大连民族学院机电信息工程学院
College of Electromechanical ＆ Information Engineering
工业生产过程控制
本章主要内容
控制系统组成和控制性能指标 过程动态特性和建立过程的动态模型 检测变送环节 执行器环节 控制器的模拟控制算法 控制器的数字控制算法 控制器参数整定和控制系统投运 与PID控制密切相关的几类控制算法
大连民族学院机电信息工程学院
工业生产过程控制
PID 控制作用
• 比例作用P引入适当微分作用D后，幅值增 加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保 持同样稳定性裕度， Kc应增加10-20%( 比例度δ应减少10-20%)。微分作用D可以 克服容滞后，但对时滞毫无作用。微分时 间Td越大，微分作用越强， Td=0无微分作 用。
大连民族学院机电信息工程学院
Байду номын сангаас
工业生产过程控制
微分控制 它依据“偏差变化速度”来进行 控制。它的输出变化与输入偏差变化的速度成比 例，其实质和效果是阻止被控变量的一切变化， 有超前控制的作用。对滞后大的对象有很好的效 果。用微分时间表示其作用的强弱。Ｔd大，作 用强。Ｔd太大，会引起振荡。
大连民族学院机电信息工程学院
I：积分作用，输出为偏差的积分。 积分时间
D：微分作用，输出为偏差的微分。
P
Ti
100 KC
仪表中不用Kc，而用比例度P：
微分时间 T 大连民族学院机电信息工程学院 d
工业生产过程控制
纯比例控制器
u(t) Kce(t) u0
第一章 简单控制系统
Chapter 1 simple control system
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工业生产过程控制
本章主要内容
控制系统组成和控制性能指标 过程动态特性和建立过程的动态模型 检测变送环节 执行器环节 控制器的模拟控制算法 控制器的数字控制算法 控制器参数整定和控制系统投运 与PID控制密切相关的几类控制算法
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工业生产过程控制
PID 控制作用
• 比例作用P引入适当微分作用D后，幅值增 加，相位超前，使稳定性裕度提高，为保 持同样稳定性裕度， Kc应增加10-20%( 比例度δ应减少10-20%)。微分作用D可以 克服容滞后，但对时滞毫无作用。微分时 间Td越大，微分作用越强， Td=0无微分作 用。
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工业生产过程控制
微分控制 它依据“偏差变化速度”来进行 控制。它的输出变化与输入偏差变化的速度成比 例，其实质和效果是阻止被控变量的一切变化， 有超前控制的作用。对滞后大的对象有很好的效 果。用微分时间表示其作用的强弱。Ｔd大，作 用强。Ｔd太大，会引起振荡。
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I：积分作用，输出为偏差的积分。 积分时间
D：微分作用，输出为偏差的微分。
P
Ti
100 KC
仪表中不用Kc，而用比例度P：
微分时间 T 大连民族学院机电信息工程学院 d
工业生产过程控制
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自控原理课件第1章自动控制系统概
自控原理课件第1章自动控制 系统概
目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预，能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性，自动控制 系统正朝着模块化方向发展，将系统划分为若干 个独立的模块，每个模块具有特定的功能和接口 ，便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用，使得自动控制 系统逐渐实现网络化，系统之间可以相互连接和 通信，实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高，自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展，采用节能技术和环保材料，降低 系统运行过程中的能耗和排放，减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出，使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力，能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业，实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用，提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统，实现对温室环境的自动调节和控制，确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，自动 控制系统正朝着智能化方向发展，能够自主地学 习和适应环境变化，提高系统的性能和效率。
目录
• 自动控制系统概述 • 自动控制系统的工作原理 • 自动控制系统的性能指标 • 自动控制系统的应用领域 • 自动控制系统的发展趋势和挑战
01
自动控制系统概述
自动控制系统的定义
总结词
自动控制系统是一种无需人为干预，能够自动调节、检测、控制和决策的装置 或系统。
模块化
为了提高系统的可维护性和可扩展性，自动控制 系统正朝着模块化方向发展，将系统划分为若干 个独立的模块，每个模块具有特定的功能和接口 ，便于系统的升级和扩展。
网络化
物联网和云计算技术的广泛应用，使得自动控制 系统逐渐实现网络化，系统之间可以相互连接和 通信，实现信息共享和协同工作。
绿色环保
随着环保意识的提高，自动控制系统正朝着绿色 环保方向发展，采用节能技术和环保材料，降低 系统运行过程中的能耗和排放，减少对环境的影 响。
闭环控制系统
闭环控制系统的定义
闭环控制系统是一种通过反馈机制来调节和控制系统的输出，使 输出能够跟踪输入的变化的控制系统。
闭环控制系统的特点
闭环控制系统具有较高的控制精度和抗干扰能力，能够快速响应外 部干扰和变化。
闭环控制系统的应用场景
闭环控制系统广泛应用于各种工业控制、航空航天、机器人等领域 。
自动化控制系统应用于精准农业，实现农田的智能化管理、节水 灌溉等功能。
农业机器人
自动化控制系统在农业机器人中的应用，提高了农业生产效率和 农产品质量。
温室环境控制
通过自动化控制系统，实现对温室环境的自动调节和控制，确保 作物的生长环境适宜。
05
自动控制系统的发展趋势和挑战
发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，自动 控制系统正朝着智能化方向发展，能够自主地学 习和适应环境变化，提高系统的性能和效率。
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E: 有纯滞后时的输出曲线
在选择操纵变量构成控制回路时，应选择控制通道时间 常数小一点的，同时尽量避免控制通道纯滞后τ 0的存在， 无法避免时应使之尽可能小。
干扰通道时间常数 Tf Tf越大越好，干扰对被控变量的影响越缓 慢，越有利于改善控制质量
无纯滞后 有纯滞后
干扰通道滞后时间τ f 干扰通道的纯滞后τ f不会影响控制质 量
对象稳态性质对控制质量的影响
放大系数 绝对放大系数 Y/(YMAXYMIN) Y X
相对放大系数
X/(XMAXXMIN) 控制通道的稳态特性由控制通道放大系数 K0表征，从控制有效性
考虑，K0应适当的大一些
干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数Kf表征，希望Kf小一 些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小
进料流量F
进料成分X入 进料温度T入 回流流量L 回流温度TR 加热蒸汽流量QZ 冷凝器冷却温度 塔压P
不可控
不可控 不可控 可控 不可控 可控 不可控 不可控
对象特性对控制质量的影响
被控对象 干扰变量 控制变量 干扰通道
被控变量
控制通道
干扰作用与控制作用之间的关系
对象特性 是指被控对象输入与输出的关系 分为对象静态性质和对象动态性质 考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操 纵变量 控制质量 用系统的过渡过程来评价——超调量、衰减比、 余差、过渡时间、振荡周期
第一节
概述 选择被控变量
概述
简单控制系统的结构与组成 四个基本环节：
测量变送环节 控制器
处理测量信号
选择操纵变量
执行器
被控对象
选择调节阀
设定值
＋ －
干扰 偏差 被控变量
选择控制规律
控制器
执行器
被控对象
系统投运 参数整定
测量变送环节
第二节 被控变量的选择
概述 选择被控变量
选择被控变量
气氨回气压力P对冷却器物料出口温度T的放大系数为：
k2 12-0 100 0 温度变化的百分数 ＝ 压力变化的百分数 275-245 400-0 1.6
作业
思考 P168 4、5、6、7
第四节
概述
控制器控制规律的选择
常用的几种控制规律
位式控制
选择被控变量
选择操纵变量
处理测量信号
根据稳态性质选择操纵变量
被控变量：物料出口温度 待选的操纵变量：
FT
气 氨
PT
气 氨
热物料温度 热物料的流量 液氨的流量 气氨的回气压力
热物料
冷物料
TT
薄 板 冷 却 器 液 氨
液 氨 储 罐
L C
液 氨
氨直冷式薄板冷却系统示意图
热物料流量F对冷物料出口温度T的放大系数为：
k1 12-0 100 0 温度变化的百分数 ＝ 流量变化的百分数 30-10 50-0 0.3
第三节 操纵变量的选择
概述
操纵变量与干扰变量
选择被控变量
选择操纵变量
处理测量信号
选择调节阀
选择控制规律
系统投运 参数整定
原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一 个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入 作为控制变量后，其它所有未被选中的输入则 成了为系统的干扰变量。
精馏塔系统的操纵变量选择(塔顶产品为目的产品）
比例积分控制
优点：系统在过渡过程结束时无余差 缺点：系统的超调量、振荡周期都会相应增大，过渡时间也 会相应增加。 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺不允许被控 变量存在余差的场合。 比例微分控制 优点：利用微分超前的作用，在被控对象具有较大滞后的 场合下，将会有效地改善控制质量。 缺点：有可能会使系统产生振荡，严重时使系统失控而发 生事故。
操纵变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变 量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可 控变量作为操纵变量。
对象动态性质对控制质量的影响
1、控制通道时间常数 T0
T0小一点好，不能过大，否则会使控制变量的校正作用迟缓，超调量 增大，过渡时间增长
2、控制通道滞后时间τ 0
A: 无纯滞后时的校正作用 B: 有纯Байду номын сангаас后时的校正作用 C: 不受控下的输出曲线 D: 无纯滞后时的输出曲线
干扰通道纯滞后τ f的影响
操纵变量的选择原则
操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。 为此，应通过合理选择操纵变量，使控制通道的放大倍数 适当大、时间常数适当小 (但不宜过小，否则易引起振荡 )、 纯滞后时间尽量小。为使其他干扰对被控变量的影响尽可 能小，应使干扰通道的放大系数尽可能小、时间常数尽可 能大。 在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考 虑工艺的合理性与生产的经济性。一般说来不宜选择生产 负荷作为控制变量，因为生产负荷直接关系到产品的产量 ，是不宜经常波动的。
明确 控制目的 使生产过程自动按照预定的目标进行，并使 工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预 定规律变化） “关键”变量：对产品的产量、质量以及生 产过程的安全具有决定作用的变量
选择操纵变量
处理测量信号
选择调节阀
分析 生产工艺
两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制
选择控制规律
确定 被控变量
系统投运 参数整定
当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞 后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应 关系而反应又快的变量做为间接控制指标。
精馏塔系统的被控变量选择
P恒定
TD ℃
XD%
苯－二甲苯的T-x图
P MPa
T恒定
XD%
苯－二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之间 的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。
被控变量选择的一般原则
要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操 作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。 应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制系统的被 控变量有关联（耦合)关系。 滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当无法获得 直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，可选择与直接指标有 单值对应关系的间接指标作为被控变量。 灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。 成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内仪表产品 现状。
适用于对控制质量要求不高，被控对象是 单容量的、且容量较大、滞后较小、负荷变 化不大也不太激烈，工艺允许被控变量波动 范围较宽的场合。
比例控制
选择调节阀
选择控制规律
系统投运 参数整定
优点：比例控制克服干扰能力强、控制及时、 过渡时间短。 缺点：在过渡过程终了时存在余差 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、 工艺允许被控变量存在余差的场合。