热工过程自动控制简述
比例带物理意义:比例 带就是使控制器变化 全范围时，输入偏差 对应满量程的百分数。
刘玉长
三、比例积分(PI)控制规律
(一) 积分(Integrate)控制作用 积分控制作用是指控制器的输出变化量∆y 与输入偏差e的积分成正比：
∆y = K I ∫ edt 或 1 ∆y = ∫ edt TI
e t ∆y t 积分作用动态特性
因为采样周期T相对于信号变化周期来说很 小，故可用和式(矩形计算法)代替积分，以增量 (差分)代替微分，可得离散的PID表达式为
T u ( k ) = K P e( k ) + TI TD ∑ e(i) + T [e(k ) − e(k − 1)] i =1
k
k
= K P e( k ) + K I ∑ e(i ) + K D [e(k ) − e(k − 1)]
刘玉长
常用控制规律特点及适用场合 P PI PD PID
结合P、I、 D的优点， 同时兼顾动 态与静态 高性能控制 系统与温度 控制系统等 (1)速度快 (1)存在滞 (1)超前控 特 (2)有静差 后，控制 制，减小 动态偏差 不及时 点 (2)无静差 (2)有静差 适 压力、流 流量、压 温度、液 用 量、液位 力及高性 位控制等 场 等的控制 能液位控 (对象存在 合 (要求低) 制系统 大惯性) 刘玉长
刘玉长
第二节 基本控制规律与控制器
控制器是自动控制系统的核心，它接受变 送器或转换器送来的标准信号，按预定的规律 (称控制作用或控制规律)输出标准信号，推动执 行器消除偏差，使被控参数保持在给定值附近或 按预定规律变化，实现对生产过程的自动控制。 控制器的输出信号y与输入偏差信号e(=PVSP)之间随时间变化的规律y=f(e)叫做控制器的控 制规律，也称之为控制器的特性。 不同的控制规律适应不同的生产要求。要 选用合适的控制规律，首先必须了解控制规律的 特点与适用条件，根据工艺指标的要求，结合具 体对象特性，才能做出正确的选择。 刘玉长
e /(emax − emin ) δ = × 100% ∆y /( y max − y min )
式中emax－emin——偏差变化范围； ymax－ymin——输出信号变化范围。
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比例带与比例系数关系
对于一个具体的控制器， emax－emin、ymax －ymin都已固定，所以其比值为常数： K δ= ×100% Kp 在单元组合仪表中，emax－emin=ymax－ymin， K＝1，所以有：
SP+∆1 SP SP-∆2
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双位控制系统输出曲线
二、比例(Propotional)控制作用
控制器输出与输入(偏差)成正比： y(t)=KPe(t) 【特点】 (1)作用速度快；(2)e=0，y=0，故不可 能消除偏差。【适用于】对象惯性大、滞后小， 负荷变化不大，容许余差存在场合，如要求较低 的压力、流量、液位等的控制。
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KI —积分增益，1/min; TI —积分时间，min。 刘玉长
积分作用特点
(1)只要有偏差存在，输出信号将随时间不断增长 (或减小)；只有输入偏差等于零，输出信号才 停止变化，而稳定在某一数值上，因而积分控 制作用可消除静差。输出信号的变化与输入偏 差的大小和积分时间TI成反比，TI越小，积分 速度越快，积分作用越强。输出信号变化方向 由e的正负决定。 (2)积分控制作用可以消除静差，但因积分作用是 随着时间积累而逐渐加强，所以控制作用缓慢， 在时间上总是落后于偏差信号的变化，不能及 时控制。 刘玉长
刘玉长
(二)增量式PID控制算式
根据位置式算式，可导出控制量的增量 ∆u(k)： ∆u(k)=u(k)−u(k−1) =KP∆e(k)+ KIe(k)+ KD[∆e(k)−∆e(k−1)] =Ae(k)+ Be(k−1)+ Ce(k−2) − − 输出∆u(k)是控制阀开度(位置)的增量(改变 量)。
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PD控制特点与 应用场合
【特点】 (1) D作用起超前控制效果。使系统的相角裕 度提高，因此有助于系统动态性能的改善； (2) e=0，y=0，故不能消除偏差。 【适合于】 对象滞后大，负荷变化不大，被控量变 化不频繁且允许余差存在场合。
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五、比例-积分-微分(PID)控制作用
为了得到比较满意的控制质量，常将比例、 积分、微分三种控制结合起来，构成比例积分 微分(PID:Propotional-Integrate-Differential)三种 作用控制器。理想PID控制作用特性方程如下：
y(t) e(t)
(a)理想
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(b)滞环 (c)死区 常用位式控制作用
(d)滞环+死区
双位控制特点与适用场合
【特点】 (1)结构简单，控制质量不高；(2)被 控量会出现振荡(被控变量持续地在设定值上 下作等幅震荡，无法稳定在设定值上) 。 【适用于】对象惯性大，负荷变化小，控制质 量要求不高的场合，如炉温控制。
1 δ= ×100% Kp
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例题：一个DDZ-III型的比例控制器，若输入信 号从6mA增大到10mA，控制器的输出相应地从 8mA增大到16mA，试求该控制器的比例带。 [解]: 控制器的输入、输出有效量程均为4-20mA
1 10 − 6 δ= × 100% = × 100% = 50% 16 − 8 Kp
热工参数自动控制简述
第一节 过程控制系统的组成与分类
一、过程控制系统
自动控制：就是在没有人直接参与的情况 下，利用外加的设备或装置(控制装置)，使机器、 设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参 数(被控量)按照预定的规律自动地运行。 自动控制系统(Automatic Control Systems )： 是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按 期望规律或预定程序进行的控制系统。 过程控制系统(Process Control Systems )：以 表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值 或保持在给定范围内的自动控制系统。 刘玉长
六、PID控制算式
在模拟控制系统中，PID控制是被广泛采用 的一种控制策略，在数字(计算机)控制系统中， PID控制仍被广泛应用。由于计算机控制是一种 采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值(数字 量)计算控制量，因此式中积分和微分项不能直 接使用，需要进行离散化处理。
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(一) 位置式PID控制算式
一、双位控制
双位控制的输出规律是根据输入偏差的正 负，控制器的输出为最大或最小。即控制器只有 最大或最小两个输出值，相应的执行器只有开和 关两个极限位置，因此又称开关控制。 理想的双位控制器其输出y于输入偏差e之间 的关系为 e > 0(或e < 0) ymax
y= ymin e < 0(或e>0)
在输入阶跃信号 后，微分作用和比例作 用同时发生，PID控制 器的输出Y突然发生大 幅度的变化，产生一个 较强的控制作用，这是 比例基础上的微分控制 作用，然后逐渐向比例 作用下降；接着又随时 间上升，这是积分作用； 直到偏差完全消失为止。
PID控制特点与适用场合
【特点】： 集成P、I、D作用，只要参数选择合适(较 麻烦)，可同时改善稳态与动态性能。 【适合于】： 对象滞后大，负荷变化大但不频繁，控制 要求高场合，如反应器温度控制或成分控制等。
(二) 比例积分(PI)控制规律
e
比例积分控制 器的输出可视为比例 输出yP和积分作用的 输出yI之和。理想PI 控制作用为：
1 ∆y = K P (e + ∫ edt ) TI
t ∆y yI yP t=TI 理想PI动态特性 理想 动态特性
yI = yP t
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PI控制特点与 应用场合
【特点】： (1)相角为负，相当于滞后校正； (2)积分控制较缓慢，稳定性变差，但可消除 余差。 【适合于】： 对象滞后较大，负荷变化较大但缓慢， 要求无余差场合。应用最广，流量、压力、液 位控制均可。
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(二) 比例微分(PD)控制规律
比例微分控 制器的输出等于 比例输出yP和微 分作用的输出yD 之和。理想PD控 制作用为：
de ∆y = K p (e + TD ) dt
e t ∆y y t t1 TD e t0 ∆y PD t P D t2
(a) e=1(t) (b)e=t 比控制流程图 (b)方框图 锅炉汽包液位控制
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四、过程控制系统的分类
自动控制系统有多种分类方法，可以按被 控量分类，例如温度控制系统、流量控制系统等； 也可以按控制器的控制作用来分类，例如比例控 制系统、比例积分控制系统等。 为了便于分析自动控制系统的性质，可将 控制系统按设定值形式的不同分为三类，即定值 定值 控制系统、程序控制系统 随动控制系统 。 控制系统、程序控制系统与随动控制系统 系统 系统 随动控制
二、过程控制系统组成
对象： 对象：被控制的装置或设备，其输出即为被控量； 检测元件及变送器：检测元件的功能是感受并测出被 检测元件及变送器 控量的大小，变送器的作用则是检测元件测出的被控量 变换成控制器所需要的信号形式； 控制器：它将检测元件或变送器送来的信号与被控变 控制器 量的设定值信号进行比较得出偏差信号，根据这个偏差 信号的大小按一定的运算规律计算控制信号u，然后将 控制信号传送给执行器。 执行器： 执行器：其作用是接受控制器发出的控制信号u，直 接改变操纵量q(例如电流、重油、煤气等的量)，即调整 能量或物料的平衡，使被控量回复至设定数值。
e(t) r(t) e(t) 1 y(t) y(t) KP 比例控制作用及其特性
KP
c(t)
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比例控制规律的参数
比例控制作用的整定参数是放大系数KP， 它决定比例作用的强弱，但在一般控制器中，比 例作用都不用放大系数作为刻度，而是用比例带 δ来刻度。比例带的定义是：输出信号作全范围 的变化时所需输入信号的变化(占全量程)百分数。 比例带δ可用下式表示 δ
热工过程自动控制的基本概念
• 热工过程自动控制概述 • 热工过程自动控制的基本原理 • 热工过程自动控制的应用 • 热工过程自动控制的未来发展
01
热工过程自动控制概述
定义与特点
定义
热工过程自动控制是指通过自动 化装置对热工过程中温度、压力 、流量等工艺参数进行自动调节 ，以达到预设目标的过程。
3
物联网技术还可以用于热工过程的能耗监测和管 理，提高能源利用效率和环保水平。
云计算与热工过程自动控制
01
云计算技术为热工过程自动控制提供了强大的计算和存储能力， 使得对热工过程的控制更加高效和灵活。
02
云计算技术可以实现热工数据的集中存储和处理，便于数据的
分析和挖掘。
通过云计算技术，可以实现热工过程的远程监控和管理，提高
快速性
系统对设定值变化的响应速度。
抗干扰性
系统对外部干扰的抵抗能力。
03
热工过程自动控制的应用
工业过程控制
总结词
工业过程控制是热工过程自动控制的重要应用领域，主要用 于提高生产效率和产品质量，降低能耗和减少环境污染。
详细描述
在工业生产过程中，许多物理量需要保持恒定或按照预定规 律变化，如温度、压力、流量、液位等。通过热工过程自动 控制，可以实现对这些参数的实时监测、控制和调节，确保 生产过程的稳定性和可靠性。
02
热工过程自动控制的基本原理
控制系统的基本组成
01
02
03
04
控制器
接收输入信号，根据设定的算 法计算输出信号，控制执行机
构。
执行机构
接收控制器输出的控制信号， 驱动被控对象进行动作。
测量元件
检测被控对象的实际状态，输 出测量信号。
《热工过程自动控制技术》课件
热工过程自动控制技术
燃料量控制系统
▪ (一)燃料量的测量与热量信号 ▪ (二)燃料量(燃煤量)控制系统的基本结构 ▪ (三)燃煤量控制系统的基本要求 ▪ (四)典型的燃料量控制系统 ▪ (五)磨煤机控制 ▪ (六)一次风母管压力的控制 ▪ (七)燃油流量及压力控制
重庆电力高等专科学校 CHONGQING ELECTRIC POWER 2020/3/23
负荷或汽压改变时同时调锅炉、汽轮机。 ▪ 1)以锅炉跟随为基础的协调方式COORD.BF ： ▪ 2)以汽轮机跟随为基础的协调方式COORD.TF： ▪ 3)直接能量平衡DEB协调方式 ： ▪ 4)负荷指令间接平衡的协调控制系统方式：
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单级三冲量给水控制系统
▪ (1)给水流量信号W：
系统的反馈信号。克服内扰，稳定给水流量。
▪ (2)蒸汽流量信号D：
系统的前馈信号。减小或抵消“虚假水位”的 影响。
▪ (3)存在的问题：
• ①引入的D信号不一定恰好消除“虚假水位” 的影响。
• ②给水流量既影响内回路又影响外回路→在 系统整定时内、外回路相互影响。
• 1.单级三冲量给水控制系统： • 2.串级三冲量给水控制系统：
▪ (三)给水全程控制系统：
• 1.给水全程控制的概念：
给水全程控制系统指的是在锅炉启停及正常运行中均 能实现自动控制的给水控制系统。
• 2.测量信号的校正： • 3.给水热力系统及调节机构： • 4.给水全程控制系统分析：
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▪ 3．协调机组内部各子控制系统(燃料、送风、炉膛压力、给 水、汽温等控制系统)的控制作用，在负荷变化过程中使机 组的主要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高 的效率和可靠的安全性。
《热工过程自动控制技术》高职
《热工过程自动控制技术》高职（原创实用版）目录一、热工过程自动控制的基本原理二、PID 控制的分析与整定方法三、大型火电机组的主要控制系统四、现代控制理论及其在热工过程中的应用五、离散控制系统的基本内容六、先进的控制策略及其在热工过程中的发展与应用正文热工过程自动控制技术是一种在能源动力系统中广泛应用的技术，它依据自动控制的基本原理，对热工过程进行实时监测和调节，以保证热工过程的稳定性和安全性。
首先，热工过程自动控制的基本原理主要包括反馈控制和前馈控制。
反馈控制是根据系统的输出信号，通过比较和误差放大，来调节系统的输入信号，以使系统输出信号接近于期望值。
前馈控制则是根据系统的输入信号，通过预测和提前调节，来减小系统的输出误差。
其次，PID 控制是一种在热工过程中占有统治地位的控制方法，它通过对比例、积分、微分三个环节的调节，来实现对热工过程的精确控制。
PID 控制的分析和整定方法主要包括根轨迹法、频率响应法和试验法等。
再次，大型火电机组是热工过程中常见的控制系统，它主要包括锅炉、汽轮机和发电机三个部分。
通过对这三个部分的实时监测和调节，可以实现对火电机组的优化控制。
此外，现代控制理论在热工过程中的应用也得到了广泛关注。
现代控制理论主要包括状态反馈控制、观测器设计和模型参考自适应控制等，它可以提高热工过程的控制精度和稳定性。
离散控制系统是另一种在热工过程中常见的控制系统，它主要通过对离散时间的采样和调节，来实现对热工过程的实时控制。
最后，随着科技的发展，一些先进的控制策略在热工过程中的应用也得到了广泛关注，例如模糊控制、神经网络控制和自适应控制等。
这些先进的控制策略可以进一步提高热工过程的控制精度和稳定性。
《热工过程自动控制》课程教学大纲(本科)
热工过程自动控制Automatic Control of Thermal Process课程代码：02410069学分：3学时：48 （其中：课堂教学学时：44实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：能源与动力工程控制基础适用专业：能源与动力工程教材：《热工过程自动控制》（自编讲义）一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热工过程自动控制》是能源与动力工程专业教学计划中重要的专业技术基础课，它是在自动化技术、计算机技术、通讯技术、电子技术、传感技术、测量技术、先进制造技术、管理学等课程知识的基础上，将自动控制原理应用到热工过程的一门应用科学。
通过本课程的学习，使学生掌握热工过程自动控制的基本原理以及必要的理论知识和工程实践能力，为学生毕业后从事本专业以及相关专业方面的工作打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析热工过程自动控制中的复杂工程问题。
课程目标2：能够针对热工过程自动控制中的复杂工程问题，选择恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，提出热工过程自动控制的解决方案、预期的实现目标以及控制质量的综合评定，并能够理解其局限性。
课程目标3：能够就热工过程自动控制中的复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达和解释。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）1.毕业要求3：系统掌握本专业领域宽广的、必需的技术理论基础，主要包括机械和力学理论（机械原理、机械设计、理论力学、材料力学）、能源动力工程理论、热流体理论（热力学、流体力学、传热学）、电工电子和自动控制理论以及必要的计算机知识。
2.毕业要求4：掌握本专业领域方向所必需的专业知识和基本技能，了解学科前沿及发展趋势，并对其它相关专业方向的有关知识有一定了解。
3.毕业要求5：具有设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析。
热工自动控制系统的主要内容
热工自动控制系统的主要内容
1. 热工自动控制系统能精准控制温度啊！就像妈妈能精准掌握你最爱吃的菜的火候一样，比如在炼钢的时候，它能确保温度恰到好处，钢材质量杠杠的！
2. 它还可以稳定压力呢！这就像人要保持情绪稳定一样重要，在化工厂里，它让压力始终处在安全范围内，避免出大问题呀！
3. 流量控制也是热工自动控制系统的拿手好戏哟！就如同水龙头调节水流一样，在管道运输中，它能精确控制物料的流量。
比如说石油输送，那可全靠它来把关呢！
4. 它对液位的控制那也是超厉害的呀！好比给杯子倒水要控制好水位，在蓄水池中，热工自动控制系统能确保液位高度正合适。
你能想象没有它会怎样吗？
5. 热工自动控制系统还能实现自动化调节呢！就像你设定好闹钟，它就会自动响一样方便，工厂里不用人工时刻盯着就能自动运作啦，多厉害呀！
6. 它的监控功能也不容忽视啊！这就如同有一双眼睛时刻盯着，一有异常就能马上发现，比如在电站里，它时刻保障着各项参数正常呢！
7. 故障诊断也是热工自动控制系统的强项咧！就好像医生能快速找出病因，它能迅速发现系统的毛病，及时进行处理。
这可太重要了吧！
8. 而且它的适应性很强哦！不管环境多复杂，它都能应对自如，就像一个全能战士，在各种场合都能发挥作用，比如在高温高湿的环境下也能正常工作呢！
9. 热工自动控制系统真的好牛啊！在工业生产中简直就是不可或缺的存在，有了它，我们的生产才能又稳又高效！
我的观点结论：热工自动控制系统具有极其重要的作用，在各个领域都能大显身手，我们真的应该重视并好好利用它！。
热工自动控制系统1
项目一 热工控制系统 基本知识
任务三 调节器的动作规律及其 对过渡过程的影响
任务三 调节器的动作规律及其对过渡过程的影响
一、比例调节规律（ P ) 二、积分调节规律( I )
1、开环控制（前馈控制）系统
特点：1）根据扰动大小对被控 量进行调节； 2）控制作用及时，结构 简单； 3）调节效果未知，控制 精度差，只能克服单一扰动。
闭环控制(反馈控制）系统 系统中的被调量反馈到输入端作为调节器产生控制作用的依据。 只要被调量的偏差存在，控制设备就不停地向控制对象施加控制作用， 直到被调量符合要求为止。单元机组自动控制系统大多属于闭环控制 系统。 1）根据被控量与给定值的偏差进行调节，控制精度高；
3、综合自动化阶段（计算机控制阶段）：
（1）集中型计算机控制：用一台计算机实现几十甚至几百个控制回路 和若干个过程变量的控制、显示及操作、管理等。 （2）分散型计算机控制：指控制过程采用的系统是一种控制功能分散、 操作管理集中、兼顾复杂生产过程的局部自治与整体协调的新型分布 式计算机控制系统（又称分散控制系统） （3）综合自动化：是一种集控制、管理、决策为一体的全局自动化模 式 计算机控制的发展： 1、集中型计算机控制：可靠性要求高，风险高。（DDC） 2、分散型计算机控制：微机局部控制，协调困难。
自动控制系统中常用术语
1、被控量（被调量）：表征生产过程是否符合要求需要 加以控制的物理量。 2、给定值：按生产要求被控量必须维持的希望值。 3、调节量：由控制作用改变并对被调量进行调节的物理 量。 4、扰动：引起被控量偏离给定值的各种原因。 按来源分为外扰和内扰。
《热工过程自动调节》课件
热力发电厂的自动控制系统
总结词
热力发电厂的自动控制系统是实现电厂高效 、安全运行的关键，通过自动化控制技术， 实现对电厂热力系统的实时监测和调整，提 高发电效率并降低能耗。
详细描述
热力发电厂的自动控制系统包括热工测量、 控制和保护等部分，能够实现对汽轮机、锅 炉等设备的自动化控制。通过自动化控制技 术，可以确保电厂在最佳状态下运行，提高 发电效率，同时降低能耗和减少环境污染。
总结词
液位自动调节系统用于控制和稳定设备或工艺过程中的液位高度，确保液位在设定的范 围内波动。
详细描述
液位自动调节系统通过液位传感器检测液位高度，并将液位信号转换为电信号传输给控 制器。控制器根据设定值与实际值的偏差，输出控制信号调节进料或排料的运行，以实
现对液位的自动控制。
成分自动调节系统
总结词
要点一
总结词
网络化控制技术可以实现远程监控和操作，提高热工过程 的自动化和智能化水平。
要点二
详细描述
通过网络化控制技术，可以实现远程监控和操作热工设备 ，实时获取设备的运行状态和参数，提高设备的运行效率 和安全性。
节能减排的需求驱动
总结词
随着环保意识的不断提高，节能减排成为热工过程自动 调节的重要发展方向。
02
热工过程自动调节的基本 原理
自动调节系统的组成
测量元件
用于检测被调参数，并将其转换为可处理的信号。
控制器
接收测量元件的信号，根据设定的参数值进行比较和计算，输出控制信号。
执行机构
接收控制信号，驱动调节阀等执行元件进行动作，实现对被调参数的控制。
被调对象
需要进行自动调节的设备或系统。
自动调节系统的基本特性
化学反应器的自动控制系统
热工过程自动控制
热工过程自动控制1. 什么是热工过程自动控制热工过程自动控制是指利用自动控制系统来监测和调整热工过程中的参数，以达到预定的目标。
这些参数可能包括温度、压力、流量等。
通过自动控制，可以提高热工过程的效率、稳定性和安全性。
2. 热工过程自动控制的原理是什么热工过程自动控制的原理基于控制系统的闭环反馈原理。
首先，通过传感器获取热工过程中的参数信息，如温度传感器可以测量温度值。
然后，将这些参数信息与预定的目标值进行比较，得到误差。
接下来，根据误差，控制器会采取相应的控制策略，如调整阀门开度或启动/停止加热器等，来实现热工过程的控制。
最后，通过执行器将控制信号转换为实际的操作，如控制阀门的开闭或调节加热器的功率。
3. 热工过程自动控制的优势是什么热工过程自动控制具有以下优势：- 提高效率：通过自动控制热工过程中的参数，可以优化操作条件，提高能源利用效率。
例如，根据实时需求调整加热器功率，避免能源的浪费。
- 提高稳定性：自动控制系统能够实时监测和调整热工过程中的参数，使其保持在预定的范围内。
这有助于防止过程变量的偏离和不稳定，提高过程的稳定性。
- 提高安全性：自动控制系统可以及时响应异常情况，并采取相应的措施来保护设备和人员的安全。
例如，在温度超过设定范围时，自动控制系统可以自动关闭加热器或启动冷却装置。
- 提高生产质量：通过自动控制热工过程，可以减少人为操作的误差，提高产品的一致性和质量。
4. 热工过程自动控制中常用的控制策略有哪些在热工过程自动控制中，常用的控制策略包括：- 比例控制：根据误差的大小，按比例调整控制信号。
这种控制策略适用于线性响应的系统，但可能会导致超调和稳定性问题。
- 积分控制：根据误差的累积值，进行控制信号的调整。
积分控制可以消除稳态误差，但可能导致系统的迟滞和震荡。
- 微分控制：根据误差的变化率，调整控制信号。
微分控制可以提高系统的响应速度，但对测量噪声敏感，可能引入噪声放大问题。
热工过程自动控制 课件 自动控制原理部分总结
复平面内
变量：实数变为复数
函数：原函数变为象函数
CH2 自动控制系统的数学描述
拉氏反变换:已知x(t)的拉氏变换X(s)求x(t),通常用 L1[] 表示,计算式为:
x(t) L-1[ X ( s)] 1 j st X ( s ) e ds j 2j 其中, x(t) 叫做原函数 , X(s)叫做像函数
B(s) B( s) X (s) A(s) ( s s1 )(s s2 ) ( s sn ) A1 A2 An ( s s1 ) ( s s2 ) ( s sn )
Ai X (s)( s s i ) s si
CH2 自动控制系统的数学描述
2.2 系统的动态特性
输入：x
系统
输出：y
物理模型
？
y=f（x）
数学模型 稳态时,该关系为系统的稳定特性,是一个代数函数. 动态时,该关系为系统的动态特性,是一个微分方程.
CH2 自动控制系统的数学描述
2.2 系统的动态特性-微分方程vs传递函数 2.2.1 数学模型的建立
已知：如右图所示的 RC 电路，已知电阻阻 值为 R，电容为C. 当输 入信号为 ur （ t ），输 出信号为 uc （ t ）时， 试写出系统的动态特 性方程。
L[ x(t - )] e- s X (s)
L[e-at x(t)] X (s a)
t L[ x( )] aX ( as ) a
④时标变换定理
CH2 自动控制系统的数学描述 ⑤微分定理 如果是在零初始条件下，则
n阶导数的拉氏变换
L[ x (t )] s X (s)
n n
热工过程经常讨论的是在零初始条件下的情况
第2章热工过程自动控制的基本概念
发散振荡的品质指标
2.0
过渡时间？？？ 峰值时间？？？
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t
偏差性能指标min
平方误差积分准则 J e2 tdt
0
时间乘误差平方积分准则J te2 t dt
0
误差绝对值积分准则 J e2 t dt
0
时间乘误差绝对值积分准则 J t e2 tdt
衰减振荡(2)的MATLAB模拟
单调过程的MATLAB模拟
汽车ABS刹车时的车速和轮速
三、品质指标
余差（e） ：系统过渡过程终了时给定值与被控参 数稳定值之差 最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给 定值的差 衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二 个波的振幅之比
衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的 百分比 过稳渡定过值程 的5时%间或（2t%s）范：围系内统所过需渡的过时程间曲线进入新的 峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰 值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度
反应快，按设定的程序控制，必须有模型
人工控制
人在完成一项有目的的任务所经历的过程 眼睛观察 大脑分析决策、预期目标 油门执行 汽车受控对象
预期 分析决策
目标
观察 执行 观察
干 扰
工作对象被控量
预期 目标
设定 速度
汽车定速巡航
干
观察
扰
分析决策 执行 受控对象
调节器
观察 测量 执行
干 扰
受控对象
测量
最 大 偏 差
h(t)
0.8
0.6
0.4