自动控制系统的品质指标

  仪器网 ·  2012-07-14 23:39  ·  59037 次点击
现在我们假定讨论的是定值控制系统,在t=0时出现一个单位阶跃干扰。图7-6是在这种单位阶跃干扰作用下的衰减振荡过程示意图。下面我们对衰减振荡过程,给出以下几个描述过渡过程控制质量的品质指标。
(1)余差C:就是过渡过程终了时的残余偏差,也叫静差。也就是被控变量新的稳定值与给定值的差值。在生产中,给定值是生产要求的技术指标,所以被控变货越接近给定值越好。
(2)最大偏差A:最大偏差就是被控变量偏离给定值的最大值,也就是图7-6中的第一个波的峰值A。最大偏差值表示工艺状态偏离给定值的程度,偏离量越大,偏离时间越长,对生产和设备的安全危害也越大。特别是对于生产中的一些设备,被控变量往往有一个安全范围,超过这个范围,则会产生生产事故。同时考虑到干扰会不断出现,当第一个干扰还未消除,第二个干扰可能又出现了,偏差有可能叠加,这就更需要限制最大偏差的允许值。所以,生产上要根据工艺情况对最大的偏差值加以限制。
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有时也用超调量来表征被控变量的偏离程度,在图7-6中超调量用B表示,它是第一个波峰与新稳定值之差,即B=A-C.
(3)衰减比孟:是表示衰减程度的指标,也就是曲线中前后两个相邻波的峰值之比,即:B:B',习惯上用A:1表示.如果A太小,稍大于1,则过渡过程衰减慢,振荡剧烈,近似于等幅振荡,不安全,孟太大,过渡过程缓慢,接近于非振荡的单调过程,因此孟取值不能太大也不能太小。在实际生产中,一般都希望自动控制系统的衰减比为4:1.在这样的振荡过程中,大约振荡两个波以后就可以认为是稳定下来了。但是,对于一些变化很缓慢的温度调节过程,波动一次的时间有时达lh左右,一般采用10:1衰减曲线,或以非振荡曲线作为指标,效果可能会更好。
(4)过渡时间Ts:从干扰作用后,系统过渡到另一个新的平衡状态所需的时间,就是过渡时间。从理论上讲,衰减振荡过渡过程要达到新的平衡需要无限长的时间,但是一般认为被控变盆回复到允许范围(一般为稳态值的士5%)内就已经达到稳定。所以,过渡时间是从干扰开始作用时起到被控变量进人稳态值的土5%范围的这段时间。过渡时间短,表示过渡过程进行得比较迅速,即使干扰频繁出现,系统也能适应,系统控制质量就高;反之,过渡时间太长,被控变最长期不能稳定在给定值附近,如果几个干扰先后进人系统,可能会使干扰引起的波动叠加起来,控制系统的质量就不能满足生产的要求。
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