1、暖通空調之自動控制2022/7/27暖通空調之自動控制考試基本情況共9道題，18分。暖通空調之自動控制大綱要求自動控制與自動控制系統的一般概念控制系統數學模型線性系統的分析與設計 控制系統的穩定性與對象的調節性能掌握控制系統的誤差分析 控制系統的綜合和校正 暖通空調之自動控制一、自動控制與自動控制系統的一般概念“控制工程”基本含義信息的傳遞反饋及反饋控制開環及閉環控制系統構成控制系統的分類及基本要求暖通空調之自動控制1、“控制工程”基本含義（1）控制工程：是一門研究“控制論”在工程中應用的科學 。（2）自動控制：在沒有人的直接參與的條件下，利用控制器使被控對象（如機器、設備或生產過程）的某些物

2、理量（或工作狀態）能自動地按照預定的規律變化（或運行）。暖通空調之自動控制例1暖通空調之自動控制工作原理： 溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實際水溫，并在溫度控制器中與給定溫度相比較，若低于給定溫度，其偏差值使蒸汽閥門開大，進入熱交換器的蒸汽量加大，熱水溫度升高，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷水流量加大，則流量值由流量計測得，通過溫度控制器，開大閥門，使蒸汽量增加，提前進行控制，實現按冷水流量進行順饋補償，保證熱交換器出口的水溫不發生大的波動。 暖通空調之自動控制被控對象，傳感器，調節器，執行器，被控量，給定值，主反饋，偏差，擾動自動控制，控制系統，反饋，反饋控制開環控制，前饋控制，閉環控

3、制，優缺點自動控制系統的組成信息的傳遞暖通空調之自動控制控制系統的分類及基本要求（1）分類從系統結構特點上，分為開環控制系統和閉環控制系統 按照分析和設計的方法，通常可分為線性和非線性，時變和非時變系統 按照系統參考輸入信號變化規律，分為恒值控制系統和隨動控制系統。 按照系統內部傳輸信號的性質，分為連續控制系統和離散控制系統。 暖通空調之自動控制（2）空調自動調節系統的分類按被調參數的給定值不同可以分為：恒值（定值）調節系統：恒值控制系統的參考輸入為常量，要求它的被控制量在任何擾動的作用下能盡快地恢復（或接近）到原有的穩態值。由于這類系統能自動的消除或削弱各種擾動對被控制量的影響，又稱為自鎮定

4、系統。隨動調節系統：隨動控制系統得參考輸入是一個變化的量，一般是隨機的。要求系統的被控量能快速、準確地跟隨參考輸入信號的變化而變化。 暖通空調之自動控制（2）空調自動調節系統的分類程序調節系統：系統中的給定值是按一定的規律變化的，給定值是時間的函數。系統是輸出信號按照一定的精度隨輸入而變化。如空調中的人工氣候室。計算機最佳控制系統：利用計算機控制使系統達到最佳控制。最佳是指空調系統實現給定的評價函數（性能指標）為最佳，既能好最小的控制。暖通空調之自動控制（3）基本要求 穩定性：穩定性是保證控制系統正常工作的先決條件。如穩定的恒值控制系統，被控量偏離期望的初始偏差應隨時間的增長逐漸減小并趨于零。

5、 平穩性：如果控制過程中出現被控量圍繞給定值的擺動或稱振蕩，振蕩的幅值和頻率都不能過大。暖通空調之自動控制（3）基本要求快速性：控制過程的總體調節時間應有所限制，應盡快進入穩定狀態。 準確性（精確性）：控制系統進入穩定狀態后，系統的期望輸出與實際輸出之間的差值，差值越小準確性越好。是系統的穩態性能。 暖通空調之自動控制例1 反饋的概念、反饋控制反饋將輸出量直接或間接送回到系統的輸入端，并與輸入信號比較的過程稱為反饋。反饋控制的實質：按偏差控制。暖通空調之自動控制例2選擇題1）開環控制系統的輸出（B D ）。A 參與系統的反饋調節 C 到輸入有反饋通道 B不參與系統的反饋調節 D到輸入無反饋通道

6、 2)閉環控制系統的輸出（A C ）。A 參與系統的反饋調節 C 到輸入有反饋通道 B不參與系統的反饋調節 D到輸入無反饋通道3)前饋控制系統是（ B C ）。 A 閉環控制系統 C 按干擾信號進行補償的系統 B開環控制系統 D能抑制不可測量的擾動的系統暖通空調之自動控制例2選擇題4)控制系統基本性能的要求（A B C D）。A 穩定性 B快速性 C 平穩性 D準確性5)按給定信號的特點控制系統可分為（ ）。A 恒值系統 C程序控制系統 B 隨動系統 D計算機控制系統6）按控制信號的形式控制系統可分為（CD）。A 線性控制系統 C連續控制系統 B 非線性控制系統 D離散控制系統暖通空調之自動控

7、制例2選擇題7)閉環控制系統的組成（ABCD）。A 被控對象 B調節器 C 執行器 D測量變送器暖通空調之自動控制下列各式是描述系統的微分方程，其中，r(t)為輸入變量，c（t）為輸出量 暖通空調之自動控制二、控制系統數學模型 控制系統各環節的特性控制系統微分方程的擬定與求解拉普拉斯變換與反變換傳遞函數及其方塊圖暖通空調之自動控制被控對象的特性 對象的自平衡是指當干擾不大或負荷變化不大時，即使沒有調節作用，被調節參數變化到某個新的穩定值，從而恢復平衡狀態。對象達到自平衡所經歷的過程叫做自平衡過程。有自平衡能力的被控對象輸出重新穩定，無自平衡能力的被控對象輸出一直增加，無法穩定。 暖通空調之自動

8、控制下圖所示為室溫自動調節系統，不考慮室溫控制對象的滯后。暖通空調之自動控制被控對象：干擾通道的增量微分方程式為 調節通道的增量微分方程式為 暖通空調之自動控制溫度對象的增量微分方程假定送風溫度穩定，即 為階躍信號，則 由于實際的房間對象存在著傳遞滯后暖通空調之自動控制被控對象的特性參數放大系數K：被控對象輸出量的增量的穩態值與輸入量的增量的比值 。是被控對象的靜態特性參數，決定輸入信號對穩定值的影響。 放大系數越大，被控量對輸入量的變化越靈敏，穩定性差；放大系數越小，對象控制靈敏度差，但穩定性好。暖通空調之自動控制被控對象的特性參數時間常數T：為對象在階躍擾動作用下，被控量以初始最大速度變化

9、到穩態之所需的時間。如（2）中的T1 。因此時間常數反映了被控對象在階躍擾動作用下到達新穩定值的快慢，表示被控對象慣性大小的常數，時間常數大，慣性大。時間常數大，被控對象慣性大，被控量變化速度慢，控制較平穩；時間常數小，慣性小，被控量變化速度快，不易控制。 暖通空調之自動控制被控對象的特性參數滯后時間 被控對象的被控量的變化落后于干擾的現象為滯后。滯后分純滯后和過渡滯后。純滯后：又稱傳遞滯后，由于物料量或能量的傳送過程需要一定的時間而造成的。如（3）中的過渡滯后：又稱容量滯后。對象的容量系數和阻力越大，容量的個數越多，則過渡滯后時間越長，過渡過程就越慢實際對象中，純滯后和過渡滯后很難嚴格區別，

10、故統稱為滯后時間。滯后的存在不利于控制，因此在設計和安裝控制系統時，應盡量把滯后調到最小。暖通空調之自動控制調節器的特性線性控制規律的微分方程：比例規律 ：比例積分規律 ：比例積分微分規律 ：P調節器的輸出信號；e調節器的輸入信號，即被控量的測量值與給定值之差，偏差； 積分時間，分（min）； 微分時間，分（min）； 調節器的放大系數。暖通空調之自動控制非線性控制規律的微分方程：雙位調節規律暖通空調之自動控制系統各環節微分方程式的形式為：被控對象：溫度傳感器：調節器（包括比較元件）：執行器 =K3 P暖通空調之自動控制以室溫作為系統輸出的微分方程式在恒值調節系統中，給定值是不變的，被控量的變

11、化來源于外界干擾，選干擾作用為輸入量。暖通空調之自動控制系統在給定作用下的微分方程式：系統在干擾作用下的微分方程式： 暖通空調之自動控制系統微分方程的求解 系統的微分方程為二階線性常系數微分方程，其解為齊次方程的通解和非齊次方程的特解之和。當系統中各個參數確定后，微分方程中的各個系數就可確定，這時可根據系統方程來具體求解。需回憶高等數學中二階常系數微分方程的求取方法。特征根不同時，解的形式不同。暖通空調之自動控制拉普拉斯變換與反變換1、拉普拉斯變換（1）定義 ：函數f(t)，t為實變量。如線性積分 （s為復變量+j）存在，則稱其為函數f(t) 的拉普拉斯變換，簡稱拉氏變換。變換后得到的新函數應

12、是復變量s的函數，記作F(s)或Lf(t)即稱F(s)為f(t)的變換函數或象函數，而f(t)為F(s)的原函數。暖通空調之自動控制（2）常用拉氏變換定理 1）線性定理 2）微分定理3）積分定理4）時滯定理 5）初值定理6）終值定理 7）實域中的位移定理或滯后定理8)復域中的位移定理暖通空調之自動控制2、拉普拉斯反變換 （1）定義 暖通空調之自動控制（2）計算 1）A(s)=0無重根 暖通空調之自動控制2）A(s)=0有重根 暖通空調之自動控制重根部分的各項系數暖通空調之自動控制求反變換即得f(t)暖通空調之自動控制3、常用函數的拉氏變換表見p175表4-1。暖通空調之自動控制例 的原函數為

13、暖通空調之自動控制傳遞函數及其方塊圖1、傳遞函數（1）定義：零初始條件下，線性定常系統輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。設線性定常系統的微分方程為暖通空調之自動控制1、傳遞函數設初始值為零，對上式兩端進行拉氏變換，得 則系統傳遞函數暖通空調之自動控制2、方塊圖 （1）概念：方塊圖即系統方塊圖，也稱為系統動態結構圖，是系統中每個環節的功能和信號流向的圖解表示。方塊圖表明了系統中各種環節間的相互關系。其組成如下所示： 1）信號線：表示信號輸入、輸出通道，箭頭代表信號傳遞方向；暖通空調之自動控制2）綜合點（比較點） 也稱相加點，表示幾個信號相加減，叉圈符號的輸出量為諸信號的代數和； 3）引出點：表

14、示同一信號傳遞到幾個地方 暖通空調之自動控制4）傳遞方框 方框兩側應為輸入信號和輸出信號線，方框內寫入該輸入、輸出之間的傳遞函數G(s)。G(s)暖通空調之自動控制（2）方塊圖的連接和等效變換1）串聯連接若干個環節串聯連接的總傳遞函數等于各環節傳遞函數之積。G1(s)G3(s)G2(s)X1 X2 R C G(s)R C G(s) = G1(s)G2(s)G3(s) G(s)= 暖通空調之自動控制（2）方塊圖的連接和等效變換2）并聯連接G3(s) G1(s)G2(s)R(s) C(s) + + G(s) R(s) C(s) G(s) = G1(s) + G2(s) + G3(s) 若干個環節串

15、聯連接的總傳遞函數等于各環節傳遞函數之和。G(s)= 暖通空調之自動控制（2）方塊圖的連接和等效變換3）反饋連接G(s)H(s)R(s)B(s)C(s)+ - + E(s) H(s)=1時，單位反饋 E(s)=R(s)-B(s) - 偏差信號 前向通道 + 反饋通道 = 閉環回路 開環傳遞函數 G(s)H(s) = 前向通道傳遞函數 G(s) = H(s)=1時 G(s)H(s)=G(s) 閉環傳遞函數 =暖通空調之自動控制3）反饋連接負反饋：正反饋：=暖通空調之自動控制4)引出點和比較點和方塊之間的移動暖通空調之自動控制例G1G2G3G4G5G6R(S) C(S) _ _ + + + 暖通空

16、調之自動控制計算（1）結構如等效變換（2）梅遜公式 從輸入節點到輸出節點的前向通路（自身不能有重復的路徑）的總條數。 從輸入節點到輸出節點的第 條前向通路的傳遞函數。 為特征式，由系統結構圖中各回路傳遞函數確定：暖通空調之自動控制式中 所有單獨回路傳遞函數之和； 所有存在的兩個互不接觸的單獨回路傳遞函數乘積之和； 所有存在的三個互不接觸的單獨回路傳遞函數乘積之和。 為第 條前向通路特征式的余因子式，即在結構圖中，除去與第 條前向通路接觸的回路后的 值的剩余部分。回路傳遞函數是指反饋回路的前向通路（道）和反饋通路（道）函數的乘積，并且包含表示反饋極性的正、負號。暖通空調之自動控制 3、典型環節的

17、傳遞函數 及其方塊圖1）放大（比例）環節KR(s) C(s) K常數，稱放大系數或增益。暖通空調之自動控制2)積分環節 3)理想微分環節 s積分環節具有記憶特性，可用來改善系統的靜態特性微分環節反映變化趨勢，可用來改善系統的動態特性暖通空調之自動控制實際微分環節實際上可以實現的微分環節都具有一定的慣性，它的微分方程和傳遞函數分別是暖通空調之自動控制4）慣性環節 T慣性環節時間常數5）二階振蕩環節 暖通空調之自動控制6)純滯后環節 暖通空調之自動控制例3選擇題1）系統的傳遞函數取決于（AB）。A 系統結構 B固有參數 C 輸入量的形式 D輸出量的形式2)系統的傳遞函數(ABC ).A 是復變量s

18、的有利真分式B 只有自身結構和參數有關C 是單位脈沖響應的拉氏變換D可以反映零輸入下的動態特性暖通空調之自動控制ABC暖通空調之自動控制三、線性系統的分析與設計基本調節規律及實現方法控制系統的一階瞬態響應二階瞬態響應頻率特性的基本概念頻率特性的表示方法調節器的特性對調節質量的影響二階系統的設計方法暖通空調之自動控制（一）基本調節規律及實現方法調節器本身是一個帶反饋的小系統，各種調節規律使通過改變反饋環節的特性來實現的。為了將調節器內部的反饋環節與室溫調節系統的反饋環節區分開來，將調節器內部的反饋環節稱為調節器內反饋。暖通空調之自動控制1、基本調節規律設調節器的輸入為 ，輸出為y 。室溫線性調節

19、器的各種基本規律見表3-1。暖通空調之自動控制2、調節器的內反饋實現調節器的各種調節規律的主要方法是在調節器內部采用反饋。內反饋回路中采用各種不同的環節，就可得到各種不同的調節規律。KWR(s)+-圖3-1調節器的內反饋暖通空調之自動控制調節器的內反饋的基本原理K放大器是一個比例環節，其傳遞函數 調節器的傳遞函數放大器的放大倍數越大，則 越小。暖通空調之自動控制調節器的內反饋的基本原理暖通空調之自動控制3、比例積分（PI）調節器為實際的微分環節暖通空調之自動控制（二）控制系統的一階瞬態響應1、數學模型描述一階系統動態特性的微分方程式的一般標準形式是c(t)輸出量; r(t)輸入量; T時間常數

20、,表示系統的慣性。 暖通空調之自動控制一階系統的閉環傳遞函數為 2、一階系統的單位階躍響應 暖通空調之自動控制 2、一階系統的單位階躍響應 由r(t)=1(t)，R(s)=1/s,則系統過渡過程（即系統輸出）的拉氏變換式為 =1代表穩態分量， 代表瞬態分量暖通空調之自動控制 2、一階系統的單位階躍響應 顯然，一階系統的單位階躍響應曲線是一條由零開始，按指數規律單調上升的，最終趨于1的曲線。響應曲線也是具有非振蕩特征，故也稱為非周期響應。過渡過程時間 =（34）T 暖通空調之自動控制例由純積分環節經單位反饋而形成的閉環系統超調量為（ ）（A）0 （B）16.3% （C）無超量 （D）以上都對暖通

21、空調之自動控制（三） 二階瞬態響應凡可用二階微分方程描述的系統，稱為二階系統。1、二階系統的數學模型（以室溫自動調節系統在給定作用下為例）暖通空調之自動控制當給定作用為階躍輸入時，系統的微分方程為：暖通空調之自動控制暖通空調之自動控制兩邊進行拉氏變換，得傳遞函數為（零初始條件）暖通空調之自動控制2、二階系統的單位階躍響應求(3-1)的拉氏反變換，分三種情況討論。圖3-2 二階系統的單位階躍響應通用曲線 暖通空調之自動控制（1）過阻尼二階系統的階躍響應暖通空調之自動控制(2)臨界阻尼情況二階系統的特征根為兩個相等的負實根，單位階躍響應表達式為： 暖通空調之自動控制 (3)欠阻尼（0 1）情況二階

22、系統的特征根為兩個不相等的負實根單位階躍響應表達式為 暖通空調之自動控制超調量，衰減比，峰值時間，過渡過程時間，靜差，振蕩周期暖通空調之自動控制值變化(增大)對動態性能（ ）的影響減小， 減小例暖通空調之自動控制（四）頻率特性基本概念頻率特性法是一種圖解分析法，通過系統的頻率特性來分析系統性能的。不僅適用于線性定常系統，還適用于純滯后環節和部分非線性環節的分析。1、頻率特性的定義：在正弦輸入下，線性定常系統輸出的穩態分量與輸入的復數比。2、幅頻特性：穩態時，線性定常系統輸出與輸入的幅值比。3、相頻特性：穩態時，線性定常系統輸出信號與輸入信號的相位差。 暖通空調之自動控制典型環節的頻率特性比例積

23、分理想微分慣性一階微分二階振蕩純滯后暖通空調之自動控制(五)頻率特性表示方法頻率特性可用圖形表示，有對數坐標圖、極坐標圖 1、極坐標圖：又稱幅相頻率特性曲線或幅相曲線。當輸入信號的頻率由變化時，相量的幅值和相位也隨之作相應的變化，其端點在復平面上移動的軌跡。圖3-3為慣性環節的極坐標圖。暖通空調之自動控制1、極坐標圖(圖3-3)圖3-3 慣性環節的極坐標圖暖通空調之自動控制典型環節比例積分理想微分慣性一階微分二階振蕩純滯后暖通空調之自動控制2、對數坐標圖又稱對數頻率特性曲線或伯德圖，由對數幅頻曲線和對數相頻曲線組成。對數幅頻曲線橫坐標頻率 按 分度，單位為rad/s。縱坐標按 分度，單位為分貝

24、dB。對數相頻曲線的縱坐標按線性分度，單位為度（）。圖3-4為伯德圖的橫坐標 和 的對應關系。頻率 每變化一倍，稱為一個倍頻程；頻率每變化十倍，稱為一個十倍頻程。 暖通空調之自動控制圖3-4 軸的對數分度暖通空調之自動控制典型環節比例積分理想微分慣性一階微分二階振蕩純滯后暖通空調之自動控制例暖通空調之自動控制(六)調節器的特性對調節質量的影響 調節系統的調節規律是通過調節器來實現的，當調節對象、測量變送元件和執行器確定后，調節系統的調節質量主要取決于調節器的特性調節器的特性取決于它的特性參數，即放大系數 Kc、 積分時間TI、微分時間TD。為了分析這些參數對系統調節質量的影響，只需將不同的調節

25、規律帶入系統的框圖中，給出過渡過程曲線，從過渡過程曲線來分析Kc、 TI、 TD對調節質量的影響。 暖通空調之自動控制圖3-5 室溫調節系統的動態結構圖暖通空調之自動控制(六)調節器的特性對調節質量的影響1、比例作用對調節質量的影響（1）穩定程度：放大系數Kc越大，系統振蕩的越劇烈，可能不穩定。阻尼比變小，系統也就越不穩定。調節器放大系數Kc對調節質量的影響見下表暖通空調之自動控制2、積分作用對調節質量的影響見表3-4表3-4 積分時間對調節過程的影響暖通空調之自動控制積分時間調節的過小，積分作用過強，可能引起系統的等幅振蕩，系統的穩定程度降低。積分時間選擇的合適時，可以減小直至消除偏差。為了

26、保持系統的穩定程度，可以減弱調節器的比例作用。增加積分作用以后要使系統穩定程度基本不變，即衰減比基本相同，則要減小調節器的放大系數，則最大偏差增大，上升時間延長，振蕩周期加長，靜差消除。暖通空調之自動控制3、微分作用對調節質量的影響微分時間大微分輸出部分衰減得慢，微分作用強。微分作用具有抑制振蕩的效果，適當的增加微分作用，可以提高系統的穩定性，又可減小被控量的波動幅度，并降低穩態誤差。如果微分作用加的過大，調節器輸出劇烈變化，不僅不能提高系統的穩定性，反而會引起被控量大幅度的振蕩。暖通空調之自動控制（七）二階系統的設計方法 系統的質量指標與調節器的特性和調節對象特性之間的數量關系，根據一定的調

27、節質量指標選用與調節對象相匹配的調節器并給出調節器參數的整定范圍，即調節系統的工程設計方法。以典型的二階系統為例。暖通空調之自動控制1、 室溫二階系統的品質指標和設計方法 當采用比例調節器并且只考慮感溫元件的慣性（只考慮加熱器的慣性）時，室溫調節系統為一個二階系統，如上圖所示。暖通空調之自動控制暖通空調之自動控制當01時， 分析系統質量指標與各環節參數的關系暖通空調之自動控制（1）最大偏差當n=0時， 時有第一個極值，即最大偏差 暖通空調之自動控制（1）最大偏差根據的 值得暖通空調之自動控制對于0 1， 暖通空調之自動控制對于0 1，當 和K增大時均使減小，因此，無論 增大 還是K增大，均可使

28、 增大。暖通空調之自動控制（2）衰減比n 在從 01時，隨著 ，且K, 也使，而，使n。 暖通空調之自動控制（3）過渡時間 隨著 ， ，且K,也使 。 暖通空調之自動控制（4）靜差（被控量室溫在階躍干擾作用下的靜差）顯然，隨著K， 減小。暖通空調之自動控制參數 只影響系統的穩定性，隨著 的上升，各項動態性能指標均下降。開環放大系數K既影響動態有影響靜態性能指標，隨著K的增大，使動態性能指標下降，靜態性能指標上升。合理的K的取值：在保證系統有一定穩定程度的前提下，盡可能增大K，以減小比例調節系統的靜差。調節系統的穩定程度主要由衰減比n來決定，通常要求衰減比為410，對應的要求衰減系數為0.216

29、0.343。暖通空調之自動控制暖通空調之自動控制暖通空調之自動控制2、二階設計的推廣使用當調節對象和測量感溫元件均為一階慣性環節且感溫元件的慣性比較大時，如采用比例積分調節器，系統的動態結構圖如下。暖通空調之自動控制恒值調節系統 ，輸出量室溫對輸入量干擾 的傳遞函數 暖通空調之自動控制暖通空調之自動控制0 0), 將其代入系統特征方程，可得關于z的多項式，以判斷系統的相對穩定性。暖通空調之自動控制（四）對象的調節性能指標a) 階躍干擾作用下的過渡過程 b）階躍給定作用下的過渡過程暖通空調之自動控制（1）衰減比n 用n可以判斷振蕩是否衰減和衰減程度。n1時，系統穩定；n=1時，等幅振蕩；n1時，

30、增幅振蕩。通常取n=410。表明調節作用能夠很快克服干擾，將被調參數的波動回復到允許的范圍之內。 暖通空調之自動控制（2）靜差C(余差)過渡過程終了時，被調參數穩定在給定值附近，穩定值與給定值之差為靜差。 =0時，為無靜差； 0時，為有靜差。（3）超調量（動差）M過渡過程中，被調參數相對于新穩態值的最大波動量（4）最大偏差A=M+C被調參數相對于給定值的最大偏差。若A過大，且偏離時間過長，系統離開指定的工藝狀態越遠，調節品質越差。暖通空調之自動控制（5）振蕩周期 和振蕩頻率f 相鄰兩個波峰所經歷的時間為振蕩 周期，其倒數為振蕩頻率。（6）調節過程時間 調節系統受干擾后，從被調參數開始波動至達到

31、新穩態之所經歷的時間間隔。 越小越好，一般希望 暖通空調之自動控制五、掌握控制系統的誤差分析誤差及穩態誤差系統類型及誤差度靜態誤差系數暖通空調之自動控制（一）誤差及穩態誤差1.誤差: 被控量的希望值和實際值之差.即2、穩態誤差： 暖通空調之自動控制（二）系統類型及誤差度1系統類型 設系統開環傳遞函數為 式中K系統的開環增益；系統中積分環節的個數。對應于=0，1，2的系統，分別稱之為0型、型和型系統。 暖通空調之自動控制2、誤差度被控量穩態值的附近（或 ）稱為系統的誤差度（帶）。 暖通空調之自動控制（三）靜態（穩態）誤差系數p209表4-21.靜態位置誤差系數 2.靜態速度誤差系數 3.靜態加速

32、度誤差系數 暖通空調之自動控制例題：求穩態誤差溫度計的傳遞函數為，用其測量容器內的水溫，1min才能顯示出該溫度的98%的數值。若加熱容器使水溫按10C/min的速度勻速上升，溫度計的穩態指示誤差為（ ）。暖通空調之自動控制六、控制系統的綜合和校正校正的概念串聯校正裝置的形式及其特性繼電器調節系統（非線性系統）及校正位式恒速調節系統帶校正裝置的雙位調節系統帶校正裝置的位式恒速調節系統暖通空調之自動控制（一）校正的概念 1、校正：在系統中加入一些其參數可以根據需要而改變的機構或裝置，使系統整個特性發生變化，從而滿足給定 的各項性能指標。2、校正裝置：加入一些其參數可以根據需要而改變的機構或裝置，

33、這種附加裝置為校正裝置，也稱為補償器。3、性能指標：時域性能指標：穩態誤差，上升時間、峰值時間、超調量頻域性能指標：相位裕量，剪切頻率、諧振頻率暖通空調之自動控制（二）串聯校正裝置 的形式及其特性 1、超前校正裝置 暖通空調之自動控制零、極點分布 Bode圖暖通空調之自動控制頻率特性為： 暖通空調之自動控制PD控制器的傳遞函數為： 是一種超前校正裝置。 暖通空調之自動控制2、滯后校正裝置 滯后校正裝置的作用: 低通濾波. 能抑制噪聲. 改善穩態性能. ,抗噪聲能力一般 =10. 為不使滯后相角影響 , 一般取 暖通空調之自動控制PI控制器的傳遞函數為： 是一種滯后校正裝置。 暖通空調之自動控制

34、暖通空調之自動控制PID控制器的傳遞函數為： 兼有PI控制器和PD控制器的優點，是一種滯后-超前校正裝置。暖通空調之自動控制（三）繼電器調節系統（非線性系統）及校正在自動調節系統中有一個或一個以上元件具有繼電型特性這稱為繼電器調節系統。繼電器調節系統是一種根本非線性自動調節系統。許多繼電器調節系統，調節過程會出現自振蕩。如果自振蕩是正常工作情況，被調量的振幅要受到調節精度要求的限制。由于繼電器調節系統的線性部分具有低通濾波特性，所以提高自振蕩的頻率，使振幅較小。為了限制自振蕩的振幅（或提高其頻率），可以利用校正裝置，如果系統中具有不靈敏取得元件的話，應用校正裝置可以完全抑制自振蕩。暖通空調之自

35、動控制雙位控制規律雙位控制規律實際的雙位控制特性 暖通空調之自動控制1、位式恒速調節系統恒速調節不象雙位調節那樣調節過猛，在加、減熱量中是恒速地變化的所以當室溫回到上、下限之間時，可能不會超出這個區間，而能穩定下來這就是所謂非周期的 調節過程，但也可能經過23個周期即穩定下來這是衰減振蕩，系統的靜差是由上、下限間的區域來決定的暖通空調之自動控制影響等速調節品質的因素有以下三點:1）與調節器上、下限之間的區域有關當上、下限之間的區域越寬。系統的靜態誤差越大；但室溫不易起出這個區域，因而易于穩定。當上、下限間的區域較窄，靜差減小；過窄時系統不易穩定。暖通空調之自動控制2）與執行機構全程時間有關。是

36、指執行機構的位置從零移至全行程所需時間，即調節閥從全閉到全開的時間執行機構的全行程時間越小，其調節的補償速 度就越大，抗干擾能力就強，過渡過程的時間可縮短但當補償速度過快時，恒速調節系統可能產生像雙位調節那樣的不停地振蕩即電動閥一會全開，一會全關，形成振蕩這在恒速調節中是不允許的。暖通空調之自動控制3）對象的動態特性也是影響調節品質的重要因素實踐證明，當對象特征比、傳送系數以及敏感元件時間常數大時，易使系統產生振蕩。動態偏差也會增大。暖通空調之自動控制 2、帶校正裝置的雙位調節系統 當采用雙位調節時影響室溫調節品質的幾個因素如下：暖通空調之自動控制 l）室溫對象一空調房間的特性參數、T、K對調

37、節品質有影響。 因存在著對象的滯后時間，所以會使室溫調節品質惡化。當愈大時，調節振幅即動態偏差增大。只有在理想狀態下，對象滯后等于零時，室溫波動的振幅才等于調節器的不靈敏區，但這在實際上是不可能的而當增大時，調節周期可加大，這樣就減少了振動次數，延長了使用壽命。 對象的時間常數T越大時，因室溫上升速度小，所以振幅可減小這對調節有利且T大時可使調節周期加大，對減少磨損也有利當對象的傳遞系數大時，調節過程的動差和靜差均增大，調節周期將縮短，振動次數會增加，壽命也會縮短.暖通空調之自動控制 2）調節器不靈敏區對調節品質的影響。 調節器不靈敏區增加時動態偏差增大，這是不利的；但不靈敏區增加時，振動周期可加大，對減少磨損有利。 3）加熱器的容量和室內熱干擾對室溫的影響。 在一般設計中，還有所謂調整用電加熱器。此種加熱器是手動控制的，是用來外償由于季節