[01]过程控制系统概念

Posted 2020-11-26 gavindu

过程控制系统概念

百度百科：保证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；

1.系统结构

示意图：

 

 

按照系统结构分类：

1）反馈控制系统 ：根据目标值与实际值偏差，调节被控对象的控制参数，使偏差最小或消除的过程，该系统是闭环控制系统；如汽车速度限制、巡航车速给定等

2）前馈控制系统：与反馈不同，反馈具有滞后性，如果有的系统需要及时响应，那么可以采用前馈系统，直接根据干扰信号进行调整控制对象的控制参数，但无法获知控制效果，实际中很少单独使用，配合反馈组成复合系统较多；

3）复合控制系统：由前馈-反馈控制系统构成；体现两者的优点；如电机启动发动机所需目标扭矩控制，先通过前馈给定满足惯性所需目标扭矩，再通过负反馈动态调整，使最终输出的扭矩平稳；

按照系统给定值分类：

1）恒值控制系统：系统输入目标值是恒定的，如发动机启动转速设定800rpm（不同温度下会设定其他值）等；

2）随动控制系统：系统输入目标值跟随时间变化的，该目标值与实际值随着时间进行不停的比较，控制对象的控制参数也是动态变化的，目标是使误差最小；如发动机扭矩控制、电机转速控制等；

3）程序控制系统：系统输入目标值是按照预定时间变化的，控制目的是按照该预定值输出结果；如进行整车控制策略验证中的工况输入，需要给定工况曲线，实现工况曲线给定的过程系统即程序控制系统；

2.系统性能指标

三个字：快、准、稳！

阶跃响应瞬态指标图：

 

快：t_r是系统输出信号的上升时间，反应了系统快速性，表示第一次达到稳态值c(∞)的时间，一般取0.1c(∞)到0.9c(∞)所用的时间表示t_r；

准：超调量，规定允许的最大偏差：

 

 

 

稳：调节时间：Δ是允许误差，一般取Δ=0.05或Δ=0.02，调节时间表示系统过渡过程曲线进入新的稳态值的±5%或±2%范围内所需的时间。ts愈小表示过渡过程进行得愈快。它是反映系统过渡过程快慢的指标；

 

 

 稳：衰减比n，阻尼振荡中，两个相邻的同方向幅值之比称为衰减比，通常用前一幅值与后一幅值的比来表示 n=B1:B2

 衰减比n是衡量系统稳定性的指标，衰减比小于1，是发散振荡，系统不稳定；通常，为了保持系统足够的稳定裕度，恒值系统的衰减比以4:1为佳；对于随动系统，通常要求为10:1

 

 误差性能指标衡量标准：

ITAE=∫₀^∞|e(t)|tdt

 3.总结

过程系统构成、系统好坏衡量指标；

 

参考《Matlab/Simulink与过程控制系统仿真》-王正林