文档介绍：简单控制系统过程控制系统性能指标
简单控制系统过程控制系统性能指标
系统组成例
以液体储槽的水位控制为例，来说明其控制原理
典型单回路控制系统
液位变送器
液位控制器
执行器
过程控制系统的组成及术语
一个被调量(水位)、一个调节量、
一个调节器和
一个调节阀组成的系统,只有
一个调节回路
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过程控制系统的性能指标
决定过程控制系统品质的环节
控制系统结构
被控过程特性
过程检测、控制仪表
性能良好的过程控制系统，在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应平稳、准确、迅速地回复（或趋近）到给定值上
通过阶跃响应来评价系统的性能指标(performance)
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阶跃信号作用下，五种典型的响应过程 (扰动特性)
1. 非周期衰减过程
2. 衰减振荡过程
3. 等幅振荡过程
4. 发散振荡过程
y
t
⑤
非振荡发散过程
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稳态
新稳态
动态
被调量 y(t)
（系统输出）
时间(t)
动态特性：被控参数随给定值变化过程的特性
静态特性：被控参数处于稳定范围时的特性。
典型阶跃响应特性
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过程控制系统的性能指标
因此，过程控制系统的评价指标可概括为：
系统必须是稳定的；（稳定性）
要求：闭环极点位于s左半平面
评价指标：衰减比、衰减率、超调量和最大动态偏差
系统应能提供尽可能好的稳态调节；（准确性）
要求：被调量与给定值之间的偏差小
评价指标：静差(余差、残差、稳态偏差)
系统应能提供尽可能快的过渡过程。（快速性）
要求：系统存在偏差的时间尽量短
评价指标：恢复时间(调节时间)、振荡周期、振荡频率、上升时间、峰值时间
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过程控制系统的性能指标
偏离度：被调量偏离设定(参比变量)的离散程度，是被控量统计特性之描述，这是一个综合性能指标；
控制性能指标应根据生产工艺过程的实际需要来确定；
通常采用系统阶跃响应曲线的性能指标(单项)和偏差积分性能指标(综合)两种。
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1-６过程控制系统性能指标——时域控制性能指标(单项性能指标)
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控制器
广义对象
+
-
给定
被调量
单项性能指标
衰减率: ψ=
超调量: σ=
稳态误差: ess= r -y∞
调节时间: ts(进入稳态值5%范围内）
y1
y3
y∞
ess
ts
r
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阶跃响应性能指标
衰减比(Subsidence Ratio/Decay ratio )
指相邻的同向波峰值之比，图中即n=B1/B2
衰减比越大，系统越稳定
一般认为，随动系统n=10:1时稳定性好，定值系统4:1为好，应根据实际情况灵活处理
n<1发散振荡不稳定；
n=1等幅振荡；
n>1衰减振荡；
n无穷大为非周期过程
阶跃响应
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