文档介绍：11简单控制系统过程控制系统的性能指标
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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No. 8*
控制器
广义对象
+
-
给定
被调量
单项性能指标
衰减率: ψ=
11简单控制系统过程控制系统的性能指标
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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No. 8*
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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No. 9
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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No. 10
过程控制系统的性能指标
衰减率每经过一个周期，波动幅值衰减的百分数
是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标(与衰减比含义相同).一般取=～，对应n=4:1～10:1
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No. 11
过程控制系统的性能指标
余差(静态偏差/残余偏差)C Steady-state error
描述系统稳态特性的唯一指标
指系统过渡过程终了时，给定值与被控参数稳态值之差
一般要求余差不超过预定值或为零。
定值控制系统中，r=0，
因此有：e(∞)= -C
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No. 12
过程控制系统的性能指标
动态偏差（亦即超调量）
最大偏差A（或超调量σ）：最大偏差A是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差
超调量：
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No. 13
关于超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（Overshoot）σ定义为：
定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即：
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No. 14
调节时间(过渡过程时间/回复时间) Settling time ts
指系统从受扰动作用时起，直到被控参数进入新的稳态值±5%(或±2%)(误差带)的范围内所经历的时间。
一般要求ts愈短愈好,是控制系统的快速性指标
过程控制系统的性能指标
y1
y3
y∞
ess
ts
r
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No. 15
回复时间Ts和振荡频率ω的关系
振荡频率ω与振荡周期T的关系是

N一定，ω越高，Ts越短；即：在相同衰减比n下，振荡频率越高，回复时间越短；
ω一定，n越大，Ts越短;即：在相同振荡频率下，衰减比越大，回复时间越短。
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No. 16
讨论：（二阶系统）
不振荡
衰减
衰减
等幅
系统振荡
∞
10
4
1
衰减比
90º
20º6¹
12º28¹
0
∞

0
衰减指数
≥1

0
阻尼系数
1

0
衰减率
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No. 17
小结：
衰减率越大，则系统振荡频率越低；
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No. 18
性能指标之间的关系
问题与注意事项
有些是相互矛盾的（如超调量与过渡过程时间）
对于不同的控制系统，这些性能指标各有其重要性
应根据工艺生产的具体要求，分清主次，统筹兼顾，保证优先满足主要的品质指标要求,
因此，除上述单项性能指标外，还引入并常采用偏差积分性能指标来衡量控制系统
偏差积分性能指标
是一类综合指标
都不能保证系统具有合适的衰减比
常用表达形式
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No. 19
1. 误差积分准则IE（integral of error criterion）

优点：
简单，也称为线性积分准则，
用于估计过程控制的难易程度，也可估计控制方法的效果。
局限：不能抑制响应等幅波动，单凭IE不能衡量系统的稳定性。
使用：规定衰减率下作为性能指标
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No. 20
2. 绝对误差积分IAE (Integral of absolute error criterion)
衡量响应曲线在零误差线两侧总面积大小,对于负荷变化引起的误差最终要消失,故任何一个稳定的回路, IAE必趋于一有限值。
优点：抑制响应等幅波动，常用于定值系统
缺点：最小系统误差难确定
适用于衰减和无静差系统
特例：对于响应曲线全部位于曲线一侧时有IAE=IE
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No. 21