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第一篇过程控制系统第一章单回路反馈控制系统简称：单回路控制系统、简单控制系统在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。
在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统（70%）。
研究单回路系统的分析和设计方法，是研究复杂控制系统的基础。
1.1 单回路系统的结构组成一、系统的组成举例：如图所示的水槽，流入量F1、流出量F2,为了控制水槽的液位1不变，选择相应的变送器、控制器、控制阀，并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-1水槽图1-2水槽液位控制系统注：LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭，控制器为反作用。
偏差：测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时，偏差为正，反之为负。
第一种情况（初始状态：平衡状态F1=F2 ）入口阀突然开大一F1>F2 f Lf -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 ff L |fF1=F2 f系统达到新的平衡入口阀突然开小f F1<F2 fL | f负偏差f输出增大f控制阀I f F2 1f L f f F1=F2 f系统达到新的平衡第二种情况初始状态:平衡状态F1=F2 ）出口阀突然开大fF2>F1fL |f 负偏差f 输出增大f控制阀IfF2 1f Lff F1=F2 f系统达到新的平衡出口阀突然关小f F1>F2 f L f -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 f f L | f F1=F2 f 系统达到新的平衡几点说明：(1)图中的各个信号值都是增量初始状态为零；图中箭头表示的是信号流向，而 不是物料或能量的流向。
(2)各环节的增益有正、负之别：控制器：正作用时增益为负”反作用时增益为正” 控制阀：气开阀增益为正” 气闭阀增益为负”变送器：一般为正”控制对象：根据操纵变量Q(S)的变化引起被控变量丫 (S)的变化来确定Q(S) ffY(S) f 增益为正”反之为负，上例中当控制阀装在出口处时，对象增益为 负”； 当控制阀装在人口处时，对象增益为正整个系统必须是一个负反馈系统，因此自R(S) 至X(S)的各个环节增益的乘积必须是正值。
第三讲机体生理功能的调节一、生理功能的调节方式（一）神经调节●概念：通过神经系统的活动对机体功能进行调节。
基本方式：反射(reflex)。
●反射：在中枢神经系统的参与下，机体对刺激产生的规律性反应。
结构基础：反射弧(reflex arc)；组成：感受器、传入神经、中枢、传出神经和效应器；类型：非条件反射和条件反射。
●神经调节的特点：迅速、精确、时间短暂。
例：颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射（负反馈调节）例：脊柱的神经传导活动（二）体液调节●概念：体内的一些细胞能生成并分泌某些特殊的化学物质，后者经由体液运输，到达全身的组织细胞或某些特殊的组织细胞，通过作用于细胞上相应的受体(receptor)，对这些细胞的活动进行调节。
●类型：全身性体液调节、局部性体液调节、神经-体液调节●特点：缓慢、弥散、持久神经-体液调节神经细胞直接或间接地调节一些内分泌细胞的作用，使这些内分泌细胞成了反射弧的传出纤维的延长部分，以这种方式发挥的调节作用称为神经-体液调节。
（三）自身调节●概念：环境变化时，器官、组织、细胞不依赖神经或体液调节而产生的适应性反应。
肾血流自身调节：动脉血压在80-180mmHg范围内变动时，肾血流量能保持相对稳定。
脑血流自身调节：动脉血压在60-140mmHg范围内变动时，脑血流量能保持相对稳定。
●特点：调节幅度小，不灵敏，局限。
二、体内的控制系统●人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律。
●从控制论的角度来看，人体内存在数以千计的各种控制系统(control system)；甚至在一个细胞内也存在着许多极其精细复杂的控制系统，对细胞的各种功能进行调节。
因此，学者们也应用控制论的概念、原理和方法来认识和分析机体各种功能的调节。
●从控制论的观念来分析，任何控制系统都由控制部分和受控部分组成。
控制系统可分为三大类：非自动控制系统反馈控制系统前馈控制系统（一）非自动控制系统●非自动控制系统是一种“开环”系统。
第一章思考题与习题1－2 图为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。
当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1.反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2 ．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1.余差(静态偏差)e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y( g)与给定值c之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： Bn —Bn v 1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n> 1, 系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
衡量系统稳定性也可以用衰减率© B BB4 .最大偏差A:对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C之差, 它衡量被控参数偏离给定值的程度。
