最新7 章 自动调节的基础知识汇总
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第七章 船舶电站自动化基础知识
2.过载保护
• 是指发电机输出的功率或电流超过额定值 • 长时间过载运行后果：发电机组过热，绝缘老化，以及原动机使 用寿命缩短和零部件损坏等。 • 发电机本身能承担一定的过载电流：1.1倍额定电流为2h；1.25 倍30min；1.35倍5min.所以过载保护应有适当的延时时间。 • 对无自动分级卸载装置的发动机，过载保护动作电流可整定为发 电机额定电流的125％～135%,延时15～20秒。 • 解决发电机过载两种办法：增机并网和分级卸载保护 • 分级卸载：把用电设备按其重要性分成级别组，分级分时卸载。 一般为一级或两级。在采用二级卸载时，先卸一级（次要负载） 再卸二级。 • 分级卸载的时限应比过载保护延时短，对有分级卸载装置的发动 机，过载保护动作电流为额定电流的150％，延时10～20秒。而 一级卸载可按功率原则整定在100～125％额定功率，或按电流原 则可整定在100～110％额定电流，延时7～12秒卸载。
三、逆功保护
• 发电机变成电动机从电网上吸收有功功率 • 危害：另一台发电机过载，严重时跳闸 。 原动机转速升高，甚至超速，损害原动机。 • 逆功保护装置通过继电器把故障机组从电网上切 除。但在并车操作时可能会出现短暂的逆功现象， 此时不应该跳闸。 • 当柴油机作为原动机时，其逆功保护整定值为15 ％的额定功率，延时1～3秒。
• 一、发电机组调速系统及特性
• 双脉冲调速器接受两个信号：发电机的转速之差和发 电机的有功功率之差。 • 这种调速系统由于功差能参入原动机油门的控制，会 降低调速过程中转速的波动范围，提高调速性能，调 节过程结束能实现转速偏差和有功功率之差均为零。
二、并联运行机组的频率调节和有功功率的分配
• • • • 频率的调节与有功功率的分配与调速器的调速特性有关 调速器的调速特性分为有差特性和无差特性。 单机运行可采用无差调速特性 并机运行时，若两台均为无差，有功功率无法确定，很容易出现一台机 组过载，另一台空载，不稳定；若一台为无差，另一台为有差，有功功 率的变化只能由具有无差调速特性的机组来承担；实际应用并联机组均 为有差调速特性 •调差系数 KD= － ∆f/∆pr ∆P1 = ∆pr ∙KD /KC1 ∆P2 = ∆pr ∙KD /KC2 结论：1）发电机组间有功功率 分配与调差系数KC成反比，KC越 小，功率分配量越大 2）并联运行是稳定的，但频率 是变化的。 若KC1 = KC2 = KC 则 KD= KC /2 ∆P1 = ∆P2 = ∆pr /2
自动调节的基础知识
第一章自动调节的基础知识第一节引言第二节调节对象的基本特性第三节自动调节规律第四节调节系统的整定第五节调节系统的试验第六节调节系统的质量指标第一节引言生产过程是否正常进行，通常是用一些物理量来表征的,当这些物理量偏离所希望维持的数值时，就表示生产过程离开了规定工况，必须加以调节。
调节的任务就是表征生产过程是否正常进行的这些物理量保持在所希望的数值上。
水冷壁位计汽包锅炉给水人工调节示意图人工/自动调节单元给定单元执行单元汽包锅炉给水自动调节示意图人工/自动简单控制系统简单控制系统是由一个被调量、一个控制量而且只用一个调节器、一个调节阀所组成的一个闭合回路。
在热工过程控制中简单控制系统是最基本的，也是应用最多的。
¾1．被调量（被控制量） 表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。
¾2．给定值 按生产要求被调量必须维持的希望值。
¾3．控制对象（被控对象） 被调节的生产过程或设备称为控制对象。
¾4．调节机构 可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。
¾5．控制量（调节量） 由调节机构(阀门、挡板等)改变的流量(或能量)，用以控制被调量的变化。
¾6．扰动 引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。
如果扰动不包括在控制回路内部(例外界负荷)，称为外扰。
如果扰动发生在控制回路内部，称为内扰。
其中，由于调节机构开度变化造成的扰动，称为基本扰动。
变更控制器的给定值的扰动称为给定值扰动,有时也称控制作用扰动。
¾7．控制过程（调节过程） 原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用，被调量就会偏离给定值。
要通过自动控制仪表或运行人员的调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程，称为调节过程。
¾8．自动控制系统 自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来就构成一个自动控制系统。
稳态动态第二节自动调节对象的基本特性¾调节对象基本特性的数学模型——传递函数¾热工对象动态特性的特点¾有自平衡能力的对象¾无自平衡能力的对象¾调节对象的特征参数¾对象动态特性的求取¾汽包炉机组的动态特性¾超临界机组的动态特性被控对象x r (t)x c (t)X c (s)X r (s) W(s) =被控对象控制通道控制通道通道:对象的输入量至输出量的信号联系。
自动控制原理与系统第7章直流调速系统
若略去平波电抗器Ld的电压降落ULd，则电枢电压Ua可近似等于
Ud(Ud=Ua+ULd)。当电枢电压Ua增加时，转速n将增加。因此，调节 给定电压Us，即可调节转速n的数值。
图 7-2 具有转速反馈的直流调速系统组成框图
• 当负载转矩TL发生变化时（今设TL增加），则 电动机的转速将下降（n ），则反馈环节的反
•Tn------速度调节器时间常数 T=RnCn ；
•Ke--------电动机电动势恒量 •Φ--------电动机工作磁通量(磁极磁通
•Ki------电流调节增益.Ki=Ri/R0 量） ；
•Ti-------电流调节器时间常数 Ti=RiCi ；
•JG--------电动机及机械负载折合到电 动机转轴上的机械转速惯量；
系统的动态性能分析
• 适当降低增益（即调低比例系数Kk），将使系 统的稳定性改善（ 、 N ），但稳态误差
（ ess ）将有所增大。
实例分析
分析晶闸管调速系统线路的一般顺序是: 主电路→触发电路→控制电路→辅助电路
(包括保护、指示、报警等）
7.2 转速和电流双闭环直流调速系统
系统的组成：
假设 n Usn / ，其自动调节过程如下：
直至
n Usn
，Un 0
调节过程才结束
图 7-8 速度环的自动调节过程
图 7-9 转速、 电流双闭环直流调速系统框图
框图中的系统结构参数有共13个
•Kn-----速度调节增益。Kn=Rn/R0 ；•KT-------电动机电磁转矩恒量；
馈电压将减小（ U fn ），于是偏差电压 将增U 大Us(Ufn )，经电压U放 大和功率放大后，整
流输出电压Ud也将增大，而
《初级工》第七章 自动调节系统的基本知识及应用
当t=３Ｔ时，
h(3T ) KA(1 e ) 0.95KA 0.95h()
从加入输入作用以后，经过3T时间，h已经变化了全部变 化范围的95%，这时，可近似认为动态过程基本结束。
3
c、时间常数τ对控制系统的影响
对控制通道的影响： 在相同的控制作用下，时间常数大，被控变量的变化 比较缓慢，则过程比较平稳，容易进行控制，但过渡 过程时间较长；若时间常数小，被控变量的变化速度 快，则控制过程比较灵敏，不易控制。时间常数太大 或太小，对控制都不利。
Kp ——比例调节器的放大倍数
只需改变支点o的位置就可以改变放大倍数Kp 的大小。工业中所用的调节器都用比例度来表 示比例调节的强弱。
其中（xmax-xmin）为仪表量程，（ymax-ymin）为调 节器输出量的范围 但比例调节不能使被调量恢 复到给定值而存在余差，因而调 节准确度不高。当调节质量要求 较高时，需要加上积分调节来消 除余差。
mD—扰动作用；μ—执行机构位移；D—软化水流量； W—生水流量；h—软化水箱水位；h0—水位给定值； i1—水位偏差信号；i2—调节信号
三、自动调节系统的特征分类
1、按给定值信号的特征分类
①定值调节系统
②随动调节系统
③程序调节系统
2、按工作原理分类 ①反馈调节系统 ②前馈调节系统
③前馈-反馈调节系统
对上式求导：
当t=0时，
h
dh KA t T e dt T dh KA h() dt T T
当对象受到阶跃输入作用 后，被控变量如果保持初 始速度变化，达到新的稳 态值所需要的时间就是时 间常数。
h(∞)
0.632h(∞)
0
T
自动调节原理的基本知识
自动调节原理的基本知识作者：焦作华润白志刚第一章自动调节系统的发展历程1-1 没有控制理论的世界1-2 控制论1-3负反馈1-4 PID1-5 怎样投自动1-6 观察哪些曲线1-7PID的基本原理1-8PID的曲线1-9怎样判断PID第二章吃透PID2-1 几个基本名词2-2 P——纯比例作用趋势图的特征分析2-3 I——纯积分作用趋势图的特征分析2-4 D——纯微分作用趋势图的特征分析2-5 比例积分作用的趋势特征分析2-6 比例积分微分作用的趋势特征分析2-7 整定参数的几个原则2-8 整定比例带2-9 整定积分时间2-10 整定微分时间2-11 比例积分微分综合整定2-12 自动调节系统的质量指标2-13 整定系统需要注意的几个问题2-14 整定参数的几个认识的误区2-15 其它先进控制方法简介第三章火电厂自动调节系统3-1 火电厂自动调节系统的普遍特点3-2 自动调节系统的构成3-3 自动调节系统的跟踪3-4 高低加水位自动调节系统一、基本控制策略二、自平衡能力三、随动调节系统四、对于系统耦合的解决办法五、几个问题：六、偏差报警与偏差切除3-5 汽包水位调节系统一、任务与重要性二、锅炉汽包三、虚假水位四、影响汽包水位的因素五、制定控制策略六、捍卫“经典”七、正反作用与参数整定八、特殊问题的处理方法九、变态调节3-6 过热器温度调节系统一、迟延与惯性二、重要性三、干扰因素四、一级减温水调节系统五、导前微分自动调节系统六、导前微分系统的参数整定七、串级调节系统八、级调节系统的参数整定九、修改控制策略，增加抑制干扰能力十、变态调节方案3-6主汽压力一、重要性二、干扰因素三、直接能量平衡公式四、间接能量平衡五、控制策略六、参数整定3-7协调一、重要性一、干扰因素二、机跟炉三、参数整定四、炉跟机五、参数整定六、负荷前馈七、压力前馈八、耦合与解耦九、特殊解耦十、一次调频十一、AGC3-8 磨煤机优化燃烧自动调节系统说复杂其实也很简单。
第七章生命活动的调节知识点填空
第七章知识点填空一、人体生命活动的神经调节1、是神经系统的基本结构和功能单位，结构包括和2、神经系统由和组成；中枢神经系统由和组成，周围神经系统由和组成。
脑主要分、、等3、脑是神经系统中最高级的部分。
其中特别发达，分左右两部分。
4、大脑表面称为，凹凸不平，布满深浅不一的，沟裂之间隆起形成大大增加了大脑皮层的面积。
大脑皮层是的细胞体高度集中的地方，有许多控制人体活动的。
对和发生反应，具有抽象、慨括、推理、计算、想象等思维能力。
5、小脑：位于背侧，大脑的，主要负责人体动作的，6、脑干：在下面，主要控制，如：、心跳、咳嗽等。
它能保持功能的正常运行。
7、脊髓：的延续，位于脊柱的椎管内，呈形。
由许多组成，有许多躯体和内脏反射的（1）脊髓是中枢神经系统的低级部分，具有；（2）脊髓里的，一般。
8、人体通过神经系统对各种刺激作出应答性反应的过程叫反射。
反射是神经调节的、反射的基本结构是，包括：9、缩手反射是由控制的非条件反射，人的感觉是，。
缩手反射可以控制住不缩手，原因：10、膝跳反射可以用来检查一个人的的功能是否正常。
11、非条件反射：反射活动由的各个中枢即可完成，一般为，不会因长期不用而减弱或消失：如等12、条件反射：通过学习而得到的较为复杂的反射，由控制，通过学习的来的，需要不断强化，否则会减弱甚至，条件反射能使人和动物能更好的环境。
注：反射建立在神经系统的基础上，故没有神经系统的植物及部分低等动物反射。
二、人体生命活动的激素调节13、内分泌腺：分泌，导管，直接进入腺体内的，并随着血液循环输送到全身各处。
人体内各种内分泌腺构成人体内分泌系统，它与神经系统一起指挥或协调人体内的各种生理活动。
外分泌腺：导管，如：唾液腺、汗腺地方性缺碘：（大脖子病），治疗方法：食用胰岛素：由中的分泌，能。
糖尿病：中有。
三、人体是一个统一的整体16正常人体内体温：。
当外界温度变化时，人的体温不随之发生变化而保持相对恒定。
人体体温的调节是通过等的调节作用来实现的。
自动调节控制器原理
自动调节控制器原理自动调节控制器（Automatic Control System）是一种通过对控制对象进行测量和比较，然后根据比较结果调整控制对象的操作参数，以实现对控制对象的控制的设备。
它是现代工业自动化系统中的重要组成部分，广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、环境控制等领域。
自动调节控制器的基本原理是通过对控制对象的测量和比较，获取控制对象的状态信息，并与设定值进行比较，从而确定控制对象的操作参数。
根据比较结果，自动调节控制器通过调整控制对象的操作参数，使其逐渐接近设定值，最终实现对控制对象的控制。
控制对象控制对象是指需要进行控制的系统、过程或设备。
它可以是一个物理系统，如温度、压力、流量等；也可以是一个工业过程，如生产线、机械设备等。
控制对象的特性决定了自动调节控制器的设计和参数调整方式。
测量测量是指对控制对象状态的获取。
在自动调节控制器中，通过传感器或测量设备对控制对象的状态进行测量，如温度传感器、压力传感器等。
测量得到的状态信息可以是连续值，也可以是离散值。
设定值设定值是指对控制对象期望达到的目标值。
设定值由系统操作员或控制系统设定，并作为参考值与测量值进行比较。
设定值可以是恒定的，也可以是随时间变化的。
比较比较是指将测量值与设定值进行对比，得到两者之间的差异。
比较可以通过简单的数学运算来实现，如减法运算。
比较结果可以是连续值，也可以是离散值。
控制控制是指根据比较结果对控制对象的操作参数进行调整，以使其逐渐接近设定值。
控制可以通过改变控制对象的输入信号来实现，如改变电压、流量、速度等。
控制对象的操作参数可以是连续值，也可以是离散值。
反馈反馈是指将控制对象的状态信息反馈给自动调节控制器，以便根据反馈信息进行调整。
反馈可以通过传感器或测量设备实现，如温度传感器、压力传感器等。
反馈信息可以是连续值，也可以是离散值。
控制算法控制算法是自动调节控制器的核心部分，用于根据比较结果和反馈信息计算控制对象的操作参数。
自动控制--第七章 串级调节系统
果副环外面的对象容积数目较多，同时有主要扰动落 在副环外面的情况，就可以考虑采用PID调节器。
2 串级调节系统的整定方法 频率：主要决定于调节对象的动态特性，整定时 ，提高副环的频率，使主、副环的频率错开，最好相 差三倍以上，以减少相互之间的影响 增益：应尽量加大副调节器的增益
（1）在通常情况下先整定副调节器后整定主 调节器
器，则可得
Z2
1 '2 '0
1 '2 T1 T2 2 ' T1T2
（7-10 ）
若使串级调节系统和单回路调节系统具有同样的 衰减系数值ζ，则它们过渡过程频率之比为
Z1 T1 T2 Kc2 K02T1 1 (1 K c2 K02 )T1 T2
Z 2
T1 T2
1 T1 T2
7．1．1 串级调节系统的组成
图7-3是管式加热炉串级调节系统图7-2的框图。 干干扰扰F管2F表1表式示示加燃另原热料一料炉油部油对分本象为身分炉流为膛两及部燃分。一 压力量、部组进分分口为烧的温受装变度热置化等管—的—道变温—化度—温 对度 象2对象1
主调回 节路 器，是执由行主器变和量主的、测副量对变象它送构的装成输它置的出的，外变输主回量出、路变副，量为原 从系亦统称的外结环构或来主看环，这两个调 为炉膛料温油度出θ2口温度θ1 节副器回是路串接是工由作副的变，量因的此测，量这变送装置，副调节器执行 样的器系和统副称对为象串所级构调成节的系内统回路，亦称内环或副环
② 将副调节器置于这一求得的比例度上，把副 回路视为调节系统中的一个组成部分，用同样的方法 ，求出主回路在ψ = 0.75～0.9的衰减过程的主调节器 比例度P1s和被调量y1在出现第一个高峰时的时间tr1。 然后根据P1s 、tr1按经验公式表6-4，求出主调节器的 参数。按“先副环后主环”的原则，先放上副调节器 参数，后放上主调节器参数。如果投人运行后的调节 过程不够满意，对调节器参数再作适当调整。
自动调节基本知识
自动调节基本知识第一节自动调节概述一、自动调节:工业生产过程中，自动化是保证安全生产、提高产品质量和产量、降低成本和提高生产率的有力措施之一，是一种重要技术手段。
自动化系统是依靠仪表和自动化装置，即自动化技术工具进行生产过程控制的。
它能模仿人的重复劳动，包括体力劳动与脑力劳动。
生产过程中的自动调节，是根据生产工艺要求，使生产过程中的某些工艺参数按一定规律变化的一种技术措施。
自动调节是从人工调节发展过来的，在一些比较完善的自动调节系统中自动调节虽然是重复地自动地实现人工调节的规律，但是它在精度和快速等方面大大优于人工调节。
为了完成对某些工艺参数的自动调节，按照一定方式组合起来的仪表装置和设备的整体称之为自动调节系统或称为自动控制系统。
二、自动调节系统传递方框图自动调节系统传递方框图如图1所示。
尽管工业生产过程自动化内容极其丰富，形成极其多样化，范围极其广泛，但图1所示的自动调节系统传递方框图，完全可以描述出自动调节系统的工作原理。
在自动调节系统的传递方框中，每个方框就称为一个环节，基本上包括；调节对象、变送器、调节器和调节机构等环节。
它们之间按照不同方式连接一起构成一个整体。
每个环节接受它的前一个环节的作用，而对它的后一环节施加作用。
一个环节所接受的作用称为该环节的输入量，而这个作用在该环节中所引起的变化量称为该环节的输出量。
一个环节的输入量是引起该环节发生运动的原因，而输出量是该环节发生运动的表现或成果。
因此可以说，一个环节的输入量与输出量之间的关系是一个因果关系。
变送器、调节器和调节机构分别完成对信号的检测、运算和控制作用。
自动调节的目的就在在于在有干扰存在的情况下，通过检测调节对象的被调量信号，然后通过调节器对信号进行运算，发出控制信号去控制调节机构，从而改变调节对象的输入量，此调节作用通过调节对象本身渐渐稳定下来。
自动调节系统是按照偏差的大小进行调节的。
被测参数首先通过变送器转换成某种信号，元组合仪表为 19．61～98．07kPa的标准气压信号，将信号与给定值进行比较，若二者不等．所得之偏差作用于调节器，调节器按某一预定的调节规律，通过执行机构作用于调节机构，改变调节对象的输入量，从而改变调节对象的被调参数的数值，使被调参数与给定值相等或保持一定的允许偏差，也就是消除偏差或减小偏差。
热工过程与自动调节知识点(1212)
第一章 自动调节的基本概念1、基本概念：被调对象： 被调节的生产设备和生产过程被调量： 通过调节需要维持的物理量给定值： 根据生产要求，被调量的规定数值扰动： 引起被调量变化的各种原因调节作用量： 在调节作用下，控制被调量变化的物理量调节机关： 在调节作用下，用来改变调节作用量的装置系统方框图：将实际的生产设备以及它们相互间的连接关系用抽象的形式表示，是一种对调节系统进行描述或分析的有力工具和非常直观的表达方式，主要由环节方框和信号线组成。
环节：每一个方框代表一个能完成一定职能的元件同类环节：物理系统不同，数学模型的形式完全相同，两个环节的因果关系类同注：不能说一个元件只能用一个方框表示，同一个元件在反映两个或多个不同特性时，应该用两个或多个方框来表示它们不同的因果关系信号线：连接各个环节且带有方向箭头的线，信号线只表示信号的传递关系和方向，而不是代表物料是从水槽中向外流出的，信号的流向不能逆行。
2、自动调节系统的分类：（1）按给定值信号的特点分类：1、恒值调节系统2、程序调节系统3、随机调节系统（2）按调节系统的结构分类:2.1、反馈调节系统（也称闭环调节系统）：把被调量信号经过反馈回路送到调节器的输入端和给定信号进行比较，比较后的偏差信号作为调节器的调节依据。
特点：①在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；②当调节系统收到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，调节的速度相对比较缓慢2.2、前馈调节系统（也称开环调节系统）：调节器接受了被调对象受到的扰动信号，按预定的调节规律立即对被调对象产生一个调节作用，以抵消扰动信号对被调量的影响。
不存在反馈回路。
特点：①由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；②由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值2.3、复合调节系统：前馈+反馈（3）按调节系统闭环回路的数目分类：1、单回路调节系统2、多回路调节系统（4）按调节作用的形式分类：连续调节系统2、离散调节系统（采样调节系统）（5）按系统的特性分类：1、线性调节系统2、非线性调节系统3、典型的调节过程：（1）非周期（不振荡的）调节过程（2）衰减振荡调节过程（3）等幅振荡调节过程（4）渐扩振荡调节过程注：后两种不可采用4、 自动调节系统主要的性能指标：4.1、稳定性：负反馈是调节系统稳定的必要条件，正反馈是系统不稳定的根本原因，系统的稳定性用衰减率来衡量，衰减率：131=M M M ψ- 稳定性的最佳指标：0.750.9ψ= 非周期调节过程：=1ψ；等幅振荡调节过程：0ψ=；衰减振荡调节过程：01ψ<<；渐扩振荡调节过程：0ψ<4.2、准确性：反应调节过程中和调节结束时被调量与给定值之间偏差的程度（1） 动态偏差max e ：在整个调节过程中被调量偏高给定值的最大偏差值（2） 静态偏差e ∞：调节过程结束后被调量和给定值之间的偏差值4.3、快速性：反应调节过程持续时间的长短，称调节时间s t4 准则数I ：0|y()()|I t y dt ∞=-∞⎰，I 值数值越小，调节的质量越好5 超调量p M ：反映系统调节过程中被调量超过稳定值的最大程度max 100%p y y M y ∞∞-=⨯ 第二章 自动调节系统的数学模型1、静态特性：系统处于平衡状态时（即输入信号和输出信号都不随时间变化），输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系，称为系统的静态特性。
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7章自动调节的基础知识第七章自动调节的基础知识火力发电厂的锅炉、汽轮机组在正常运行中有大量的热工参数需要进行调节与控制。
从安全和经济考虑，总希望运行工况能够始终保持在最佳状态，即把一系列工艺过程参数(物理量)的数值控制在合适的范围内。
工艺过程参数的调节和控制一般有两种方式，即人工调节与自动调节。
生产过程中靠运行人员眼睛观察被调参数的数值及其变化情况(变化的方向与速率)，经过大脑分析判断，再用手去操纵有关的调节机构，使被调参数稳定在规定值附近。
上述过程中从参数的监视、分析判断到操作，是完全依靠人工进行的，因而称为人工调节(手动调节)。
随着科学技术的发展，采用技术先进、节能省力的自动化装置代替人去进行调节，这种方式称为自动调节方式。
在自动调节设备中，检测仪表相当于人的耳目，调节仪表相当于人的大脑，执行器则相当于人的手。
第一节自动调节的基本概念一、常用术语与调节系统的分类1．常用术语(1)自动调节系统。
调节设备和被调对象构成的具有调节功能的统一体，称为自动调节系统。
(2)被调对象。
被调节的生产过程或工艺设备称为被调对象，简称调节对象或对象。
(3)被调量。
被调对象中需要加以控制和调节的物理量，称为被调量或被调参数。
不能把对象中流人和流出的物质(如水、汽等工作介质)当作被调对象的被调量。
(4)给定值。
根据生产过程的要求，规定被调量应达到并保持的数值，称为被调量的给定值(或目标值)。
(5)扰动。
引起被调量偏离给定值的各种因素称为扰动。
阶跃变化的扰动称为阶跃扰动。
(6)调节量。
由调节作用来改变并抑制被调量变化(使被调量恢复为给定值)的物理量，称为调节量。
2．调节系统的分类生产过程自动调节系统应用广泛、形式多样，其分类方法也很不一致，现将常用的调节系统分类叙述如下。
(1)按给定值的特点分类①定值调节系统：给定值在系统工作过程中是恒定的。
扰动作用使被调量偏离给定值，在调节过程结束后被调量能恢复到(或接近)给定值。
锅炉的汽温、汽压等调节系统属于这类系统。
②随动调节系统：被调量的给定值既不恒定又不按预的规律变化，而是决定于某些外来因素。
例如，锅炉启动时，根据某些部件的温度或应力变化随时确定升温、升压的速度，这时的汽温、汽压调节系统属于随动调节系统。
③程序调节系统：被调量的给定值是根据生产过程的工艺要求，按预先确定的时间函数变化的。
例如，在锅炉按升温、升压曲线启动的过程中，汽温、汽压调节系统属于程序调节系统。
(2)按调节系统的结构分类①开环调节系统：输出量与输入量之间不存在反馈回路的系统，称为开环调节系统。
②闭环调节系统：输出量和输入量之间存在反馈回路的系统，称为闭环调节系统。
③复合调节系统：系统中有开环调节作用又有闭环调节作用的系统，称为复合调节系统。
其调节效果比一般的闭环调节系统更好。
（3）按系统中闭环回路的数量分类①单回路调节系统：系统中只有一个被调量信号反馈到调节器的输入端，形成一个闭合回路。
这种系统适用于简单的调节对象。
②多回路调节系统：系统中有两个或两个以上的输出信号被反馈到调节器的输入端，从而形成两个或两个以上闭合回路的系统，属于多回路调节系统。
(4)按系统的输出量与输入量之间的关系分类①线性调节系统：系统的输出量和输入量之间的关系是线性的。
②非线性调节系统：系统的一些环节具有非线性特性（如饱和、死区、回线特性等)。
二、调节系统的原理方框图调节系统原理方框图是一种描述系统组成及变换的方法，对于系统特性的分析和综合是非常方便的。
在方框图中，用方框表示各种环节，环节之间信号的传递方向则用带箭头的线段来表示。
符号表示信号的叠加点，称为比较器。
箭头指向的表示比较器的输入量，箭头离开的表示比较器的输出量，输出量等于各输入量的代数和。
方框图清楚地表示出自动调节系统中信号在各环节之间的传递方向和顺序，表示出系统的动态结构。
对每个环节而言，输入量和输出量是确定的，并且输入量的变化会引起输出量的变化，而输出量则不会反过来影响输入量。
这种特点称为调节系统的单向性。
任何一个调节系统或复杂的环节，都可看成是由若干个比较简单的环节组成的。
系统的特性是由这些简单环节的特性综合而成的。
方框之间的基本联接方式有串联、并联和反馈联接。
方框图可按一定的规则进行变换。
其变换的原则是，某一个方框的输出端常接有一个或一个以上的方框，如果后面的方框对其前面方框的输出没有影响(或影响可忽略)，则前面的方框可独立考虑；一个方框图中所有方框都可以独立考虑，则这个方框图科进行简化。
图7-1(a)是两个串联的比例环节，它可用图7-1(b)来等效。
(a)(b) 图7-1串联方框图的简化(a)串联的等效（b ）并联的等效所谓等效，是指对信号x 和y 的关系来说，变换后与变换前是完全相同的。
如串联的两个方框的放大系数分别为K 1和K 2，则信号x 和y 之间有如下的关系： x x '=K 1； 'x y =K 2 综合以上两式，可得xy =K 1K 2 上式中的K ，K ：便是等效方框的放大系数。
由此可知，几个串联环节的等效方框，其放大系数等于各串联方框各自的放大系数的乘积。
图7-2(a)是两个比例环节的并联方框图，其等效方框图如图了7-2(b)所示。
由图7-2(a)的信号传递关系可写出以下关系式：x x '= K 1；xx ''= K 2；y = 'x +''x 综合以上三式，可得xy = K 1+ K 2(a) 图7-2并联方框图的简化 (b)（a ）并联方框图；（b ）等效方框 由此可知，并联环节等效方框的放大系数等于各并联方框各自的放大系数的代数和。
图7-3(a)是一个负反馈系统方框图，其等效方框图如图7-3(b)所示。
由图7-3(a)的信号传递关系可写出以下关系式：y = K 1 (x-'y )；'y = K 2y（a ） (b)图7-3 负反馈系统方框图的简化（a ） 负反馈系统方框图；（b ）等效方框综合以上两式，可得图7-3（b ）等效方框的放大系数表达式：x y = 2111K K K + 式中，1K 为正向环节的放大系数，2K 为反馈环节的放大系数。
当21K K >>1时，则有y = 2111K K x K +≈2K x 上式说明，深度负反馈系统的输出量和输入量的关系仅由反馈环节的特性所决定，而与正向环节的特性无关。
以上是以比例环节为例说明等效变换的方法，对于其他各类环节，这些方法仍然适用。
三、调节过程的品质指标调节过程的品质指标是衡量调节系统在动态和静态时工作质量的一些标准，可以用调节系统受到单位阶跃扰动后被调参数的过渡过程曲线来分析。
过渡过程是指在调节系统受到干扰作用，被调参数偏离给定值时，调节系统的调节作用使被调量恢复到新的稳态的过程。
图7—4表示在单位阶跃扰动下的几种典型的过渡过程曲线。
对于过渡过程，可从稳定性、快速性和准确性三个方面进行分析。
（a）（b）1．稳定性图7-4(a)、(b)所示的三种过渡过程是稳定的，过渡过程结束后。
系统能够恢复平衡。
图(a)中曲线1所反映的过程是单调变化的，曲线2所反映的过程有单峰值，调节作用可使被调量最终达到或接近于稳态值；图7-4（c）的曲线表示“等幅振荡”过程，图7—4(d)的曲线表示“发散振荡”过程。
(c)、(d)所示的过程是不稳定过程，在生产中不能采用。
只有稳定的系统才能完成正常的调节任务，并要求系统具有适当的稳定裕度。
2．准确性这是对被调量实际值与给定值之间的动态偏差和静态偏差的要求。
动态偏差是指调节过程中被调量与给定值之间的最大偏差值，它表示被调量短期偏离给定值的程度。
偏差值越大，偏离的时间越长，实际工况离开规定工况就越远。
通常要求在最大扰动时，被调量的动态偏差不超过生产所允许的范围。
静态偏差是指调节过程结束后，被调量的实际值与给定值之间的偏差。
对静态偏差值的要求，应根据工艺要求作具体分析。
在定值调节系统中，静态偏差越小越好。
3．快速性快速性是对调节过程所经历时间的要求。
通常把从扰动发生时刻到被调量重新进入稳定状态所经过的时间称为过渡过程时间。
过渡过程时间越短，调节作用进行得越快，说明调节系统克服干扰的能力越强。
稳、准、快这三个指标是互相制约的，要求同时满足是困难的。
稳定性过高了就会影响快速性，使调节过程时间加长；反之，若片面追求快速性，将使稳定性下降。
在实际工作中应根据具体情况综合考虑。
一般的原则是，首先满足稳定性要求，再兼顾到准确性和快速性。
第二节调节对象的特性调节对象是指运行中的各种工业设备。
只有对调节对象的特性有所了解，才能设计出切实可行的调节系统方案并选择适用的调节设备。
本节只简要介绍部分调节对象的静态特性和动态特性。
一、调节对象的静态特性静态持性是指对象在稳定工况时，其输出量与输入量之间的关系。
图7-5是三种环节的静态特性。
R ∆P μ(开度)c1m (流量)∆m m q m m1(a) （b ） (c)图7-5静态特性举例图7-5(a)所示的静态特性是一条直线，其斜率称为传递函数，数图7-4（b ）、(c)所示的静态特性不是直线，可用数学中求切线斜率的方法求其传递系数。
传递系数是对象的静态特性参数，其物理意义是：输入量变化一个单位所引起输出量的改变量。
对于相同的输入量，传递系数大，则输中量也大；反之亦然。
二、调节对象的动态特性调节对象的动态特性是指在动态过程中，被调对象输出量与输入量之间的运算关系。
调节对象的动态特性可以用数学模型来描述，也可用某些动态参数来表征。
1、容量和容量素数调节对象积蓄能量或积蓄物料的能力称为容量。
容量越大，当流入量和流出量不平衡时，被调量变化越慢，对调节质量的要求较低；容量越小，则当流人量与流出量不平衡时，被调量变化越快，对调节质量的要求较高。
当被调量每改变（增大或减小）一个测量单位时，调节对象中需要改变的能量或物料量的数值称为对象的容量系数。
对于相同的输入量，容量系数大，被调量的变化小；反之,容量系数小，则被调量的变化大。
所以，容量和容量系数是表征对象动态特性的参数。
2．飞升速度和飞升时间飞升速度表示在单位阶跃扰动量作用下，被调量的最大变化速度。
在同一扰动量作用下，对象的容量越大，飞升速度越小；容量越小，飞升速度越大。
飞升时间(又称响应时间)是指在阶跃扰动量作用下，调量以最大飞升速度(起始速度)达到稳态值所需的时间。
3、自平衡能力调节对象的自平衡能力是指系统的平衡状态因扰动而被破坏后，不需要借助调节设备的作用，只依靠调节对象自身的调节能力，被调量就能达到一个新的稳定值，这种自动恢复平衡的能力称为自平衡能力。
调节对象的自平衡能力对调节作用是有利的。
4、迟延(滞后)调节对象在受到扰动后，其被调量并不立即迅速变化，而要经过一段时间后才发生变化，这种特性称为迟延(又称滞后)。