(整理)7 章 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。

第一讲自动调节名词解释1.调节——为使表征生产设备正常运行的物理量保持在规定值而进行的操作。

2.自动调节——在生产过程中，为了保证被调量恒定或在某一规定范围内变动，采用自动装置来代替运行人员的操作，这个由自动装置进行的操作过程叫做自动调节。

3.调节过程——指自动调节系统中，被调量随时间变化的过程。

4.调节规律——指在调节过程中调节器的输入信号与调节器输出信号之间的运算关系。

5.调节对象——任何一个调节系统，总有一个或几个被调量，被调量所在的生产设备的局部或全部叫做调节对象。

6.被调量——指表征生产工艺设备运行情况是否正常而需要加以调节维持的物理量。

7.比例带——调节器输出量和输入量的相对变化量之比的百分数。

8.过度过程时间——从扰动发生起到被调参数又重新趋于稳定并建立新的平衡状态为止的这段时间。

9.积分时间——指积分作用形成的输出变化值等于引起该变化的输入的阶跃值时所需的时间。

10.飞升时间——指在阶跃信号作用下，被调量以最大飞升速度达到稳态值所需的时间。

11.过渡过程——自动调节系统被调量随时间变化的动态过程。

12.过度过程的振荡周期——指过渡过程曲线从第一个波峰至第三个波峰之间的时间。

13.过渡过程曲线——在过度过程中，被调量随时间变化的曲线，叫过度过程曲线。

14.调节机构——用来改变进入调节对象的物质或能量的装置。

15.调节阀特性——当调节阀门前后差压一定时，介质的相对流量(实际流量和额定流量之比)和阀门开度之间的关系。

16.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。

17.反馈——将输出量的全部或一部分信号返回到输入端。

18.扰动——指引起被调量变化的各种因素。

19.调节品质指标——是指衡量调节系统在动态和静态时工作质量的一些标准。

20.衰减率——是指被调量两相邻周期幅值衰减的百分数。

21.稳态——也称静态，是指在自动调节系统中，被调量不随时间变化的平衡状态。

22.稳态偏差——调节过程结束后，被调量与给定值的长期偏差。

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：二M1一"3稳定性的最佳指标：匸=0.75U0.9M1非周期调节过程：=1 ;等幅振荡调节过程：* =0 ；衰减振荡调节过程：0・；：弋；渐扩振荡调节过程：^ ：：：04.2、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e max :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t s4准则数I ：|二广|y(t) —y(：: ) |dt，I值数值越小，调节的质量越好5超调量M p :反映系统调节过程中被调量超过稳定值的最大程度M 卩=y max-y：100%%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。

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。

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

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第二节
调频、电力市场与调频方程式
各类电厂需根据调度命令进行合理组合，原则是： ① 充分合理利用水力资源； ② 尽量降低火电机组的单位煤耗； ③ 减少烧油、气电厂的发电量。 枯水季节选择水电厂，丰水季节选火电厂作调频厂。调频电厂不能过 度集中，热力过程需要有一定的自动化程度。
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第二节
调频、电力市场与调频方程式
当负荷变化较大时， 调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果
有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化， 调节原动力阀门开度 调节转速， 表现为一条调节特性上、下平移， 可以保证调整结束时
频率与额定值偏差很小或趋于零——调节结果可以是无差;
频率的三次调整针对第三种负荷变动引起的频率偏移进行调整，即由 调度部门根据负荷曲线进行最优分配，通常是通过负荷预报得到负荷 曲线，按最优化准则分配负荷，在各发电厂或发电机组间实现有功负 荷的经济分配。
得到负荷曲线，按最优化准则分配负荷，在各发电厂或发电机 组间实现有功负荷的经济分配。
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第一节
概述
系统频率的调节方式
调速器：反应机组转速和给定值之间的偏差，并以此来改变调节 阀门的开度以增加或减少原动机的出力，使机组转速维持在一定 范围 调频器（或称同步器）：反应系统频率与给定值之间的偏差，从 而改变阀门的开度。
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第二节
调频、电力市场与调频方程式
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为ΔPL，则调 节过程结束时，必有
PL P 1 P 1
Pn 1 f K sn Ks
为等值调节系数
1 1 f K s1 K s 2
其中
Ks 1 1 1 K s1 K s2 1 K sn

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

热工过程自动调节 1.自动调节的常用术语：〔1〕被调对象：即被调节的生产设备或生产过程。

〔2〕被调量：通过调节需要维持的物理量。

〔3〕给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。

〔4〕扰动：引起被调量变化的各种原因。

〔5〕调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量。

〔6〕调节机关：在调节作用下，用来改变调节作用量的装置。

2.自动调节系统的分类：〔1〕按给定值信号的特点分：a.恒值调节系统：自动调节系统在运行过程中给定值恒定不变，也就是希望被调量保持为一固定数值。

这是在热工过程自动调节中应用最多的一种自动调节系统。

b.程序调节系统：这类系统的给定值是时间的函数，给定值随时间变化是预选设定的，调节系统用来保持被调量按预选设定的随时间变化的数值来改变。

C.随机调节系统：随机调节系统的给定值是不可预知的，其数值决定于一些外来因素的变化，所以调解结果使被调量也跟随这个给定值随时间改变。

〔2〕按调节系统的结构分：a.反应调节系统：反应调节系统是依据于偏差进行调节的，其特点是，在调节结束时可以使被调量等于或接近给定值；当调节系统受到扰动时必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相比照拟缓慢。

B.前馈调节系统：前馈调节系统是依据扰动进行调节的，其特点是：由于扰动影响被调量的同时调节器的调节作用已产生，所以调节速度相比照拟快；由于没有被调量的反应，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。

前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。

C.复合调节系统：采用复合调节系统后，吸取了前馈和反应调节系统各自的长处，在调节过程中，水温偏离给定值不会太大，调节结束时，水温可等于或接近给定值。

另外，整个调节时间也可以缩短，调节质量得到改善。

3.调节系统主要的性能指标：〔1〕稳定性：只有一个稳定的系统才能完成自动调节的任务；调节系统的稳定性问题是由于系统本身的闭环反应作用所引起的，负反应是自动调节系统稳定的必要条件，而正反应往往是系统不稳定的根本原因。

自动调节原理自动调节原理是指利用一定的控制系统，使被控制对象在外部条件发生变化时，能够自动地调节其自身状态，以实现系统的稳定性和性能优化。

自动调节原理在各个领域都有着广泛的应用，比如工业控制、电子设备、交通运输等领域。

下面将从控制系统的基本原理、自动调节的分类、自动调节的应用等方面进行详细介绍。

控制系统的基本原理。

控制系统是由输入、输出、控制器和被控对象组成的，其基本原理是通过控制器对输入信号进行处理，然后输出控制信号，使被控对象的输出能够满足要求。

在自动调节系统中，控制器会根据被控对象的反馈信息，自动地调节输出信号，以实现对被控对象的自动调节。

自动调节的分类。

根据控制器的工作原理和调节方式，自动调节可以分为比例调节、积分调节、微分调节和PID调节等几种类型。

比例调节是根据被控对象的偏差值来调节输出信号，积分调节是根据偏差值的累积量来调节输出信号，微分调节是根据偏差值的变化速率来调节输出信号，而PID调节则是将比例、积分和微分调节结合起来，综合考虑偏差值、偏差累积量和偏差变化速率来进行调节。

自动调节的应用。

自动调节原理在工业控制中有着广泛的应用，比如在温度控制系统中，通过自动调节原理可以实现对加热器的温度进行精确控制，从而保证生产过程中温度的稳定性；在电力系统中，自动调节原理可以实现对发电机的电压和频率进行自动调节，以保证电力系统的稳定运行；在交通运输领域，自动调节原理可以应用于自动驾驶汽车中，通过对车辆的速度、转向等参数进行自动调节，实现对车辆的自动控制。

总结。

自动调节原理是控制系统中的重要概念，通过对被控对象的自动调节，可以实现对系统性能的优化和稳定性的提高。

在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的自动调节方式和控制器参数，以实现对系统的有效控制。

希望通过本文的介绍，读者能够对自动调节原理有一个更加深入的理解，从而能够更好地应用于实际工程中。

第一章自动调节的基本概念The Basic Concept of Automatic Regulation本章要求理解自动调节的概念、自动调节系统组成和常用术语；掌握采用方框图描述调节系统的方法；熟悉自动调节系统的分类及各种分类方法的特点；理解四种基本的调节过程及调节系统性能指标。

本章重点：1、用方框图描述调节系统2、、几种基本调节过程的特点3、调节系统性能指标本章难点：用方框图描述调节系统第一节实现自动调节的方法Method of Automatic Regulation如何实现自动调节的方法，是我们首先需要解决的问题，现以一个实现水槽水位自动调节的方法为例。

要完成好自动调节的任务，必须要重视以下几个问题：1．检测部件(sensor)的检测准确性是自动调节的先决条件。

2．调节部件(regulator)是自动调节设备中的一个核心部件。

3．调节部件发出的调节信号是通过哪个物理量的改变去实现调节也是值得研究的问题4．掌握被调节的生产设备的特性，是设计自动调节方案前需要做的一项工作。

第二节常用术语为了激发学生兴趣，第一次课可简要介绍自动调节理论的发展史及相关历史人物思考：自动调节与顺序控制、热工保护等热工自动化项目比较，有何异同？General Terminology常用术语及其含义是一个重要内容，它们的使用将贯穿在本课程的整个学习过程中。

1．被调对象(controlled object) 即：被调节的生产设备或生产过程。

2．被调量(controlled variable) 即：通过调节需要维持的物理量。

3．给定值(set point) 即：根据生产要求，被调量的规定数值。

4．扰动(disturbance) 即：引起被调量变化的各种原因。

5. 调节机关(regulating valve) 即：在调节作用下，用来改变进入被调对象的物质或能量的装置。

6．调节作用量（controlling variable），即：在调节作用下，控制被调量变化的物理量。

自动调节原理的基本知识目录一、自动调节原理概述 (2)1.1 自动调节原理的定义 (3)1.2 自动调节原理的发展历程 (4)二、自动调节系统的基本组成 (5)2.1 控制对象 (7)2.2 控制装置 (8)2.3 传感器与执行器 (9)三、自动调节原理的基本规律 (11)3.1 反馈控制原理 (12)3.2 前馈控制原理 (13)3.3 线性控制原理 (14)3.4 非线性控制原理 (15)四、自动调节系统的稳定性分析 (16)4.1 稳定性的定义与判据 (18)4.2 稳定性与系统性能的关系 (18)4.3 系统的阻尼与自然频率 (19)五、自动调节系统的精度分析 (21)5.1 精度的定义与评价指标 (22)5.2 影响精度的因素及提高措施 (23)5.3 系统的抗干扰能力与鲁棒性 (24)六、自动调节系统的工程实现 (26)6.1 设计阶段 (27)6.2 制造阶段 (28)6.3 调试与运行阶段 (29)七、自动调节技术的发展趋势 (30)7.1 智能化 (32)7.2 网络化 (33)7.3 微型化与集成化 (34)一、自动调节原理概述自动调节原理是一种广泛应用于工业生产和日常生活中的控制方法，它通过监测和分析系统中的参数，根据设定的目标值自动调整系统的运行状态，以实现对系统性能的优化和稳定。

自动调节原理的基本思想是将系统的输出与期望值进行比较，然后根据误差产生相应的控制信号，使系统的实际输出接近期望值。

这种方法可以有效地提高系统的效率和稳定性，降低能耗和故障率，从而为企业和社会带来经济效益。

自动调节原理的核心是反馈控制，反馈控制是一种基于测量信号与期望值之间的差异来实现控制的方法。

在自动调节系统中，通常会设置一个测量单元(如传感器)来实时监测系统的输入和输出，并将这些信息传送给控制器。

控制器根据这些信息计算出实际输出与期望值之间的误差，然后产生相应的控制信号，通过执行器(如电机、阀门等)调节系统的运行状态，使实际输出逐渐接近期望值。

自动调节原理自动调节是指系统在受到外部干扰或内部变化时，能够自动地调整自身的状态或参数，以保持系统的稳定性和良好的性能。

在工程技术领域中，自动调节技术被广泛应用于各种控制系统中，如自动化生产线、机械设备、电子设备等。

本文将就自动调节的原理进行探讨，以便更好地理解和应用这一重要的技术。

首先，自动调节的原理基于反馈控制系统。

反馈控制是指系统通过不断地检测输出信号，并将其与期望的参考信号进行比较，从而实现对系统状态的调节。

这种反馈机制使得系统能够根据实际输出来调整输入，以使系统的输出尽可能地接近期望值。

在自动调节系统中，传感器用于检测系统的输出，控制器根据传感器的反馈信号进行计算，并通过执行器对系统进行调节。

这种闭环反馈控制使得系统能够自动地适应外部变化和干扰，保持稳定的工作状态。

其次，自动调节的原理还涉及到控制算法的设计和优化。

控制算法是指控制器根据传感器的反馈信号进行计算和决策的方法和规则。

常见的控制算法包括比例-积分-微分（PID）控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。

这些控制算法在不同的应用场景中具有各自的优势和局限性，需要根据具体的系统特点进行选择和优化。

通过合理设计和优化控制算法，可以提高自动调节系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力，从而更好地满足实际应用的需求。

此外，自动调节的原理还涉及到系统建模和参数识别。

系统建模是指对待控制系统进行数学建模，以描述系统的动态特性和控制机理。

通过系统建模，可以建立系统的数学模型，并对系统的动态特性进行分析和预测。

参数识别是指根据系统的输入输出数据，对系统的参数进行识别和估计。

通过系统建模和参数识别，可以更好地理解系统的工作原理，为控制算法的设计和优化提供依据，同时也为系统的故障诊断和维护提供支持。

综上所述，自动调节的原理基于反馈控制系统，涉及控制算法的设计和优化，以及系统建模和参数识别。

通过合理设计和优化自动调节系统，可以实现对系统状态的自动调节，提高系统的稳定性和性能，从而更好地满足实际应用的需求。

自动调节原理的基本知识(一)2009-03-16 11:36:19自动调节原理的基本知识杨过出了一会神，再伸手去会第二柄剑，只提起数尺，呛□一声，竟然脱手掉下，在石上一碰，火花四溅，不禁吓了一跳。

原来那剑黑黝黝的毫无异状，却是沉重之极，三尺多长的一把剑，重量竟自不下七八十斤，比之战阵上最沉重的金刀大戟尤重数倍。

杨过提起时如何想得到，出乎不意的手上一沉，便拿捏不住。

于是再俯身会起，这次有了防备，会起七八十斤的重物自是不当一回事。

看剑下的石刻时，见两行小字道：“重剑无锋，大巧不工。

四十岁前恃之横行天下。

”过了良久，才放下重剑，去取第三柄剑，这一次又上了个当。

他只道这剑定然犹重前剑，因此提剑时力运左臂。

那知拿在手□却轻飘飘的浑似无物，凝神一看，原来是柄木剑，年深日久，剑身剑柄均已腐朽，但见剑下的石刻道：“四十岁后，不滞于物，草木竹石均可为剑。

自此精修，渐进于无剑胜有剑之境。

”金庸笔下的一代大侠杨过，为什么会发生连续两次发生拿剑失误呢？原因很简单，因为他没有学过自动调节系统啊！可见自动调节系统存在于生活的方方面面，何其平常，又何其重要！吹一下牛皮先。

下面咱们就来说说自动调节系统，它到底是怎么回事，到底是谁先发现的，到底该怎么应用。

自动调节系统说复杂其实也很简单。

其实每个人从生下来以后，就逐渐地从感性上掌握了自动调节系统。

比方说桌子上放个物体，样子像块金属，巴掌大小。

你心里会觉得这个物体比较重，就用较大力量去拿，可是这个东西其实是海绵做的，外观被加工成了金属的样子。

手一下子“拿空了”，打住了鼻子。

这是怎么回事？比例作用太强了。

导致你的大脑发出指令，让你的手输出较大的力矩，导致“过调”。

还是那个桌子，还放着一块相同样子的东西，这一次你会用较小的力量去拿。

可是东西纹丝不动。

怎么回事？原来这个东西确确实实是钢铁做的。

刚才你调整小了比例作用，导致比例作用过弱。

导致你的大脑发出指令，命令你的手输出较小的力矩，导致“欠调”。

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。

是指从系统输出量开始变化算起，到它达到第一个峰值所需的 时间。
被 调 量 y
tp
y∞
ts
105% × y(∞)
95% × y(∞)
（秒）
小结
调节过程的稳定性是对调节系统最基本的要求。不稳定和边界稳定的系 统不符合生产的要求，只有稳定的系统才能完成正常的调节任务。
准确性是指被调量的实际值与给定值之间的动态偏差(或)和静态偏差。 动态偏差表示系统短期偏离给定值的程度；静态偏差表示长期偏离给定 值的程度。若偏离越大，则调节系统离开规定的工况就越远，这是不希 望的。最大动态偏差往往出现在负荷发生最大幅度的变化时，即由满负 荷降至零负荷时。
3）随动系统：系统的控制目标随机变化，系统要不断调节使系统紧紧 跟随目标的调节系统称为随动系统。例如导弹是典型的随动系统。
3、按系统中闭环个数分类可分为：单回路和多回路。 1）单回路系统：调节系统只存在一个闭环
系统中仅存在一个 反馈回路
信号并未反馈回去。在电 工上可以认为一电流或电 压环路，但在此不可以认 为是环路。
任务二十一 自动调节系统基本概念
相当于人的手
眼看
眼看的方框图表示 在自动控制系统中 称为检测、测量等
调节器相当于人的大脑，对检测来 的信号进行分析，并决策执行结构 的调节力度。
方框上方表示蒸汽变 化时对水位的影响； 左侧表示给水对水位 的影响。这种对象称 为多输入对象。
一、调节系统术语：
1）被调对象：（控制对象、被控对象）被调节的生产设备或生产过 程。如：汽包等。
斜率＝v
t0
t
t0
t
斜坡信号用于特殊的环 节输入。
五、调节系统的性能指标
调节系统在输入扰动后能否稳定、准确、快速将输出量调整到预期 的目标，称为调节系统性能指标。一般调节指标分为稳定性、准确性 和快速性三方面指标。

自动调节原理自动调节是指根据一定的规律或条件，通过自身的机制和装置，实现对某一系统参数的自动调整，以使系统能够在一定的范围内保持稳定状态。

自动调节在各个领域都有着广泛的应用，比如工业生产中的自动控制系统、家用电器中的温度调节、汽车发动机的自动调节等等。

本文将从控制理论的角度，介绍自动调节的原理和应用。

首先，自动调节的原理基础是控制理论。

控制理论是研究如何使系统在给定的性能要求下，实现期望输出的一门学科。

在自动调节中，控制理论起着至关重要的作用，它包括了对系统动态特性的分析、控制器的设计、系统参数的调节等内容。

通过控制理论的应用，可以实现对系统参数的自动调节，使系统能够在不同的工况下保持稳定的性能。

其次，自动调节的原理涉及到反馈控制。

反馈控制是指通过测量系统的输出，与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统进行调节的一种控制方法。

在自动调节中，反馈控制起着决定性的作用，它能够实时地监测系统的状态，并根据实际情况对系统参数进行调整，以实现期望的控制效果。

通过反馈控制，可以有效地提高系统的稳定性和鲁棒性，使系统在外部干扰的情况下也能够保持良好的性能。

另外，自动调节的原理还包括了传感器和执行器的应用。

传感器是用于测量系统状态的装置，它能够将系统的状态转化为电信号或其他形式的信号，以供控制系统使用。

执行器则是根据控制信号对系统进行调节的装置，它能够根据控制信号改变系统的参数，从而实现对系统的控制。

传感器和执行器是自动调节中不可或缺的组成部分，它们能够实现对系统状态的实时监测和调节，从而保证系统能够在不同工况下保持稳定的性能。

最后，自动调节的原理还涉及到系统的模型和参数识别。

系统的模型是描述系统动态特性的数学模型，它能够准确地反映系统的动态响应和稳定性。

参数识别则是指通过实验或其他手段对系统的参数进行辨识，以获取系统的参数信息。

通过系统的模型和参数识别，可以对系统的动态特性进行分析和预测，从而为自动调节提供理论基础和技术支持。

4.
蒸汽流量侧 D 的选择
要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即：
D D D W w w
在正常运行时，可认为D=W，γD=γW，则有 αD=αW 因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系
数αD必须等于给水流量侧分流器的分流系数αW。
三．串级三冲量给水自动调节系统
第七章 汽包锅炉给水自动调节系统 The Feedwater Control System
第一节 第二节 第三节 被调对象的动态特性 给水调节系统的类型 给水调节系统实例
第一节 被调对象的动态特性 The Dynamic Characteristics of Controlled
Object
∙ 掌握被调对象的动态特性是设计和整定好自动调节系统的前提。
2．调节系统的结构切换。
在低负荷运行时宜采用单冲量调节系统，在非低负荷工况 下（一般取满负荷的25%左右为界）宜采用三冲量调节系统。 解决的方法是在调节系统中增加逻辑控制功能。
3. 调节机构的切换。
低负荷运行时通常采用改变调节阀门的开度改变给水流 量；高负荷运行时采用改变给水泵转速改变给水流量。
三．调节系统实例
第二节
给水调节系统的类型
一、单级三冲量给水自动调节系统 （Single Stage Three-Element Feedwater Control System)
说明：
１． 单级
２． 三个冲量：W、D、H
3.
双回路：内、外
整定的具体步骤和稳定性分析如下：
1．内回路(inner loop)的分析与整定
∙
给水自动调节系统被调对象的示意图:
∙
被调量Ｈ变化的主要原因： （１）给水量Ｗ； （２）蒸汽量Ｄ； （３）锅炉燃烧率。