集控运行培训班《热力过程自动化》教案.ppt

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1、先修课程： 锅炉设备，汽轮机设备，工程热力学，流体力学 后续课程： 计算机控制技术、单元机组集控运行 时间安排： 上课48学时，考试课(考勤占10%、平时成绩占40%、考试成绩占50%)，学期末考试。学习要求： 1)强调概念和理论基础 2)课内学习与课外学习相结合 3)理论学习与实验相结合 4)不旷课、不迟到、不早退、按时完成作业。,课程概况,课程内容,绪论第一章热工检测技术第二章自动控制基础第三章单元机组模拟量控制系统第四章单元机组的热工保护,绪论,一、概述1.火电厂生产过程的特点 2.火电厂实现生产过程自动化的意义3.火电机组热工过程自动化的内容(1)自动化的功能 ；(2)自动化的内容；(

2、3)大型火电机组控制系统功能构成示意图二、单元机组炉、机、电集控 操作盘台的布置和监控方式,“4C”技术：computer、control、communication、CRT,火电机组热工过程自动化的功能,数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)；模拟量控制系统(Modulation Control System，MCS)；锅炉炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System，FSSS)或称燃烧器管理系统(Burner Management System，BMS)；汽轮机数字电液控制系统(Digital Electric

3、Hydraulic System，DEH)；汽轮机监视仪表(Turbine Supervisory Instrumentation，TSI)和汽轮机紧急跳闸系统(Emergency Trip System，ETS)；汽轮机旁路控制系统(By Pass Control System，BPCS)；顺序控制系统(Sequence Control System，SCS)；给水泵汽轮机电液控制系统(Machine Electric Hydraulic System，MEH)；发电机氢水油监测系统。,火电机组热工过程自动化的内容,自动检测 ：包括对整个机组运行状态和参数的测量、指示、记录、参数计算、参数越

4、限和设备故障时发出报警信号、事故记录和追忆、工业电视监视等。自动保护 ：包括主机、辅机和各支持系统及其相互间的联锁保护，以防止误操作。当设备发生故障或危险工况时，自动采取措施防止事故扩大或保护生产设备。 顺序控制 ：包括主机、辅机和各支持系统的启停控制，如输煤系统控制、锅炉吹灰控制、锅炉补给水处理控制、给水泵启停控制、汽轮机自启停控制、锅炉点火系统控制等。 连续控制 ：包括对主机、辅机及各系统中的压力、温度、流量、物位，成分等参数的调节控制，使之保持为预期的数值。 管理和信息处理：对电厂中各台机组的生产情况(如发电量、频率、主要参数、机组设备的完好率、寿命)，电厂的煤、油、水资源情况，环境污染

5、情况进行监督、分析，供管理人员做出相应的决策。,大型火电机组控制系统功能构成示意图,操作盘台的布置和监控方式,以操作台为主、计算机为辅的布置和监控方式 操作台手操与计算机CRT、键盘软手操并存的布置和监控方式 以计算机CRT、键盘软手操为主的布置和监控方式 采用超大型屏幕CRT,第一章 热工检测技术,热工测量的基本知识 温度测量压力测量流量测量汽包水位测量炉烟分析 火电厂计算机监视系统,第一节 热工检测技术,一、热工测量的意义二、测量的基本概念三、测量误差的分析与处理四、仪表或测量系统的静态性能指标,图1-1 热力生产过程控制系统组成框图,某火力发电厂机组运行监控画面,二、测量的基本概念,（一

6、）测量1概念： 测量是以确定量值为目的的一系列操作。 量：物体、物质、现象的可以定性区别并能定量确定的属性。常称量为参数。 2测量的基本方程(公式)： 3测量过程： 确定测量单位、确定测量方法(如何测量)、选择测量仪器或仪表、建立测量系统和进行正确操作 、估计测量误差(测量可信度),（二）测量方法,1概念： 实现被测量与单位的比较，并给出比值的方法，称为测量方法。 注：测量方法与仪器的测量原理是有区别的。后者指仪器“转换”信息(信号)所依据的物理、化学效应，例如用于测温的热电效应、热胀冷缩等。2分类：P3 (1)按照测量结果的获取方式分类： 直接测量法；间接测量法 。 (2)按检测装置的动作原

7、理分类： 直读法、零值法、微差法。 (3)按测量时传感器是否与被测对象接触分类： 接触测量法、非接触测量法。,（三）测量误差,测量结果与被测参数真实性之间存在差异，这一差异称为测量误差。1误差产生的原因(来源)：2误差的表示方法：P43误差的分类：系统误差随机误差(偶然误差)疏忽误差(粗大误差),误差产生的原因,(1)测量系统和测量器具的误差。 如所依据的测量方法不够完善，了解被测对象特性不够，测量器具的原理、设计、制造材料和工艺等不完善，测量系统的安装、调整和各环节间的匹配未能尽善等。(2)人员的误差： 测量者的专业训练不足，或者生理、心理方面的原因(如视力分辨能力的限制、习惯、情绪波动或疲

8、劳等)都可能引起测量误差，甚至发生错误，使测量结果完全不可信。(3)影响量所致(环境误差)： 除被测量外，测量系统中还有各种影响量(干扰)作用在被测系统和仪器上。这些影响来自被测对象和环境，是不可避免的，也是误差来源中较难处理的一类。尤其在生产现场更是如此。例如：测温时对象压力作用在温度传感器上；仪器受到原子辐射作用；大气温度、压力、湿度的作用等。,误差的表示方法,（1）绝对误差：示值的绝对误差：xx0仪表的绝对误差： max（2）引用相对误差： （3）标称相对误差 （4）折合误差：,误差的分类,1系统误差概念：由于测量设备、线路等诸因素引起的测量误差处理方法 ：消除系统误差的来源：设法找出引

9、起误差的因素，然后采用恒定某些测量条件的方法，从根本上消除这些因素所引起的误差；在测量结果中加修正值：找出这些因素的影响的规律，然后采取针对性的措施在测量中进行一定方式的补偿或对测量结果进行数值修正。采用补偿措施：改善测量方法：,2 随机误差(偶然误差)：由于偶然因素的影响产生的测量误差。处理办法 ：算术平均值3粗大误差(疏忽误差)：由于操作者的主观过失或仪表误动作而造成的测量误差。处理办法 ：利用拉依达检验准则、格拉布斯检验准则、t分布检验准则等可将坏值剔除。,（四）测量系统,1测量系统的组成传感元件 (传感器) (1)作用： (2)要求： 稳定性 ；单值性 ；灵敏性 ；响应的选择性 ；超然

10、性 。传输变换部件(变送器) (1)作用： (2)要求： 真实地传输(不失真)； 加工后的信号，与被测量的变化应有确定的函数关系；加工后的信号满足显示器的要求。显示元件(显示器) (1)作用： (2)分类(根据显示方式的不同分) 模拟显示器、数字显示器、图形(屏幕)显示器。 2仪表的分类：P8,三、仪表的质量指标及仪表的检定,（一）仪表的质量指标 ：P81仪表的准确度(精确度)等级及允许误差： 2仪表的基本误差： 3变差(滞后误差、回程误差)： (二)仪表的检定(校验)：P11为评定仪表的计量性能(精确度、灵敏 度等)，并确定其性能是否合格所进行的全 部工作称为检定，又称校验。 按产生被测量标

11、准量值的方法不同，仪表的检定方法可归纳成示值比较法和标准物质法两种。,1-9 测量仪表的变差,第二节 温度测量,一、概述 二、热电偶三、热电阻四、温度变送器五、温度显示仪表,一、温度测量概述1,(一)温度：P111测温的物质基础： 物体的物理性质的变化与物体的温度有关。2测温的理论基础：热力学第零定律 当两个系统各自与第三个处于热平衡时，则这两个系统彼此也处于热平衡。 3 温度测点举例：P12表1-1 (二)温标：P11国际实用温标：ITS-1990,一、温度测量概述2,(三)温度测量方法仪表：P12 接触式测温仪表：非接触式测温仪表：(四)温度计的选择原则：(1)使用温度范围、准确度等级及测

12、量误差是否能达到要求；(2)响应速度、互换性及可靠性如何；(3)读数、记录、控制、报警等操作是否方便；(4)使用寿命，耐热、耐蚀、抗震性能如何；(5)价格高低。,二、热电偶,(一)热电偶的测温原理：(二)热电偶的基本定律：(三)标准化与非标准化热电偶：(四)热电偶温度传感器的结构： (五)热电偶冷端温度的补偿：,热电偶的测温原理,1.热电偶测温系统图： 2.热电偶测温原理： 3.热电偶分度表 ：P1534.热电偶使用注意事项：,热电偶测温原理,(1)两种不同的金属结合在一起，要产生接触电势。 (2)同一种金属，其两端温度不一样时，会产生温差电势。(3)热电势： P14图1-10EAB(t,t0

13、)eAB(t) eAB(t0)eA(t,t0) eB(t,t0) fAB(t)fAB(t0) 当t0常数时，fAB(t0) C(常数)，则：EAB(t,t0)fAB(t)fAB(t0)fAB(t)C AB(t)结论：若保持热电偶冷端温度t0恒定，则其热电势与热端温度t呈单值函数关系。测得EAB(t,t0)就可以确定被测温度t的数值。,热电偶使用注意事项,(1)冷端温度t0必须是已知的和固定的，至少是已知的，才能保证EABt的单值函数关系为可知。(2)构成热电偶的两种导体各自应是匀质材料，否则就成为多种导体构成的热电偶，就有多个接触电势和温差电势，破坏了EABt的单值函数关系。(3)热电势是热电

14、偶两端温度的函数之差，即：EAB(t,t0) fAB(t)fAB(t0) fAB(t)常数AB(t)而并非是温差的函数，即：EAB(t,t0)fAB(tt0)(4) 热电势与热电偶沿着热电极的温度分布无关。,热电偶的基本定律,1均质导体定律： P15用途：检验热电极的材料是否均匀一致。 2中间导体定律：P16应用：P163中间温度定律：P17 EAB(t,t0) EAB(t,tn)EAB(tn ,t0) 应用：P18,标准化与非标准化热电偶,1对热电极材料的要求：P182热电偶分类：(1)据工业标准化情况分：标准化热电偶、非标准化热电偶 P19(2)据热电极材料的性质分：金属热电偶、半导体热电

15、偶和非金属热电偶(3) 据热电极材料的价格分：贵重金属热电偶、廉价金属热电偶(4) 据使用的温度范围分：高温热电偶、低温热电偶,热电偶温度传感器的结构,(1)普通型热电偶： P22由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒四部份组成。(2)铠装热电偶：P22 (3)热套式热电偶：P23主蒸汽管道上，测量主蒸汽温度。(4)薄膜热电偶：壁面温度的快速测量P24(5)快速消耗型热电偶：,热电偶冷端温度的补偿,1.补偿的原因(为什么要进行冷端温度补偿?)：(1)EAB(t,t0)fAB(t)fAB(t0)，当t0不变时，E与t呈单值函数关系(2)热电偶分度时，定t00，得出热(温度)电(电压)对照表(分度表)

16、。(3)使用时，当冷端温度由t0tn (tnt0)时，显示表显示的温度由(tt0)(ttn)，即显示温度t(t tnt0)，其对应减少的热电势为EAB(tn,t0)。2.热电偶冷端温度补偿的方法：,热电偶冷端温度补偿的方法,(1)冷端温度示值修正法： a.计算法(查表修正法)： P24 b.现场修正法(显示仪表机械零点调整法)：P25(2)冰点槽法(冷端恒温法)： P25(3)自动补偿的方法： a.不平衡电桥： P26b.自动补偿器(冷端温度补偿器)： c.使用注意事项： P26(4)补偿导线法：,不平衡电桥,当Ucd0时：I1R1I2R4 I1R2I2R3 R1R3R2R4此时电桥平衡。当R

17、1R2R3C(常数)时：若R4电桥失去平衡UdUcd(UcUd)，即产生电势Ucd(Ucd0)，称Ucd为电桥的不平衡电势。,自动补偿器(冷端温度补偿电路),如果温度显示仪表分度时规定热电偶冷端温度t0为0，而在使用中冷端温度为tn(tn0)时，根据热电偶的中间温度定律可知在这种情况下产生的电势差为：EAB(t,0)EAB(t,tn)EAB(tn,0)其中EAB(tn,0)即为热电势的修正值，如图所示。当Ucd0时：EAB(t,tn)EAB(t,0)EAB(tn,0)若UcdEAB(tn,0)，则：EAB(t,tn)EAB(t,0)UcdEAB(tn,0)EAB(t,0)称Ucd为补偿电势，由

18、自动补偿器产生。,图,补偿导线法,工业生产过程中使用的热电偶一般是直径和长度一定，结构固定的热电偶，但在生产现场往往要把热电偶的参比端移到离被测介质较远且温度较稳定的地方，以免参比端温度受到被测介质的热干扰，这时可采用补偿导线连接热电偶，相当于将热电偶热电极延长。补偿导线的热电特性在0100范围内应与所用热电偶的热电特性基本一致，且电阻率低，价格便宜。使用补偿导线的连接方式如图所示。由于引入了补偿导线A、B ，参比端温度由t0变为 。这相当于用补偿导线把热电偶的参比端迁移到温度为 处，即起到移动热电偶参比端位置的作用，但补偿导线本身并不能消除参比端温度变化的影响。补偿导线法节约贵金属，工业用热

19、电偶都是采用补偿导线将参比端从接线盒处延伸到温度较稳定的地方或控制室内。,三、热电阻,一、测温原理： P27利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质，通过对电阻值变化的测量而间接测得温度。1金属导体热电阻：大多数金属导体的电阻值随温度升高而增大。t Rt注：并非为常数 在一定温度范围内取平均值。2半导体热敏电阻：其电阻值随温度升高而减少。t Rt 具有负的温度系数： 0。电阻值与温度之间呈指数关系。二、标准热电阻的种类：P27三、热电阻的结构： P29,第三节 压力测量及仪表,一、压力测量概述二、弹性式压力计三、压力仪表的选择,压力测量概述,(一)压力测量的意义 ： P30(二)压力

20、的概念及单位：1.压力的概念： P312.压力单位：国际单位(SI)制中，压力单位为帕斯卡(Pa)。又SI制中： 力的单位为N、面积的单位为m2。压力单位： 1 Pa=1N/ m2物理意义：1帕斯卡等于1牛顿力垂直均匀作用在1米2面积上所形成的压力。3.压力的表示方法(分类)：(1)绝对压力： 对象的实际压力。(2)表压力： 绝对压力与环境压力(大气压力)之差，也称为计示压力。PePPambPe0：正压力，常简称压力。Pe0：负压力，称为负压或真空。(三) 压力测量仪表：P32,弹性式压力计,(一)工作原理：根据弹性元件受压后产生变形且变形量与所受外力成正比的原理测量压力(差压)。(二)常用弹

21、性元件：(三)弹簧管压力表：P37(四)膜合微压计： P38送风系统、制粉系统、炉膛负压和尾部烟道的压力的测量。(五)双波纹管差压计：P38,常用弹性元件,1弹性元件的分类：膜片、膜盒、弹簧管、波纹管。2弹性元件的特性：P36(1)输出特性：弹性元件在被测压力px的作用下，产生弹性变形，同时力图恢复原状，产生反抗外力作用的弹性力。当弹性力与作用力平衡时，变形停止。弹性变形与作用力具有一定的关系，这样，变形就反映了作用力的大小，而作用力则反映被测压力的大小。弹性力(平衡时等于作用力)F或变形位移x与px的关系如下：Ff(px)或xf(px)上两式称为弹性元件的输出特性，也称为弹性特性。弹性元件的

22、输出特性决定着测压仪表的质量好坏。它与弹性元件的结构形式有关，与材料、加工和热处理有关。因此，目前还无法推导出输出特性的完整的理论公式，而是用实验、统计方法得到经验公式。,弹性元件的特性(续1),(2)刚度和灵敏度：使弹性元件产生单位变形所需要的负荷(压力、力)，称为弹性元件的刚度；反之，在单位负荷作用下产生的变形(力、位移)，称为弹性元件的灵敏度。刚度大的弹性元件，其灵敏度较小，适用于大量程测压仪表；刚度小的弹性元件，易于制成检测微小波动压力仪表。对于线性输出特性的弹性元件，其刚度和灵敏度均为常数，这有利于制作高准确度的仪表。(3)弹性迟滞和弹性后效：给弹性元件加压力和减压力时，输出特性曲线

23、不重合的现象，称为弹性元件的迟滞。当弹性元件加压或减压到某一值时，弹性变形不能同时达到相应的位置，而是要经过一段时间以后(有时长达几十分钟)才能达到应有的变形量，称为弹性后效。弹性元件的迟滞和后效在实际工作中是同时产生的，它们造成了测压仪表的静态变差和动态误差。减小弹性元件迟滞和后效的一个措施，就是使弹性元件的工作负荷远小于比例极限(即取用线性输出特性范围)。,弹性元件的特性(续2),(4)蠕变与疲劳形变：a蠕变：弹性元件经过长时间的负荷作用，当负荷取消后，不能恢复原来的形态，这种特性称为弹性元件的蠕变。b疲劳形变：弹性元件在频繁交变负荷的作用下，当负荷取消后，不能恢复原来形态，这种特性称为弹

24、性元件的疲劳形变。蠕变和疲劳形变将会影响压力表的精确度。(5)温度特性(温度的影响)：由于温度的变化，弹性元件材料的弹性模量相应变化，所以弹性元件的刚度发生变化，这将影响弹性元件的输出特性。很容易理解，温度升高，刚度减小，灵敏度增大，压力表示值将会偏高。由于温度对弹性元件输出特性的影响，所以弹性压力表的使用要注意它的适用温度范围。弹性元件的输出特性与其工作温度有关，温度变化会造成压力计温漂，增大了附加误差。减小措施：采用恒弹性合金材料制作弹性元件，或者在使用中进行温漂的实验修正。,弹簧管,1单圈弹簧管工作原理：(1)工作原理：受压前后弹簧管的弧长基本不变，即：两式相减，得： 因R2R12b，R

25、2R12b，故,工作原理(续),当弹簧管通入正压(管内压力较管外压力高)时，由于截面短轴方向的弹簧管内表面积比长轴方向的大，受力也大，所以弹簧管的扁圆或椭圆截面有变圆趋势(短轴要增长，长轴要变短)，即bb。由上式1可见，此时，自由端B向外伸张，产生角位移。当通入负压时，弹簧管截面短轴方向的外表面受力大，弹簧管有变扁趋势，即b b，因此，自由端B向内收缩，产生角位移。结论：内部充正压后，短轴增长，中心角变小，自由端B产生向外的角位移；内部充负压后，短轴变短，中心角变大，自由端B产生向内的角位移 。(2)角位移与初始中心角的关系：,角位移与初始中心角的关系,设bbb，代入(1)式，得：b( bb)

26、()由上式可见，弹簧管初始中心角愈大，椭圆形截面的短轴b愈小(弹簧管愈扁)，在同样压力作用下产生的角位移就愈大，压力表愈灵敏。所以增加弹簧管圈数()，做成螺旋形或涡卷形多圈弹簧管，可以加大灵敏度和做功能力，多圈弹簧管常用于压力记录仪。(3)显示压力： 弹簧管的自由端通过拉杆带动扇形齿轮回转，再带动装有指针的中心齿轮转动，指示出压力值。2结构：P37图3-8,压力(差压)变送器现场图片,压力仪表的选择,量程范围的选择平稳压力，被测压力的额定值一般选择为压力表满量程的2/3。比如额定值为10MPa，压力表的测压范围选为016MPa。如果被测压力经常有脉动变化的情况，被测压力的额定值应选择为压力表量

27、程范围的1/2左右为好。精确度的选择 除了考虑测量误差要求以外，还应考虑到测压系统各环节以及测量条件的干扰所产生的附加误差的影响。经过适当综合后，选择满足测量要求的压力表的精确度，以使总不确定度符合要求。特殊条件的选择 ： 普通型、耐震型、耐高温型、防爆型、耐腐蚀型,对仪表读数进行高度差的修正,仪表在测点上方： pc pd Hg仪表在测点下方：pc pd Hg式中，pd仪表示值；pc被测压力；,第四节 流量测量,一、概述： P40二、节流式(差压式)流量计： P41三、无节流元件的主蒸汽流量的测量： P49四、超声波流量计： P51五、智能流量计：P54,差压式(节流式)流量计,(一)节流式流

28、量计的测量原理：P100(二)差压流量转换公式：(三)标准节流装置： P102(四)节流式流量计显示仪表： P1071.流量信号的线性化原因：2 . 线性化方法：开方机械开方器、电子开方器、开方模块。(五) 节流式流量计的安装： P109,节流式流量计的测量原理,1 测量原理：(1)基于流体流动的节流原理。(2)在管道内装入节流件时流束收缩，于是在节流件前后产生差压。对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段情况，一定参数的流体和其它条件下，节流件前后产生的差压值随流量而变，两者之间并有确定的关系。因此可通过测量差压来测量流量。,2节流现象分析(节流件前后压力和速度的变化情况)：P

29、101 结论：流体流经节流件时流束收缩流速、压力。,差压流量转换公式,对截面1和2，根据伯努利方程和流动连续性方程 可得：C：流出系数，C= =0.61.2。：流束膨胀系数。不可压缩流体：=1；可压缩流体：0p1、AC在空气侧，氧分子从铂电极获得电子而变成氧离子：氧离子通过空穴向烟气侧移动，最后从烟气侧离开时在铂电极上失去电子，成为氧分子：,氧浓差电势(池电势)的形成2,这样，在空气侧形成“+”极、在烟气侧形成“-”极，两极板上产生了电位差，这个电位差称为氧浓差电势E，其大小与ZrO2两侧氧的浓度有关： P69R、n、F、A均为常数。只要保证T为定值，E就只随C变化。故可用测量氧浓差电势E的方

30、法来测量烟气中氧的含量。结论：a.当T=常数时，E只与C有关测出E的大小即可确定烟气的含氧量。b.E T，若T变化将产生附加误差。c.E (对数关系)非线性。,第二章自动控制基础,概述线性自动控制系统的数学描述热工控制对象的动态特性 控制器的动态特性 单回路控制系统 复杂控制系统,2-1 概述,一、自动控制的基本概念1.人工控制；2.自动控制；3.常用术语二、自动控制系统的组成及方框图 1.自动控制系统的组成；2.自动控制系统的方框图 三、自动控制系统的控制方式 1.基本控制方式2.其它控制方式四、自动控制系统的分类 ：P83五、自动控制系统的性能指标：P841.自动控制系统的过渡过程：2.控

31、制系统在阶跃信号作用下过渡过程的基本形式：3.自动控制系统的性能指标：P18,汽包水位人工、自动控制示意图,常用术语,(1)被控对象：指被控制的生产设备或生产过程。(2)被控量：表征生产过程是否正常而需要控制的物理量。(3)给定值：根据生产工艺要求，被控量应该达到的数值。(4)扰动：引起被控量偏离其给定值的各种原因。(5)控制机构：改变对象流入量或流出量的机构，如上例中给水控制阀。(6)控制作用：控制机构在执行器带动下施加给被控对象的作用。(7)控制量：由控制作用来改变,以控制被控量的变化,使被控量恢复为给定值的物理量。,自动控制系统的组成,(1)自动控制系统由被控对象和自动控制装置两个基本部

32、分组成。(2)自动控制系统中的各装置是通过信号的传递和转换相互联系起来的。,自动控制系统的方框图,能直观地表达自动控制系统中各设备之间相互作用与信号传递关系的示意图称为自动控制系统的方框图。方框图有四个要素,方框图的四个要素,信号线：用箭头表示信号“x”的传递方向的连接线，图(a)。相加点(汇交点、综合点) ：即信号综合点(汇交点)，表示两个信号“x1”与“x2”的代数和，图(b)所示。分支点(引出点)：表示把信号“x”分两路取出，图(c)。环节：即方框图中的一个方块，图(d) 。方框图中的每一个方框即一个环节。环节表示系统中一个元件或一个设备，或者几个设备的组合体。x为环节的输入信号，y为环

33、节的输出信号。,基本控制方式1,1.开环控制：控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。 2.闭环控制：控制装置与被控对象之间既有顺向作用，又有反向联系的控制过程。,基本控制方式2,3.复合控制：在闭环控制回路的基础上，附加一个输入信号或扰动作用的前馈通路。 前馈通路通常由对输入信号的补偿装置或对扰动作用的补偿装置组成，分别称为按输入信号补偿(a图)和按扰动作用补偿(b图)的复合控制系统。,过渡过程的基本形式,控制系统的性能指标,补充：线性自动控制系统的数学描述,一、线性自动控制系统的数学模型：(一)基本概念1.数学模型2.线性系统3.非线性系统4.相似系统 (二)建立数学模

34、型的基本方法(三)数学模型的基本类型1微分方程 2传递函数 3阶跃响应特性二、环节的基本联接方式：三、典型环节的动态特性：,微分方程,当ur变化时： urii对C充电uc增大，至ucur时充电结束,传递函数,(1)拉氏变换：P22(2)传递函数：P251)定义 2)求取方法 由传递函数的定义求取利用拉氏变换的微、积分定理求取：P26,拉氏变换,1)定义设t0时下列积分有意义： 则称f(t)为可变换的函数。左边的积分式定义为f(t)的拉氏变换式，用符号F(s)表示。 2)由定义求拉普拉斯变换：P223)拉普拉斯变换的性质和定理：P23线性性质微分定理积分定理初值定理终值定理,阶跃响应特性,设输入

35、信号为：若环节的传递函数为W(s)，则它的阶跃响应为例1-5 (P27),典型环节的动态特性1,1比例环节阶跃响应曲线：特点：a输出信号y与输入信号x之间的动态关系和静态关系都是简单的比例关系； b输入信号x与输出信号y两个时间函数具有完全相同的形式；c输出信号无迟延、无惯性、按比例(系数K)复现输入信号变化。,典型环节的动态特性2,2积分环节阶跃响应曲线：特点：a输出量反映输入量对时间的积分。b只有输入量为零时，输出量才不变化，且能保持在任何位置上。c输出的变化量相对于输入的变化有迟延性。,典型环节的动态特性3,3一阶惯性环节阶跃响应曲线：特点：a输入为阶跃函数时，输出按指数上升。 b 从曲线起始阶段看，与积分环节类似 ；从曲线的最后结果看(即从静态看)，与比例环节类似 。 c 输出量不能立即反映输入量的变化，对输入量的反应具有惯性。,