自动调节系统：在无人直接参与下，能使被调参数达到给定值或者预先给定规律变化的系统。

组成：一般是由调节对象、发信器、调节器、执行器组成的闭环系统。

干扰作用：凡是可能引起被调参数波动的外来因素（除调节作用外）。

它会使调节系统平衡破坏，使被调参数偏离给定值。

调节通道和干扰通道被调参数是发信器的输入信号，调节器的输入信号是发信器的输出信号，发信器的输出进入调节器的输入，调节器的输出信号是执行器的输入信号，执行器的输出信号作为调节对象的输入信号。

（调节器对输入值与给定值进行比较，得到偏差信号e）如图：反馈：通过发信器把输出信号引回调节系统输入端进行比较正反馈：反馈信号使被调参数变化增大负反馈：反馈信号使被调参数变化减小开环系统：作用信号由输入到输出单方向传递，不对输出量进行任何检测，或虽然检测，但对系统工作不起控制作用。

闭环系统（反馈控制系统）：①定值调节系统②程序控制系统③自适应控制阶跃干扰：在t0时刻作用于系统，干扰量不随时间变化，也不消失。

（对于调节系统最不利，便于计算，易于实现）过渡过程：调节系统在阶跃干扰作用下，被调参数随时间t变化的规律。

它是系统从一个稳态过渡到另一个稳态的过程，是一个动态的过程，故称之为过渡过程。

只有在保证系统稳定的前提下，讨论其他调节质量才有意义。

调节质量评价指标：稳定性、快速性、准确性稳定性：调节系统在外干扰作用下，被调参数能达到新的稳定状态的性能。

衰减率：ψ=(M P-M P’)/M P=1-M P’/M P=1-1/n 衰减比：n=M P/M P’动态偏差（最大超调量）：第一个最大峰值超出新稳态y(∞)的量M p静态偏差e(∞)：残余偏差（稳态偏差），调节系统受干扰后，达到新平衡时，被调参数的新稳定值与给定值之差。

（e(∞)=0，无差系统）最大偏差e max：静态偏差与动态偏差之和。

振荡周期T P：调节系统过渡过程中，相邻两个波峰所经历的时间。

调节过程时间t s：过渡过程时间，调节系统受到干扰作用，被调参数开始波动到进入新稳态值±5%范围内所需时间。

调节对象特性：动态特性和静态特性。

【延迟时间τ、时间常数T、放大系数（传递系数）K】容量：对象贮存能量或工质的能力称为对象的容量。

容量系数C：表示被调参数变化一个单位值时，对象容量的改变量，也就是容量对被调参数的一阶导数。

一般容量系数大的对象，调节性能好。

容量系数C大，被调参数变化小；C小，被调参数变化大。

C大，较大储能能力，较大惯性，被调参数反应缓慢。

放大系数K：表征静态特性，它与被调参数的变化过程无关，而只和过程的始态和终态值有关。

对象的放大系数K越大，表示输入信号对输出信号的稳态影响越大；K值越小，影响越小。

自平衡：被调参数的变化会影响流入流出量的变化，流入流出量相互影响。

时间常数T：数值上等于对象的容量系数C和阻力系数R的乘积，t=T时，y=63.2%y(∞)；t=3T 时，y=95% y(∞)。

对象的迟延：当调节（或干扰）作用加入后，被调参数不能立即随着变化，总要延迟一段时间（纯迟延τ0和容积迟延τC）。

减少迟延的措施：①应该选择惯性小的，灵敏度高的传感元件与调节仪表；②尽可能的减少原件信号传递路径；③尽可能缩短执行机构与调节对象之间的距离；④改进换热器等设备的结构与运行条件；⑤尽量减少中间容量及容阻（减小容积迟延）。

【1. 合理选择测量元件的安装位置，减少测量变送单元的纯滞后；2. 选取小惰性的测量元件，减少时间常数；3. 采用气动继动器和阀门定位器；4. 从控制规律上采取措施】传递函数：等于初始条件为零时，系统输出信号的拉式变换与输入信号拉氏变换之比。

调解器的作用：将发信器测得的被调参数的输出实际值与要求的值进行比较，确定它们之间的相对误差，并产生一个使误差为零或为微小值的控制信号。

使被调参数恢复到要求的值或在要求的偏差范围内波动。

（调节器输入的是偏差信号）调节器分类：①双位（继电器）调节器②比例调节器③积分调节器④比例微分调节器⑤比例积分调节器⑥比例积分微分调节器间接作用式调节器：将发信器和调节器组合成一体的设备，或单独由调节器组成的设备。

间接作用式调节器优点：灵敏度高，作用距离长，输出功率大，便于集中控制。

间接作用式调节器缺点：需要辅助能源，结构复杂，造价较贵。

直接作用式调节器：将发信器、调节器和执行器做成一体的调节仪表。

直接作用式调节器优点：结构简单、紧凑、价格便宜、密封性好。

直接作用式调节器缺点：灵敏度、精度差，不能用于高质量场合。

双位调节器：当调节器的输入信号发生变化后，调节器的输出信号只有两个值，及最大输出信号和最小输出信号。

通常为“开”和“关”。

双位调节系统的过渡过程曲线是一个不衰减的脉动的过程曲线，整个双位调节过程曲线是由一段段对象的飞升曲线所组成的。

（只有在被调参数出现超过上限或低于下限时，调节器瞬时动作。

在上下限范围内不动作）对象特性和双位调节器特性对调节过程的影响：1.评价双位调节过程的好坏的两个指标：①调节过程y的波动值（被调参数最大值与最小值的差值），决定了被调参数偏离设定值的大小，也就决定了调节系统的调节精度；②调节系统的开关周期T周期，决定了开关动作频率，也就决定了调解器开关的使用寿命。

2.分析τ、T、K对y波动及T周期的影响：①对象迟延τ越大，则被调参数y波动越大。

反之，若对象迟延τ=0，则被调参数的波动范围等于调节器的差动范围，即y差动=y波动。

但越大，T 周期越长，在一定时间内，开关动作次数越少。

反之。

因此，迟延的存在，被调参数y波动增大，T周期增长，对开关使用寿命有利；②对象传递系数K越大，时间常数T越小，飞升曲线越陡，y越大，T周期越小，对于K很大、T很小，易引起发散性震荡。

影响双位调节的仅仅是y差动的值。

y差动越大，则y波动越大，同时T周期变大。

双位调节器的特点：①结构简单；②输出信号突变，只有两个值，不能连续，非线性调节；③调节器有一定差动范围，改变差动范围可改变调节参数波动范围；④调节过程是周期性的、不衰减的、脉动的过程；⑤调节对象时间常数T越小，迟延τ越大，则特性比τ/T越大，被调参数的波动范围y波动越大。

（一般τ/T小于0.3，适用双位调节器）。

比例调节器：按比例调节规律变化的调解器，输出信号与输入信号成比例。

比例系数（放大系数）：K=比例带：比例带的物理意义：比例调节器输出值变化100%时所需输入值变化的百分数。

（当输入值变化某个百分数时，输出值将从最小值变化到最大值，那么输入变化的这个百分数，就是比例调节器的比例带。

）比例带可表示调节器的灵敏度，比例带越大（越宽），调节器灵敏度低；反之。

比例调节系统不可能是没有偏差的系统，调节过程始终存在静态偏差。

静态偏差：当调节过程结束时，被调参数的新稳态值与给定值之差，也称余差。

①比例带越大，放大倍数越小，比例作用越弱，灵敏度越低，调节过程越易稳定，调节过程静态偏差大；反之。

（如图“比例带对过渡过程的影响”）②对于纯迟延τ较小，时间常数T较大，控制惯性比较大，传递系数K较小的对象，比例带δ可选的小一些，以提高灵敏度，减小静态偏差e，缩短过渡时间；反之。

③调节器上设有比例带调节旋钮，用来设定比例带，一般在5%～300%下图为比例带对调节过程的影响：积分调节器：（能够消除静态偏差）调节规律是输出的变化速率与输入成正比。

积分作用的几个问题：1、输出的升降与被调量的升降无关，与输入偏差的正负有关2、输出的升降与被调量的大小无关3、被调量不管怎么变化，输出始终不会出现阶跃扰动4、被调量达到顶点的时候，输出的变化趋势不变，速率开始减缓5、输出曲线达到顶点的时候，必然是输入偏差等于零的时候积分调节器的输出信号与比例调节器不同，它的数值是浮动的，只要被调参数与给定值有偏差，积分调节器的输出信号数值即发生变化，偏差消失，积分调节器输出信号停止。

（浮动调节器，无定位调节器）优点：可以消除偏差；缺点：易使调节过程出现过调现象，引起发散性震荡。

积分调节适用场合：迟延小、时间常数小，反应迅速、自平衡能力较大，负荷变化又小又慢的调节系统中，可用在被调参数反应迅速的压力、流量及液位的调节对象中。

结论：①积分控制作用输出信号的大小不仅取决于偏差信号的大小,而且主要取决于偏②差存在的时间长短。

③积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。

④积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等于零。

微分调节器定义：调节器能够根据被调量的变化速度来对被调参数进行调节,而不是等到被调量已经出现较大偏差后才开始动作，赋予调节器以某种程度的预见性。

微分调节器不能单独使用的原因：①只要被调参数的导数为零，微分调节器就不再输出调节作用②微分调节器存在不灵敏区（呆滞区），如果对象的流入量和流出量之间稍有不相等，则被调参数的导数总是保持小于不灵敏区的数值，永远不能引起微分调节作用。

比例积分调节器：在比例作用的基础上加入积分作用而得到的作用规律。

优点：既有比例调节器反应迅速（输出信号瞬即反应输入信号），又有积分调节器可以消除静态偏差。

注：比例作用能使调节器的输出及时响应偏差的变化，起主导作用，而积分作用是辅助的，用来消除静态偏差下图为积分时间对调节过程的影响：缩短积分时间，加强积分控制作用时，一方面克服余差的能力增加，另一方面会使过程振荡加剧，稳定性降低，积分时间越短，积分作用越强，振荡倾向越强烈，甚至造成不稳定的发散振荡。

比例微分调节器：在比例作用的基础上加入微分作用而得到的一种作用规律。

（①比例作用为主，决定调节器的最终输出变化量②微分作用只起超前控制的辅助作用）①T d为带惯性性质的微分环节的作用下降了63.2%所需的时间；②T d衡量微分消失的快慢；③微分时间T D越大, 微分作用越强, 即超前时间越大。

比例微分控制系统的过渡过程：比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律：比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出Δp P与微分作用的输出Δp D之和。

改变比例度δ(或Kp)和微分时间 T D分别可以改变比例作用的强弱和微分作用的强弱。

关于比例微分调节几个问题：(1) 微分作用的强弱要适当微分作用太弱, 即T D太小,调节作用不明显,控制质量改善不大.微分作用太强, 即T D太大,调节作用过强,引起被调量大幅度振荡,稳定性下降。

(2) 微分调节动作对于纯迟延过程是无效的。

(3) PD调节器的抗干扰能力很差, 只能应用于被调量的变化非常平稳的过程, 一般不用于流量和液位控制系统.小结1、微分作用具有超前调节的功能，输出减小的过程即为微分消失过程；在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。

2、微分作用不能单独用作调节器，一般与比例或者比例积分一起构成PD或者PID调节器；3、微分时间短，微分消失得快，微分作用弱，反之；4、调节器最后输出与偏差成比例，即剩下比例作用；5、比例微分作用为有差控制器，适用于对静态精度要求不高的场合。