系统；空压机压力控制系统。
• （2）程序控制系统 • 特点：给定值按确定的规律随时间变化，即给定值是确
定的时间函数。
• 系统主要任务：使被控量跟随给定值的变化而变化。 • 实例：主机加速速率限制和程序负荷控制；
辅锅炉自动点火控制。
• （3）随动控制系统 • 特点：给定值随时间变化且无法预知变化规律，即给定
衰减振荡
•
Ψ=0
等幅振荡
•
Ψ<0
发散振荡
• 理想的衰减率
Ψ=0.75～0.9（即衰减比为4∶1～10：1）
结论：Ψ越大，稳定性越好。若Ψ=1，则稳定性最好， 但动态偏差较大、调节时间偏长。
• （2）超调量σp
•
定义： p
ymax y() 100 % y()
• σp越小，稳定性越好，反之亦然。
• 非周期过程的超调量： σp＝0
• 调节器接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与
给定值相比较得到偏差信号，再根据偏差信号的大小 和方向，依据某种调节作用规律输出控制信号送至执 行机构，对被控对象施加调节作用。
• 给定值r：被控量所希望控制的最佳值。被控量的测
偏差值e：被控量的测量值和给定值的差值，即
e=r－z。
• e>0，称为正偏差； • e<0，称为负偏差； • e=0，称为无偏差。
——电、气、液动式自动控制系统。
• 〈2〉按被控参数的名称分类
——温度、压力、水位等自动控制系统。
• 〈3〉按仪表的结构形式分类
——基地式仪表；单元组合式仪表。
• 〈4〉按被控参数给定值的变化规律分类
•
定值控制系统
• 随动控制系统
• 程序控制系统
• （1）定值控制系统 • 特点： 给定值恒定不变。 • 系统主要任务：克服外部扰动影响，维持被控量不变。 • 实例： 主机冷却水温度控制系统；辅锅炉水位控制
机等。
• 执行机构通常为比例环节。
二、反馈控制系统的传递方框图
• 1、环节 • 输出量的变化取决于输入量的变化和环节特
性两个因素。
• 信号传递的单向性：
输入决定输出而不是反之；
输出量的变化不会直接影响输入量。
• 2、扰动 • 外部扰动：不可控制的扰动，如负荷的变化、
电源的波动等。
• 基本扰动：人为的扰动，如给定值的变化、
• §1—1 反馈控制系统的基本概念
• 一、反馈控制系统的组成
• 实例— 柴油机冷却水温的自动控制系统 • 反馈控制系统的组成： • 〈1〉控制对象 • 〈2〉测量单元 • 〈3〉调节单元 • 〈4〉执行机构
手动控制过程
眼
淡水泵
主 机
三通阀
海水出口
冷却器
海水入口
柴油机气缸冷却水温度手动控制过程
脑 手
（排除扰动）
•定 •值 •控 •制 •系 •统 •的 •动 •态 •过 •程
改 变 给 定 值 系 统 的 动 态 过 程
• 2、衡量动态过程的品质指标
• 1）稳定性
• （1）衰减率Ψ
•
设A、B为衰减振荡过程中同方向第一、第二个波
峰的幅度。即：
Ψ=（A-B）/A
• 讨论： Ψ=1
非周期过程
•
0<Ψ<1
自动控制过程
温度变送器
淡水泵
主 机
三通阀
海水出口
冷却器
海水入口
柴油机气缸冷却水温度自动控制过程
调节器
手 执行机构
• （1）控制对象 • 控制系统所要控制的机器、设备或装置。 • 被控量：控制系统所要控制的工况参数。
在柴油机气缸冷却水温度控制系统中，淡水冷却 器是控制对象，冷却水温度是被控量。
• （2）测量单元
• 测量单元一般由测量元件和变送器组成。
• 作用：将被控量成比例地转换成统一的标准信号
即测量信号送至调节器。
• 统一的标准气压信号是0.02～0.1MPa； • 统一的标准电流信号是0～10mA或4～20mA，
现在一般多采用4～20mA。
• (3)调节单元（控制单元）
• 调节单元是指具有各种调节作用规律的调节器。
往往采用局部正反馈。
• 4、闭环和开环
• 开环控制的两种情形：
按给定值进行控制；
按扰动进行控制。
• 开环控制系统实例：
主机遥控系统中的起动、换向、停油 和制动控制回路；
机舱集中监视与报警系统； 辅锅炉的自动点火控制； 分油机的自动排渣控制； 不可控相复励自励恒压装置。
• 三、自动控制系统的分类
• 〈1〉按仪表使用的能源分类
• 一般要求σp小于20%。
• （3）振荡次数N
• 过渡过程中被控参数振荡的次数，一般以2～
3次为宜。
2）准确性
• （1）最大偏差emax • 过渡过程中，被控参数偏离给定值的最大值。
在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的 峰值。
• （2）静态偏差（稳态误差）ε • 过渡过程结束时被控参数所达到的新稳态值与
Ψ、N、emax 、ε、ts。
• （2）改变给定值系统常用的品质指标
σp、N、ε、ts、tr、tp。
• （3）三方面的指标是有矛盾的，在实际系统中
应该：
以稳为主，兼顾准、快。
•
《轮机自动化》
绪论
• 一、轮机自动化发展简史 • （1）1950年代末以前：单项自动化。 • （2）1960年代初：出现机舱集中监控与主机遥控。 • （3）1960年代中期：出现“无人机舱”。 • （4）1960年代末期：出现了用电子计算机实现自
动化的所谓“超自动化”船舶，采用集中控制或
分散控制。
调节器参数的调节等。
• 3、反馈
• 含义： 将输出全部或部分地回送到输入端以影
响输入效应。
• 负反馈 削弱输入效应的反馈。
只有采用负反馈，才能形成偏差。
运行参数的自动控制系统必定是负反馈
控制系统，亦称为偏差控制系统。
• 正反馈 加强输入效应的反馈。
为了实现某种复杂的控制规律和作用 （如积分作用），自动化仪表（如气动调节器）
舱进行全面管理；
• 推广使用模糊控制、神经元网络、专家系统等
智能控制技术；
• 智能柴油机和电力推进的迅速发展。
• 二、本课程主要内容：
• （1）反馈控制系统 • （2）气动自动化仪表 • （3）机舱工况参数的自动控制系统 • （4）主机遥控 • （5）监视与报警系统 • （6）自动化电站
第一章 轮机自动化的基础知识
• (4)执行机构
• 执行机构的输入量是调节单元输出的控制信号；
执行机构的输出量通常是调节阀的开度。
• 调节单元输出的控制信号经执行机构直接改变调
节阀的开度，从而可改变流入控制对象的物质或 能量流量，使之能符合控制对象负荷的要求，进 而使被控量保持在给定值或给定值附近。
• 实际的执行机构：气动薄膜调节阀；三相伺服电
给定值之间的偏差。
• 3）快速性 • （1）过渡过程时间ts • 从扰动作用发生起，直到被控参数进入新
稳态值的±2%或±5%的范围内且不再越出时 所经历的时间。
• （2）上升时间tr
• 被控参数第一次达到新稳态值的时间。
• （3）峰值时间tp
• 被控参数达到峰值的时间。
• 说明： • （1）定值控制系统常用的品质指标
值是某个参数的函数且参数的变化是任意的。
• 实例：随动操舵；辅锅炉风量控制回路。
• 四、反馈控制系统的动态过程 • 1、动态过程
• 稳定状态（静态）：被控参数不随
时间而变化的平衡状态。
• 过渡过ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（动态过程）：被控参数
随时间而变化的不平衡状态。
• 扰动作用
调节作用
• 稳态
动态过程
新稳态（平衡）
平衡破坏
• （5）1970年代末期：出现了采用多台微型计算机组成
的集中-分散式控制系统（集散式，分布式系
统）。
• （6）1980年代之后：广泛采用集散式控制系统，下位
机采用可编程控制器（PLC）或单片机。
• （7）当前及发展趋势 • 广泛应用现场总线型（FCS）的网络型控制系统； • 以太网技术用于机舱控制； • 用计算机实现船舶动力装置的最佳控制和对机