偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的 趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可 以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分 作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的 是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两 种调节规律相结合，组成或控制器。 控制器由于用途广泛使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数 ，和即可。在很多情况下，并不定需要全部三个单元，可以取其中 的到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 首先，应用范围广。虽然很多控制过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以 变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样就可控制了。 其次，参数较易整定。也就是，参数，和可以根据过程的动态特性 及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化， 参数就可以重新整定。 第三，控制器在实践中也不断的得到改进，下面两个改进的例子，在工厂，总是 能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在自动模式下平稳工作。由于这些 不足，采用的工业控制系统总是受产品质量安全产量和能源浪费等问题的困扰。 参数自整定就是为了处理参数整定这个问题而产生的。现在，自动整定或自身整 定的控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的个标准。 在些情况下针对特定的系统设计的控制器控制得很好，但它们仍存在些问题 需要解决如果自整定要以模型为基础，为了参数的重新整定在线寻找和保持好过程 模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入个测试信号。这个方法会引起扰动，所 以基于模型的仿真 以里的绘出反馈方块，如下图所示 图反馈方块图 方块图内为 图方块图 将调为，无限大，让系统为控制，如下图所示。 图 调整使系统震荡，震荡时的即为临界增益，震荡周期即为。使 在线调整时，不用看求，如下图所示。 基于的控制器设计 摘要 本论文以温度控制系统为研究对象设计个控制器。控制是迄今为止最通用的控制方法， 大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。控制器亦称调节器及其改进型因此成为工业 过程控制中最常见的控制器至今在全世界过程控制中用的仍是纯调节器，若改进型包含在 内则超过。在控制器的设计中，参数整定是最为重要的，随着计算机技术的迅速发展，对 参数的整定大多借助于些先进的软件，例如目前得到广泛应用的仿真系统。本设计就是借助 此软件主要运用法，线上综合法和系统辨识法来研究控制器的设计方法，设计个 温控系统的控制器，并通过中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词参数整定控制器仿真冷却机 图 系统辨识方法 第四章最佳调整法与系统仿真 参数整定法概述 针对无转移函数的调整法 调整法 在计算机做仿真 在线调整法 在线调整法在计算机做仿真 针对有转移函数的调整方法 系统辨识法 波德图法及根轨迹法 第五章油冷却机系统的控制器设计 油冷却机系统 油冷却机 感测与转换器 控制组件 油冷却机系统之系统辨识 油冷却机系统的参数整定 结论 致谢 参考文献 第章绪论 课题来源及控制简介 课题的来源和意义 任何闭环的控制系统都有它固有的特性，可以有很多种数学形式来描述它，如微分方 程传递函数状态空间方程等。但这样的系统如果不做任何的系统改造很难达到最佳的 控制效果，比如快速性稳定性准确性等。为了达到最佳的控制效果，我们在闭环系统的中 间加入控制器并通过调整参数来改造系统的结构特性，使其达到理想的控制效果。 控制简介 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分测量比 较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。 这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正 系统，比例积分微分控制器作为最早实用化的控制器已有多年历史， 现在仍然是应用最广泛的工业控制器。控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模 型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 控制器由比例单元积分单元和微分单元组成。其输入 与输出的关系为公式 公式 因此它的传递函数为公式 公式 比例调节作用是按比例反应系统的偏差，系统旦出现了偏差，比例调节立即产生调 节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定 性下降，甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直 至无差，积分调节停止，积分调节输出个常值。积分作用的强弱取 ， ， ， 目录 摘要 第章绪论 课题来源及控制简介 课题的来源和意义 控制简介 国内外研究现状及简介 第二章控制系统及调节 控制系统构成 控制 比例积分微分 控制 第三章系统辨识 系统辨识 系统特性 图被控对象的阶跃响应图 系统转移函数 空调方面 图空调系统示意图 图空调系统方块图 由图及图可得知此系统的转移函数推导如下     公式 系统特性图 系统为制热 使用最大信号去控制系统，直到稳定之后，也就是热到达无法再上升时，此时系统特 性就会出现，如下图所示 图系统制热的特性图 系统为制冷 使用最大信号去控制系统，直到稳定之后，也就是冷到达无法再下降时，此时系统特 性就会出现，如下图所示 图系统制冷的特性图 系统辨识方法 阶系统带有延迟特性 图阶系统带有延迟特性图 此切线 为最大斜率 阶系统  加个传递来近似被控对象，则其近似转移函数如公式所示 公式 其中可由上图求得。 稳态时的大小。 时间常数。注系统越大，时间常数越大。 延迟时间。 的求法 如上图所示，值相当于在稳态时的大小。 与求及必须在形状曲线划条切线最大斜率，画出切线之后，及值 可以直接从图上得知。及值与及切线的关系如上图所示。 第第个调整法则建议调整值 在计算机做仿真 图由系统辨识法辨识出转移函数 以里的绘出反馈方块，如下图所示。 图绘出的反馈方块图 让做动作，将系统扰动动作，将以做模拟， 如下图所示。 图 即可得到系统的特性曲线，如下图所示。 图系统震荡特性曲线 取得及，带入公式，计算出。 以下为临界震荡增益求法 公式 振幅大小电压值 在线调整法 图在线调整法示意图 在不知道系统转移函数的情况下，以在线调整法，直接于控制器做调整，亦即 控制器里的值与值设为零，只调值让系统产生震荡，这时的值为临界震荡增益 ，之后震荡周期也可算出来，只不过在线调整实务上与系统仿真差别在于在实务上处理 比较麻烦，要在控制器输出信号端在串接电流表，即可观察所调出的值是否会震荡， 虽然比较上个法是可免除拆装的麻烦，但是就经验而言在实务上 线上调整法效果会较差，在线调整法也可在计算机做出仿真调出值， 可是前提之下如果在计算机使用在线调整法还需把系统转移函数辨识出来