系统过渡过程评估以哪些指标为依据
2026年03月02日 10:01:28
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系统设定值阶跃变化响应是回路控制性能评估的主要依据。设定值阶跃变化时控制回路的典型过渡过程如图1 所示。
系统过渡过程的品质指标主要包括：①超调量σ=V2/V1×99%
响应曲线超出稳态值的偏差V2与新稳态值V1之比。超调量σ用来表征过程变量偏离稳态值的程度，原则上越小越好。由于实际工艺过程一般不允许出现较明显的超调，因此在控制回路优化时，应尽量保证过程变量的设定值阶跃变化响应为适度超调或者无超调。
②衰减比n=V3/V2
衰减比等于响应曲线超出稳态值的两个相邻的同向偏差V3、V2之比，为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取1/10～1/4。 按现在的观点，过渡过程整体速度要快，可以适当超调，但一般不允许出现振荡，这时由于没有第二个波峰也就没有所谓的衰减比。
③余差e(∞)=|SP-V1|
设定值SP和过渡过程结束后新稳态值V1的偏差的值称为余差。设定值是生产的技术指标，所以过程变量越接近设定值越好，系统应做到没有余差。自动控制系统在正确使用积分作用后，余差一般均为0。实际情况中，由于测量偏差及随机扰动的存在，过程变量可能存在小幅随机振荡。这种随机振荡不属于余差。
④上升时间t1:
响应曲线从设定值阶跃变化开始到达到稳态值的时间。因为有些系统没有超调，理论上到达稳态值时间需要无穷大，因此，也将上升时间定义为响应曲线从稳态值的10%上升到稳态值90%所需的时间。
⑤峰值时间t2:
系统单位阶跃响应曲线超过其稳态值而达到个峰值所需要的时间。如果系统没有超调，理论上的峰值时间也是无穷大，这种情 况下的峰值时间没有意义。
⑥过渡时间t3
从设定值阶跃变化开始到过程变量进入新稳态值的±5%范围内且不再越出所经历的最短时间。如果过渡时间太长，则整体控制速度过慢，无法及时消除扰动对过程变量的影响；如果过渡时间过短， 则可能由于控制作用过强而出现过程变量的振荡，这通常不是工艺操作的实际需求。不同系统的实际闭环过渡时间除了受到参数的影响，还和被控过程的特性有关。过渡时间是可以反映系统响应速度和阻尼程度的综合指标。
⑦振荡周期Period
响应曲线相邻两个波峰或波谷之间的时间。实际工作中应尽量避免系统出现振荡，因为存在振荡周期就意味着存在多个超调和振荡过程，而振荡是一般实际生产过程中不希望出现的。当系统出现振荡过程时往往说明控制作用太强、稳定性和鲁棒性均不足。
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