自动控制理论 第五章 过程控制 5.7 现场总线控制系统(6)

图 3.16 欠阻尼振荡过程

最大超调量。最大超调量定义为

　　(3.52)

式中是指系统阶跃响应的第一个峰值。是指系统单位阶跃响应的稳态值。最大超调量表示了系统振荡特性的强弱。阻尼系数较小的系统，振荡较强，因而最大超调量也大。最大超调量也表示了控制系统在动态过程中被控对象的输出瞬时上冲得最大程度。这是输出量变化的极值。这一点在控制系统的运行中非常重要。因为系统中某些有一定限制的参数在动态过程中可能会因为超调而越出允许范围。如材料的极限温度、电子元件的击穿电压、瞬时电流，化工生产中化合物的爆炸极限等，这将会造成设备的损坏，影响生产的安全。最大超调量一般也可以简称为超调量。衰减率和衰减比。衰减率的定义为

　　(3.53)

式（3.53）中，是瞬态响应曲线上同方向相邻两个波峰值高出稳态值得部分。衰减比的定义是

　　(3.54)

衰减率和衰减比与超调量一样，反映了系统振荡的强弱，或者说反映了系统的阻尼特性。在化工过程、热工过程的控制中，常用来描述系统克服扰动时的动态特性。在工业生产过程控制中，常常把系统设计成具有75%的衰减率，此时的衰减比为4：1。调节时间。调节时间也称为调整时间，过渡过程时间。其定义为：从动态过程开始到系统响应进入规定的误差带内并不再超出的时间，即：

　　(3.55)

式中指规定的允许误差范围。工业上常取误差的相对值为5%或2%。此外，延迟时间、振荡次数、振荡周期等也是动态性能指标。这里不再详述。以上性能指标是按系统单位阶跃响应的特性来定义的。所有的性能指标综合在一起，才能表明控制系统动态特性的品质，因此，称为单向性指标。控制系统也可以用一个指标来表示系统的动态品质，称为综合性指标。误差准则就是这样一种性能指标。控制系统的特性通过误差的积分来评定。在误差准则中，通常应用的有4种：平方误差积分准则（ISE)