1.要求

一般讲，对PLC模拟量控制系统的要求，都是看在某种典型输入信号下，其被控量变化的过程。例如，自动调节系统，就是看扰动作用引起被控量变化的过程；随动系统就是看被控量如何克服扰动影响，跟随给定量的变化而变化的过程……对每类系统被控量变化过程的共同要求是稳定性、快速性和准确性。即稳、准、快。

（1）稳定性。稳定性一般指系统的被控量一旦偏离期望值，则应随时间的增长逐渐减小或趋于零。对于稳定的自动调节系统，其被控量因扰动而偏离期望值后，经过一个过渡时间，应恢复到原来的期望值；对于稳定的随动系统，被控量应能跟踪给定量的变化而变化。反之，不稳定的控制系统，其被控量偏离期望值后，将随时间的增长而越来越偏离期望值。

所以，稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。稳定是所有控制系统首先要满足的要求。不稳定，被调节量老是变化不定，以至于产生振荡，那是绝对不允许的。

（2）准确性。准确性是指，当过渡过程结束后，被控量的稳态值与期望（给定）值一致性。实际上，由于系统结构，外作用形式以及摩擦、间隙等非线性因素的影响，以及受模拟量控制与数字量相互转换分辨率的限制，被控量的稳态值与期望值之间总会有误差，称为稳态误差。在实际中，完全没有这个误差是不可能的。

这个稳态误差小，则精度高。使这个误差应尽可能小，这也是对控制的基本要求。精度当然越高越好。但也要有个合适的“度”。一般讲，合乎要求也就可以了。

（3）快速性。除了稳定性、准确性，在多数情况下，还对过渡过程的形式和快慢要有要求，一般称之为动态性能。例如，对用于稳定的高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身跟踪目标所需过渡过程时间过长，就不可能击中目标；对用于稳定的自动驾驶仪系统，当飞机受阵风扰动而偏离预定航线时，具有自动使飞机恢复预定航线的能力，但在恢复过程中，如果机身摇晃幅度过大或恢复速度过快，就会使乘员感到不适；函数记录仪记录输入电压时，如果记录笔移动很慢或摆动幅度过大，不仅使记录曲线失真，而且还会损坏记录笔，或使电器元件承受过电压等。

总之，快速性是指系统实际值偏离要求（设定）值时，系统能很快（过渡时间短）而又平稳（无振荡，或振荡幅度小、次数少）地回到设定值。

2.模拟量控制指标

上述模拟量控制要求可用控制指标做量化衡量。这些指标有：时域指标、频域指标及积分指标。

（1）时域指标。它用在给定值阶跃变化时，系统的控制量随时间的变化的过程去反映控制品质。图3-14所示即为这个过程。从图可看出控制量在时域上的变化过程。

图中表示的有关时域品质指标有：

1）最大动态偏差，图3-14中为B及百分率超调量σ。后者用最大动态偏差与稳态值之比：

σ=（B₁÷D）×100%

这个偏差当然越小越好。

2）调整时间t_s。从干扰发生起到控制量与其新的稳定值之差在±（2%～5%），并不再超出这个范围所经历的时间。这个时间当然越短越好。

图3-14 控制量在时域上的变化过程

3）静态偏差e。过渡过程结束后，被控量与设定值之差。这个偏差当然越小越好。

4）衰减率ψ。过渡过程出现振荡时，过渡过程中出现的第一与第二个峰值之比，即

ψ=1-（B₂÷B₁）(www.daowen.com)

这个衰减率当然越大越好。

5）振荡周期T_p。过渡过程出现振荡时的振荡周期。这个周期当然越短越好。

时域指标较直观，比较好理解，但难于直接求出它的具体值。所以在多数情况下，还是要用频域指标。

（2）频域指标。它用系统的开环频率特性代表控制品质。具体是，在不同频率的单位信号作用下，系统开环时，其输出对信号的响应特性，即系统输出的幅值及它与作用信号的相位差。图3-15为系统开环频率特性图，图3-16为幅频特性曲线。从图中可看出控制量在频域上的变化过程。

用它代表控制品质的指标有：

1）增益裕度和相角裕度，这两个是衡量控制系统稳定度的指标。如图3-15所示，增益裕度为矢量轨迹与实轴相交的那一点增益的倒数，图中为1/α。相角裕度为矢量轨迹上增益为1的点偏离负实轴的角度，图中为γ角。

2）共振频率。相应于系统幅频特性上增益最大时的频率。图3-16其上的ω_r即为共振频率。

3）截止频率。增益比为0.707时的频率，图中为ω_c。

4）最大增益比。幅频特性中增益最大的值，图中为M_p。

（3）积分指标。用积分指标可综合反映控制系统的稳定性、准确性及快速性。特别是用计算机分析系统时更为有效。常用的指标有：

1）误差e（t）积分值。

图3-15 开环频率特性

图3-16 幅频特性

2）绝对误差｜e（t）｜积分值。

以上两项综合反映了过渡过程的时间与偏差。

3）误差（e（t））平方积分值。

4）绝对误差（｜e（t）｜）和时间乘之积分值。

为使控制系统具有较高的稳定性、准确性及快速性，所有这些值都应尽可能地小。一般控制有这个要求，用PLC控制也不例外。