自动化专业英语 翻译.docx

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　　　　　　　　Inrecentyearstheperformancerequirementsforprocessplanthavebecomeincreasinglydifficulttosatisfy.Strongercompetition,tougher（更加严苛的）environmentalandsafetyregulations（法规）,andrapidlychangingeconomicconditionshavebeenkeyfactorsinthetighteningofplantproductqualityspecifications（产品质量规范）.Afurthercomplication（复杂）isthatmodernprocesseshavebecomemoredifficulttooperatebecauseofthetrendtowardlarger,morehighlyintegratedplantswithsmallersurgecapacities（谐振能力）betweenthevariousprocessingunits.Suchplantsgivetheoperatorslittleopportunitytopreventupsets（扰乱）frompropagatingfromoneunittootherinterconnectedunits.Inviewof（考虑到，于）theincreasedemphasisplacedonsafe,efficientplantoperation,itisonlynaturalthatthesubjectofprocesscontrolhasbecomeincreasinglyimportantinrecentyears.Infact,withoutprocesscontrolitwouldnotbepossibletooperatemostmodernprocessessafelyandprofitably（有利的）,whilesatisfyingplantqualitystandards.　　近年来，对过程系统的性能改善需求变得越来越困难.更为激烈的竞争，更加严格的环境和安全规范，以及快速变化的经济条件都是加强工厂产品质量规范的关键因素更为复杂的情况是，于现代制造业朝着规模更大,集成度更高的方向发展,而使不同的加工环节之间的应变能力更低,所以加工过程更难控制近年来，考虑到工业制造逐渐加强的安全、高效需求，过程控制这个课题变得越来越受重视.实际上，对于大多数现代工业，要满足安全、高效，产品质量的要求，没有控制系统是不可能的.　　Itisassumedthattheinletandoutletflowratesareidentical（相同的）andthattheliquiddensityρ（rho）remainsconsant,thatis,thetemperaturevariationsaresmallenoughthatthetemperaturedependenceofρcanbeneglected.UndertheseconditionsthevolumeVofliquidinthetankremainsconstant.　　假设输入和输出流量是相等的，并且液体密度保持恒定，也就是说温度变化足够小，密度对温度的影响可以忽略不计.在这些条件下，槽内液体的体积保持恒定　　Usealargertank.Ifalargertankisused,fluctuations（波动）inTiwilltendtobedampedout（阻尼，衰减）duetothelargerthermalcapacitanceofthetankcontents.However,increasedvolumeoftankagewouldbeanexpensivesolutionforanindustrialplantduetotheincreasedcapitalcostsofthelargerthatthisapproachisanalogoustotheuseofwaterbathsinchemistrylaboratorieswherethelargethermalcapacitanceofthebathservesasaheatsink（散热装置）andthusprovidesanisothermal（恒温的）environmentforasmall-scaleresearchapparatus（仪器）.使用一个更大的槽.如果使用更大的槽，因为更大的热容，Ti的波动会趋向于衰减.然而，体积增加使得开支增加，会使工厂系统的解决方案变得更加昂贵.要指出的是这个方法类似于化学实验室中水缸的使用，水缸的大热容量可以看作散热装置，因此可以为小型研究仪器提供一个恒温环境.　　Notethatinfeedforwardcontrol,thecontrolledvariableTisnotmeasured.在前馈控制中，被控变量T是没有被测量的.　　Themotivationofusingfeedback,illustrated（说明）bytheexamplesinSection

（1）,issomewhattheseexamples,theuseoffeedbackisshowntobeforthepurposeofreducingtheerrorbetweenthereferenceinputandthesystem,thesignificanceofthe　　effectsoffeedbackincontrolsystemsismorecomplexthanisdemonstratedbythesesimplereductionofsystemerrorismerely（仅仅）oneofthemanyimportanteffectsthatfeedbackmayhaveuponasystem.Weshowinthefollowingsectionsthatfeedbackalsohaseffectsonsuchsystemperformancecharacteristicsasstability（稳定性）,bandwidth（带宽）,overallgain（总增益）,disturbance（扰动）,andsensitivity（灵敏度）.　　第一节事例中，应用反馈的动机有些过于简单。

在这些例子中，应用反馈的目的是减小参考输入和系统输出间的误差。

然而，在控制系统中应用反馈的重要性要比这些简单例子所示的复杂得多.减少系统误差只是反馈对系统产生的重要作用之一.在下面的章节里，反馈还能对系统的下列运行特性产生影响：

稳定性，带宽，总增益，扰动和灵敏度。

　　Inapracticalcontrolsystem,GandHarefunctionsoffrequency,sothemagnitudeof1+GHmaybegreaterthan1inonefrequencyrangebutlessthan1in,feedbackcouldincreasethesystemgaininonefrequencyrangebutdecreaseitinanother.　　在实际的控制系统中，G和H都是频率的函数，因此1+GH的幅值在一种频段下可能增大系统的增益，而在另一频段下又可能减小系统的增益。

所以，反馈在一种频段下有可能会加大系统的增益，而在其它频段下减小系统的增益。

　　Itcanbedemonstratedthatoneoftheadvantagesofincorporating（包含）feedbackisthatitcanstabilizeanunstablesystem.　　可以证明，加入反馈的好处之一是能够使不稳定的系统稳定。

　　Animportantconsequenceoffeedbackcontrolisthatitcancauseoscillatoryresponses（振荡响应）.Iftheoscillationhasasmallamplitudeanddampsout（衰减）quickly,thenthecontrolsystemperformanceisgenerallyconsideredtobe,undercertaincircumstancestheoscillationsmaybeundamped（无衰减的）orevenhaveanamplitudethatincreaseswithtimeuntilaphysicallimitisreached,suchasacontrolvalvebeingfullyopenorcompletelyshut.Inthesesituations,theclosed-loopsystemissaidtobeunstable.反馈控制的一个重要的结果是会产生振荡响应。

如果振荡的幅值很小并且衰减很快，那么一般认为控制系统的运行状态是令人满意的。

反馈控制的一个重要的结果是会产生振荡响应。

如果振荡的幅值很小并且衰减很快，那么一般认为控制系统的运行状态是令人满意的。

然而，在某些情况下，振荡有可能是无阻尼的，甚至幅值会随时间而增大，直到达到了物理极限，比如一个被完全打开或关闭的控制阀。

在这些情况下，闭环系统是不稳定的.　　Beforepresentingvariousstabilitycriteria,weintroducethefollowingdefinitionforunconstrainedlinearsystems（无约束线性系统）.Weusetheterm\idealsituationwheretherearenophysicallimitsontheoutputvariable.　　在介绍各种稳定性判据之前，我们先介绍关于无约束线性系统的定义。

我们使用术语“无约束”，来特指对输出变量无任何物理约束的理想状况。

　　Definitionofstability.Anunconstrainedlinearsystemissaidtobestableiftheoutputresponseisbounded（有界的）forallboundedinputs.Otherwiseitissaidtobeunstable.　　稳定性的定义：

对于一个无约束线性系统，如果对所有的有界输入，输出响应你个都是有界的，那么该系统是稳定的，否则就是不稳定的。

　　GeneralStabilityCriterion.ThefeedbackcontrolsysteminFig.isstableifandonlyifallrootsofthecharacteristicequationarenegativeorhavenegativerealparts.Otherwise,thesystemisunstable.　　通用稳定性判据：

图所示的反馈控制系统是稳定的，当且仅当所有的特征方程的根都是负的或其实部是负的。

否则，系统是不稳定的。

　　RouthStabilityCriterion.AnecessaryandsufficientconditionforallrootsofthecharacteristicequationinEq.（12）tohavenegativerealpartsisthatalloftheelementsinleftcolumnoftheRoutharrayarepositive.　　特征方程的所有根均具有负实部的充要条件是，劳思阵的左列的所有元素均为正值。

　　　　Gooddesigneludes（避免）definition（好的设计很难定义）,butyoucanusuallyrecognizesomethingthatiswelldesigned.Onecharacteristicofgooddesignisthatitisexactlyrightforthespecificnecessaryispresent,buteverythingunnecessaryisabsent.　　好的设计”很难定义，但通常你可以遇见一些好的设计。

好的设计的一个特征是，它恰好适用于特定的场合。

包括所有需要的，而排除一切所不需要的。

“　　Theskillsneededforgooddesignentail（需要）experience,intuition（直觉）,andesthetic（感觉的）sensibility.Theyarenoteasilylearnedfrombooks.Themostyououghttoexpectfromanytextbookondesign（includingthisone）istolearnaboutsomeusefultools.　　好的设计所需要的技巧包括经验、直觉和敏锐的感觉。

这些从课本中并不容易学到。

在设计方面，你最应该从教科书中期望得到的是学到一些有用的工具。

　　Inpracticeonelearnsthatmostsystemsdevelopthroughevolution:

notonlybiologicalsystems,butalsohumaninventionssuchastheautomobileandtheairplane.Thesleek（豪华的）,high-performanceautomobilecanbetracedto（上溯到）thehumble（粗陋的）modelT;theadvancedtacticalfighter,stillonthecontractors（承包商）drawingboards,hasitsrootsatKittyHawk（基蒂霍克：

即莱特兄弟首次两个成功飞行的地点1903年12月17日）.　　实际上，大多数系统都通过进化发展的，不仅是生物系统，人类的发明，如汽车和飞机也是这样。

豪华而高性能的汽车可以追溯到简单的T模型；最先进的，甚至只出现在承包商的画板上的战斗机，也是起源于老式的“小鹰”飞机。

　　Firstyouneedaphysicalappreciation（判断）oftheproblembydeterminingthephysicalquantityorquantitiesthatmustbecontrolled,andthelevelofperformancerequired.　　首先，你需要通过确定要控制事物的质量或数量，以及所需要的性能级别来正确评价问题　　Aftersatisfyingyourselfthatyouunderstandthetechnicalandnon-technicalissues,youmakeatentative（实验性的，尝试的）selectionofappropriatehardware.Onlyafterthehardwareisselecteddoestheanalyticphaseofthedesignprocessbegin.当你感到自己对技术和非技术方面充分理解之后，你会尝试选择合适的硬件。

只有选择完硬件之后，设计过程的分析阶段才可以开始　　Thefirststepistoselectanappropriatedesignmethodology.（Hereaknowledgeofthemethods　　discussedinthisbookwouldbehelpful.）Concurrently（同时）youmightbegindevelopinga\—asetofdifferentialandalgebraicequationsthatyouareconfidentadequatelyrepresentsthebehavioroftheprocess.Thetruthmodel,whichcanbeusedinasimulationforevaluatingtheperformanceofthedesign,isusuallytoocomplicatedfordesignpurposes.Henceyouwillprobablywanttodevelopa“designmodel”bysimplifyingthetruthmodel.　　第一步是选择合适的设计方法.同时，你也许要着手建立动态过程的“真实模型”－你确信足以表达过程行为的一系列微分和代数方程。

真实模型可以被用于仿真来评估设计性能，但它通常对设计目标来说过于复杂。

因此，你将很有可能希望通过简化真实模型来建立一个“设计模型”。

　　Havingadoptedadesignmethodologyanddevelopedadesignmodel,youproceedtoperformthedesigncalculations.　　　　采用某种设计方法，并建立了设计模型之后，该进行设计计算了。

　　Thefinalstepintheanalyticalphaseofthedesignistoevaluatetheperformanceofthesystembymeansofasimulationbasedonthetruthmodel.　　分析过程的最后一步是通过对基于真实模型的仿真来验证系统的运行性能。

　　Inprinciple,theflightcontrolproblemcouldbeformulatedasageneraloptimizationproblem:

原则上，飞行控制问题可以被表述成一个通用的优化问题　　Afteracontrolsystemisinstalledthecontrollersettingsmustusuallybeadjusteduntilthecontrolsystemperformanceisconsideredtobesatisfactory.Thisactivityisreferredtoascontrollertuningorfieldtuningofthecontroller.Becausecontrollertuningisusuallydonebytrialanderror（试差法）,itcanbequitetedious（费时的）andtime-consuming.Consequently,itisdesirabletohavegoodpreliminary（初步的）estimatesofsatisfactorycontrollergoodfirstguessmaybeavailablefromexperiencewithsimilarcontrol,ifaprocessmodelorfrequencyresponsedataareavailable,somespecialdesignmethodscanbeemployedtocalculatecontrollersettings.However,fieldtuningmaystillberequiredtofinetunethecontroller,especiallyiftheavailableprocessinformationisincompleteornotveryaccurate.　　当安装了控制系统之后，通常必须先调整控制器的设置，直到控制系统运行达到满意为止。

这个活动被称为控制器整定，或控制器的现场整定。

于控制器整定通常都采用反复实验的方法，整定过程是十分费时的。

因此，我们希望能够初步估计出一个令人满意的控制器设置。

首先好的设想可以源于类似控制回路中取得的经验。

换句话说，如果已知过程模型或频率响应数据，就可以采用一些特殊的设计方法来计算控制器设置。

然而，现场整定仍是控制器微调所需要的，尤其是当过程信息不完整或不太准确的时候.　　Flowandliquidpressurecontrolloopsarecharacterizedbyfastresponses（ontheorderofseconds）,withessentiallynotimedelays（没有时间延迟）.Theprocessdynamicsareduetocompressibility（inagasstream）（气体可压缩性）orinertialeffects（inaliquid）（液体惯性）.Thesensorandsignaltransmissionlinemayintroducesignificantdynamiclags（滞后）ifpneumaticinstrumentsareused.Disturbancesinflow-controlsystemstendtobefrequentbutgenerallynotoflargemagnitude.Mostofthedisturbancesarehigh-freque