控制器基本控制规律

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第九章基本控制规律

号的大小,而且主要取决于偏差存在的时间长短。 ✓ 积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。 ✓ 积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等于零。
第三节积分控制
二、比例积分控制
输出信号的变化速度与偏差e及KI成正比，而其控制作用随时间积累才逐渐增强，所以控制动作缓慢，控制不及时，当对象惯性较大时，被控变量将出较大的超调量，过渡时间也将延长，所以应比例的基础上加入积分作用组成比例积分控制规律。
p
KC xmax xmin
pmax pmin
仪表量程：xmax xmin 控制器的输出范围: pmax pmin
第二节比例控制
可以从控制器表面指示看出比例度的具体意义。比例度就是使控制器的输出变化满刻度时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的仪表测量值变化占仪表测量范围的百分数。或者说，使控制器输出变化满刻度时，输入偏差变化对应于指示刻度的百分数。比例度越小则输入变化范围就越小。若输出与输入都为标准，则 1 100 %

160
140 /200 8 3/10
100
0

100 %

40%
第二节比例控制
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到 10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp 是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时 (在上例中即温度变化超过40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着变化了。
第二节比例控制
比例控制：具有比例控制规律的控制器称为比例控制器，
其输出信号变化量 △p 与输入信号（指偏差，当给定值不变
时，偏差就是被控变量测量值的变化量） e 之间成比率关
系。 p KCe（ KC为放大系数）

比例、积分、微分控制策略

比例、积分、微分控制策略尽管不同类型的控制器，其结构、原理各不相同，但是基本控制规律只有三个：比例(P)控制、积分(I)控制和微分(D)控制。

这几种控制规律可以单独使用，但是更多场合是组合使用。

如比例(P)控制、比例-积分(PI)控制、比例-积分-微分(PID)控制等。

比例(P)控制单独的比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。

实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太小，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例度太大，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。

对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当使比例度稍小些；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选大一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。

单纯的比例控制适用于扰动不大，滞后较小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。

工业生产中比例控制规律使用较为普遍。

比例积分(PI)控制比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。

只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。

但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。

克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。

积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。

这里的“积分”指的是“积累”的意思。

积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。

只要偏差存在，输出就会不断累积(输出值越来越大或越来越小)，一直到偏差为零，累积才会停止。

所以，积分控制可以消除余差。

积分控制规律又称无差控制规律。

积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。

积分时间越小，控制作用越强；反之，控制作用越弱。

积分控制虽然能消除余差，但它存在着控制不及时的缺点。

因为积分输出的累积是渐进的，其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响，难以使控制系统稳定下来。

控制器的作用规律全解

总结
第二章调节器基本作用规律
第二节比例作用规律
气动比例调节器
第二章调节器基本作用规律
习题
1.在浮子式锅炉水位双位控制系统中，当把调节板上的上下销钉均插在离浮子杆最近的孔中时，控制系统会使（） A.允许的上限水位 B.允许的上、下限水位差增大 C.给水泵电机起停频繁 D.降低允许的下限水位
但当偏差不再变化时，微分输出将消失，因此微分作用不能单独使用，常与比例作用一起形成比例微分（PD）控制器。
p(t)
Ke(t) Sd
de(t) dt
K[e(t) Td
de(t ) ] dt
P(s) KE(s) Sd sE(s) K[1Td s]E(s)
Td ——微分时间
Td↑→微分作用↑
被控量
开执行机构
关
波动范围
水位与电动机通断之间的关系图
第二章调节器基本作用规律
第一节双位作用规律
二．双位式压力调节器
下限值（PL）：由给定值弹簧设定上限值（PH）：由幅差弹簧设定 PH= PL+ΔP
第二章调节器基本作用规律
第一节双位作用规律
二．双位式压力调节器
若压力整定范围0~0.8Mpa，幅差ΔP可调范围为0.07~0.25Mpa，要求压力波动范围为0.64~0.75Mpa，则调整方法为：
习题
5、
6、在船上（）控制系统不适合采用PID调节器。 A．气缸冷却水温度 B．燃油黏度 C．锅炉蒸汽压力 D．日用油柜的油位
一．比例积分微分（PID）作用规律
PID调节规律开环特性曲线
第二章调节器基本作用规律
第五节比例积分微分作用规律
1、被控量的稳态精度要求较高，则调节器中应加入积分作用； 2、被控系统中被控对象惯性较大，则调节器应加入微分作用； 3、被控对象惯性较大且要求较高的静态指标，则应加入微分和积分作用。 4、往往把积分时间Ti整定得比微分时间Td长，大致为 Ti=4Td~5Td； 5、加入微分作用后，原来整定得比例带PB和积分时间Ti都可以减小一点，可减小最大动态偏差，保证系统的稳定性，加快系统的反应速度，过度过程缩短。

过程控制系统与仪表习题答案---第三章

第3章习题(xítí)与思考题3-1 什么(shén me)是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？解答(jiědá)：1）控制(kòngzhì)规律：是指控制器的输出(shūchū)信号与输入偏差信号之间的关系。

2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。

3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？解答：1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。

2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。

这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。

3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。

3-3 比例控制为什么会产生余差？解答：产生余差的原因：比例控制器的输出信号y与输入偏差e之间成比例关系：为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。

3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。

为什么积分控制能消除余差？解答：1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：2）当有偏差存在(c únz ài)时，输出信号将随时间增大（或减小）。

当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。

因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。

3-5 什么是积分(j īf ēn)时间？试述积分时间对控制过程的影响。

解答(ji ěd á)：1）⎰=edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。

只有(zh ǐy ǒu)当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。

PID控制规律

项都不起作用，为比例控制。若 TD 为0，微分项不起作用，为比例积分控制。若 TI 为，积分项不起作用，则为比例微分控制
控制器运算规律通常用增量形式表示，若用实际值表示，则为：
1 de( t ) u( t ) KC [ e( t ) e( t )dt TD ] u( 0 ) (7-3) TI dt
e( t )
t
0
u p
0
t
u I
0
t1
t2
t
图7－5 积分作用的落后性
在第一个前半周期内，测量值一直低于设定值，出现负偏差，所以按同一方向累积。从t1 到t2时间段，偏差还是为负，但数值在减小，因此，积分输出仍然在增加，但增加的量在减小。显然，在这个时间段，积分输出增加是不合理的，因为偏差已经在减小。这就暴露了积分控制的弱点：控制作用的落后性。这往往会导致超调，并引起被控变量波动厉害。工业上常将比例作用与积分作用组合成比例积分控制规律。
(3)、比例度对系统过渡过程影响
（a）在扰动（或负荷）变化及设定值变化时有余差存在。因为在这几种情况下，控制器必有输出 u 以改变阀门开度，力图使过程的物料和能量能够达到新的平衡。但 u又正比于偏差 e，因此此时控制器的输入信号必然不是0。当比例度较小时，对应同样的 u变化的e较小；因此余差小。
(7-10)
在阶跃偏差作用下，比例积分控制器的开环输出如图7－6所示。在偏差幅度为A的阶跃作用下，比例输出立即跳变到KCA，然后积分输出随时间线性增加。在KC和A确定时，直线的斜率取决于积分时间TI的大小。 TI越大，直线越平坦，积分作用越弱。 TI越小，直线越陡，表示积分作用越强 TI趋向无穷大时，比例积分控制器蜕变为比例控制器。

智能控制器基本控制规律论文

试析智能控制器的基本控制规律随着微电子技术的不断发展，集成了cpu、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至a／d、d／a转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片(即单片机)出现了。

以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能控制器。

智能控制器工作原理。

传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经a／d转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内flashrom(闪速存储器)或e2prom(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。

此外，智能控制器还可以与pc机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机，由pc机进行全局管理。

智能控制器基本构成1、硬件部分（1）主机电路主要由微处理器cpu、只读存储器rom和eprom、随机存储器ram、定时/计数器ctc以及输入/输出接口等组成，它是数字控制器的核心，用于数据运算处理和各组成部分的管理。

（2）过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道两部分，其中模拟量输入通道主要由多路模拟开关、采样/保持器和a/d转换器等组成，其作用是将模拟量输入信号转换为相应的数字量；而开关量输入通道则将多个开关输入信号通过输入缓冲器将其转换为能被计算机识别的数字信号。

（3）过程输出通道主要包括模拟量输出通道和开关量输出通道两部分，其中模拟量输出通道由d/a转换器、多路模拟开关输出保持器和v/i转换器等组成，其作用是将数字信号转换为1～5v模拟电压或4～20ma模拟电流信号。

第四章 (1)基本控制规律

PID控制规律对控制过程的影响

比例积分微分控制规律
PID控制规律吸取了比例控制的快速反应功能、
积分控制的消除余差功能和微分控制的预测功
能，从控制效果看，是比较理想的一种控制规律。阶跃响应特性可以看作是 PI 阶跃响应曲线 PD阶跃响应曲线的叠加。 PID三作用控制器虽然性能效果比较理想，需要整定比例度、积分时间和微分时间三个变量到最佳值。
比例度和放大倍数的关系
＝
可知：
e xmax xmin p pmax pmin
100%

e p
(
pmax pmin xmax xmin
) 100%
p Kc e
＝ 100%
k Kc
(
pmax pmin xmax xmin
＝K)
单元组合仪表中，变送器和控制器的信号都是标准信号，是统一的，此时K=1. 对于一个具体的比例作用控制器，比例度与放大倍数成反比。这就是说，控制器的比例度越小，它的放大倍数就越大，它将偏差(控制器输入)放大的能力越强，反之亦然。因此比例度和放大倍数都能表示比例控制器控制作用的强弱。只不过放大倍数越大，表示控制作用越强，而比例度越大，表示控制作用越弱。
KC TI
At
(TI
1 KI
)
当t TI时，p p p p I 2 K C A 2 p p
由此可确定积分时间和放大倍数。
积分时间TI的物理意义：在阶跃信号作用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。积分时间越小，积分比例系数越大，积分作用越大，反之，积分作用越小。
e
比例控制的输出与输入的关系为
p KC e
t

单元二(任务二)DDZ-Ⅲ型电动调节器的组成和使用

上海石化工业学校
SPA
1
上海石化工业学校
SPA
三、控制仪表经历三个发展阶段
（一）基地式控制仪表：以指示、记录仪表为主体。（二）单元组合式仪表中的控制单元：各单元不同
组合，构成复杂程度各异的自动检测和控制系统。
（三）以微处理器为基元的控制装置
四、控制仪表的分类：
上海石化工业学校
SPA
一、按信号形式分：模拟式控制仪表，数字式控制仪表 1.模拟式控制仪表（使用模拟信号进行工作）（1）按能源形式分类：气动式、电动式、液动式。
上海石化工业学校
SPA
五、控制仪表（调节器）的特点
1. 作用：对检测仪表的测量信号进行控制，以便控制生产过程的自动地正常进行，使被控变量达到预期的要求。
2.发展趋势：
与计算机技术相结合，数字化、集成化、模块化、
表格化、通信功能和自诊断功能，方便控制大规模连
续自动化生产。
六、模拟式控制器
上海石化工业学校
SPA
（1） DDZ-Ⅲ型仪表的特点
①采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号。输出信号为4-20mA DC,控制室联络信号为1-5V DC,信号电压和电流间转换电阻为250欧。 ②广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。 ③Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电池作为备用电源。 ④整套仪表可构成安全火花型防爆系统。 ⑤自动和手动的切换以双向无扰动的方式进行的。
SPA
在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器。
（一）基本构成原理及部件
1.比较环节
将给定信号与测量信号进行比较，产生一个与它们的偏差成比例的偏差信号。

第四章 (1)基本控制规律.

双位控制示例
继电器电磁阀电极液体导电
液位低于H0时，继电器短路，电磁阀全开，液位上升。液位高于H0时，继电器接通，电磁阀全关，液位下降。
缺点：电磁阀、继电器频繁启动
具有中间区的双位控制
调节机构的输出变化与时间的关系
继电器电磁阀电极 H1 H0 H2
液体导电
被控变量随时间的变化等幅振荡过程
特点：结构简单、成本低、易于实现。应用普遍但，被控变量得不到比较平稳的控制，总是剧烈震荡
衡量过程的质量：
采用振幅与周期作为品质指标
yH-yL 为振幅，T为周期
在振幅允许的范围内，尽可能的使周期延长
T
多位控制三位控制规律：
控制器增加一个输出, 即当被控变量在某一范围内时，调节机构可以处于某一中间位置。
e
比例控制的输出与输入的关系为
p KC e
t
p K Pe
t
比例控制器的阶跃响应特性
式中 △p-为控制器的输出; e-为控制器的输入; Kc为比例增益，放大倍数
表征比例控制作用的强弱程度。
比例控制系统示意

a e
b p
b p a e Kce
Kc
b a
K c 控制器的放大倍数
比例控制系统的过渡过程及余差
t=t0时系统受到一个阶跃干扰作用出水量余差产生的原因：
液位
p Kce
中的e不等于零比例控制的优点是反应快，控制及时。有偏差信号输入时．输出立刻与它成比例地变，偏差越大，输出的控制作用越强。
偏差控制器输出
进水量
比例度对控制过程的影响
比例度对控制过程的影响
积分控制规律（I）

比例-积分-微分PID控制规律

其中Ki 为可调比例系数。由于I控制器的积分作用，当其输入e(t)存在时，输出相应改变，产生控制作用去调节系统。当其输入e(t)消失后，输出信号u(t)就可能是一个不为零的常量。或者说，当偏差为零时，积分调节器的输出保持不变，这就是反馈控制利用偏差来消除偏差的根本所在。
在串联校正时，采用I 控制器可以提高系统的型别，有利于系统稳态性能的提高。但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生 90°的相角迟后，对系统的稳定性不利。因此，在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的I控制器。
§6-2 基本控制规律
一、比例(P)控制规律
具有比例控制规律的控制器，称为P 控制器，如图所示。其中KP称为P控制器增益。
控制规律
u(t) K p e(t )
对于单位反馈系统 0型，系统响应实际阶跃信号 R0 1(t )的稳态误差与其开环益增 K近似成反比，即： R0 lim e(t ) t 1 K 型系统响应匀速信 R 号增K v 成反比， 1t的稳态误差与其开环益即： R1 lim e (t ) t Kv
尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个因而有助于系统的动态性能的改善。
1 的开环零点，使系统的相角裕度提高， τ
斜坡函数作用下PD 控制器的响应
e(t)
t
u(t)

t
例1.设具有 PD控制器的控制系统方框图如图所示。试分析 PD控制规律对该系统性能的影响。
解 : 1.无PD控制器时，系统的闭环传递函数为： 1 2 C(s) 1 Js 2 R(s) 1 1 Js 1 Js 2 则系统的特征方程为 Js 2 1 0 阻尼比等于零，其输出信号 C (t )具有不衰减的等幅振荡形式。 2.加入 PD控制器后，系统的闭环传递函数为： 1 K P (1 τs) 2 K P (1 τs ) C(s) Js 2 1 R(s) 1 K (1 τs ) Js K P (1 τs ) P Js 2 2 系统的特征方程为： Js K P τs K P 0

控制器的基本控制规律.

人工操作（2）：比例控制
温度为85度，蒸汽阀门开度是3圈若温度高于85度，每高5度就关一圈阀门若温度低于85度，每低5度就开一圈阀门 1 即开启圈数＝ 3 ( y 85 ) 5 相应控制规律可写为： u(0)：偏差为0时控制器输出 Kc：控制器比例放大倍数
u( t ) u( 0 ) Kc e( t )
(7-2)
其传递函数形式：
式中第一项为比例（P）部分，第二项为积分（I）部分，第三项为微分（D）部分。K C 为控制器比例增 TI 为积分时间；TD 微分时间，益；两者以s或min为单位。这三个参数大小可以改变，相应改变控制作用大小和规律。
若 TI 为
，TD 为0，积分项和微分
传递函数形式：
U( s ) GC ( s ) K C E( s )
e( t )
KC A
u( t )
(7-6)
A
0
t
0
t
图7－2
阶跃偏差作用下比例控制器的开环输出特性
(2)、比例度
1 100% KC
(7-7)
比例度与比例增益K C 成反比，越小，则K C 越越大，则K C 越大，比例控制作用越强；反之，小，比例控制作用就越弱。
(b)设定作用
不同比例度下过渡过程
（d）如果小，则振荡频率提高，因此把被控变量拉回到设定值所需的时间就短。
一般而言：当广义对象的放大系数较小，时间常数较大、时滞较小时，控制器的比例度可选较小，以提高系统的灵敏度。当广义对象的放大系数较大，时间常数较小而时滞较大时，需要适当增大控制器的比例度，以增加系统的稳定性。工业生产中定值控制系统通常要求控制系统具有振荡不太剧烈，余差不太大的过渡过程，衰减比定在4:1~10:1,而随动系统一般衰减比在10:1以上。

基本控制规律-位式控制.

课程：化工DCS识用与操作
知识点：位式控制
项目八：控制器和控制规律
江苏高校品牌专业——石油化工技术
内容提要
位式控制
• 双位控制 • 具有中间区的双位控制 • 多位控制
1
知识点：位式控制
一、双位控制理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为
pmax , e 0(或e 0) p pmin , e 0或e 0
图8-5 三位控制制
项目八：控制器和控制规律
江苏高校品牌专业——石油化工技术
图8-3 实际的双位控制规律
6图8-4 具有中间区的双位控制过程
知识点：位式控制
结论
双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标
被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。
7
知识点：位式控制
三、多位控制对系统的控制效果较好，但会使控制装置的复杂程度增加。
图8-1 理想双位控制特性
5
图8-2 双位控制示例
知识点：位式控制
二、具有中间区的双位控制
将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成为一个具有中间区的双位控制器，见下图。由于设置了中间区，当偏差在中间区内变化时，控制机构不会动作，因此可以使控制机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器中运动部件的使用寿命。

第四章计算机控制系统常用的控制规律

所以， Ti也要根据对象选择。注意：加入积分控制时，比例控制量要适当降低，为
积分控制量腾出作用空间。
PI控制器可清除系统静差
3、比例、积分、微分（PID）控制器
➢ PI控制器虽然可以消除静差，但它是以降低响应速度为代价的，而且Ti越大，代价越高。
➢ 在实际控制系统中，人们不但要求静差可以为0，而且还要求有尽可能快地实现抑制静差出现的能力，或者说希望超前消除静差。即在静差刚出现还没有发生作用，就立即消除。
当主要干扰无法用串级控制使其包围在副回路内时，采用前馈控制将会比串级控制获得更好的效果。
➢微分先行PID控制算法结构框图为：
控制算式为：
U(s)Kp1T1isE(s)
u(k） Kp（ e k） e(k1)KpTTis（ e k）-KTpTd c(k)2c(k1)c(k2) -KpTd c(k)c(k1)
Ti
四、数字PID控制器参数的整定 ● 采样周期的选择
► 对于响应快、波动大、容易受干扰影响的过程，应该选取较短的采样周期；反之，则长一些。
➢前馈控制算法
实现完全补偿的前馈控制为：GM
(s)
GD (s) G(s)
若: 前馈控制器为:
G D (s)1 K T 11se 1s
, G (s)K 2 e 2s 1T 2s
G M ( s ) M V ( ( s s ) ) G G D ( ( s s ) ) K K 1 2 ( ( 1 1 T T 2 1 s s ) ) e ( 1 2 ) s K m 1 1 T T 1 2 s s e fs
位置式PID的输出不仅与本次偏差有关，而且与历次测量偏差有关，计算时要对误差累加，计算机运算工作量大。
● 增量式PID控制算式

第五章基本控制规律

积分时间对过渡过程的影响
比例度不变
左图表示在同样比例度下积分时间对过渡过程的影
响。由图中曲线３可以看
出，TI过大时积分作用不明显，余差消除地也慢，从图中曲线１、２可以看出，TI较小时易于消除余差，但系统的振荡加剧。相比之下，曲线２就比较理想。选择原则：对滞后不大的对象，TI可选的小些；对滞后大的对象，TI可选的大些。
积分控制规律（I）
积分控制规律
积分作用数学表达式为 e
p K I edt
0
t
d p dt
KI e
t △y
式中KI是积分比例系数。表示积分速度的大小和积分作用的强弱。积分作用与偏差的大小和偏差存在的时间长短有关。积分作用能够消除余差与比例控制相比，积分控制过渡过程比较缓慢
例： DDZ-II型比例控制作用．温度到度范围为 400一800度、控制器输出工作范围是0一 10mA。当指示指针从600度移到700度。此时控制器相应的输出从4mA变为9mA，其比例度的值应为多少？
700600 9-4 ＝800400 / 10-0
100％＝50％
这说明对于这台控制器，温度变化全量程的50％(相当于200度)．控制器的输出就能从最小变为最大，在此区间内．e和p是成当比例度为50％、100％、 200 比例的. ％时，只要偏差e变化占仪表全量程的50％、100％、200％时。控制器的输出就从最小变为最大。比例度越小，使输出变化全范围时所需的输入变化区间也就越小，反之亦然。
KC TI
At
(TI
1 KI
)
当t TI时，p p p pI 2 K C A 2 p p
由此可确定积分时间和放大倍数。

控制器的基本控制规律

控制器的基本控制规律
控制器的基本控制规律包括比例控制、积分控制和微分控制。

比例控制：控制器输出与误差成正比，适用于控制系统相对稳定的情况，但容易产生超调和稳态误差。

积分控制：控制器输出与误差的积分成正比，适用于长时间存在偏差的情况，能够消除稳态误差，但易产生超调和振荡。

微分控制：控制器输出与误差的微分成正比，适用于快速响应和减小超调的情况，但容易受到噪声的干扰。

在实际应用中，通常将这些控制规律组合成PID控制器，对控制对象进行综合控制。

所谓控制规律是指控制器的输出信号与控制误差之间的关系_概述说明

所谓控制规律是指控制器的输出信号与控制误差之间的关系概述说明1. 引言1.1 概述控制规律是指控制器的输出信号与控制误差之间的关系。

在自动控制系统中，为了实现对被控对象的精确调节和稳定性能，需要设计合适的控制规律来驱动控制器输出，并使其与期望值或参考输入信号相匹配。

1.2 文章结构本文将从引言、控制规律和控制器、常见控制规律及其特点、控制误差的衡量与分析方法以及结论等方面进行阐述。

通过对这些内容的介绍和分析，旨在加深对控制规律概念和原理的理解，提供一些常见的应用案例，并进一步讨论如何评价和改善系统中存在的误差问题。

1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解和认识控制规律及其与控制器之间的关系。

同时，通过对常见控制规律和误差分析方法的介绍，读者可以更好地应用这些知识来解决实际工程中遇到的问题，并提高自动化系统的调节性能和稳定性。

以上为文章“1. 引言”部分内容，请根据需要进行修改和完善。

2. 控制规律和控制器2.1 控制规律的定义与作用控制规律是指控制器根据控制误差的大小和变化率来生成输出信号的方式。

它决定了在给定输入条件下,控制器如何调整系统的参数以实现所需的响应。

控制规律起到桥梁作用，将感知到的系统偏差转化为相应的输出信号，并帮助系统迅速、准确地达到预期目标。

2.2 控制器的概念和功能控制器是一个重要的组件，通过根据传感器反馈信息识别和测量系统误差，并计算出相应的调整量。

它可以被视为一个自动调节装置，不断监控和修改系统参数，以保持系统稳定性并满足性能要求。

常见的控制器包括比例（P）控制器、积分（I）控制器和比例-积分（PI）控制器。

比例控制器根据偏差大小直接产生输出信号，适用于简单且线性度较好的系统。

积分控制器对累积偏差进行补偿，可以消除稳态误差，并改善系统响应速度。

比例-积分控制器是比例和积分控制器的结合，综合考虑了稳态误差和响应速度两个方面。

2.3 控制误差与输出信号关系的意义控制误差是指实际输出值与期望输出值之间的差异。

基本控制规律及其对系统过度过程的影响

概论
分
类
根据使用能源的不同 , 单元组合仪表主要分为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。单元组合仪表一般可以分为七大类单元。变送单元(B)
显示单元(X) 给定单元(G) 辅助单元(F) 在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。
控制单元(T)
计算单元(J) 转换单元(Z)
概论
基本控制规律及其对系统过度过程的影响
说明当温度变化全量程的 40% 时 , 控制器的输出从 0mA 变化到10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化ΔP是成比例的。但是当温度变化超过全量程的 40% 时 ( 在上例中即温度变化超过 40℃时 ) , 控制器的输出就不能再跟着变化了。这是因为控制器的输出最多只能变化100%。所以, 比例度实际上就是使控制器输出变化全范围时,输入偏差改变量占满量程的百分数。
基本控制规律及其对系统过度过程的影响
控制器的基本控制规律位式控制（其中以双位控制比较常用）、
比例控制（ P ）、积分控制（ I ）、微分控制（ D ）、比例积分（ PI）、比例微分（ PD）、比例积分微分（PID）。
基本控制规律及其对系统过度过程的影响
例如：设反应温度为85℃，反应过程是轻微放热的，还需从外界补充一些热量。
所以，对于具有比例控制的控制器
b p e K P e a
（4-3）
基本控制规律及其对系统过度过程的影响
2、比例度及其对控制过程的影响 1.比例度比例度是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。
e p x x / p p 100% max min max min
缺点：存在余差结论
若对象的滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大些以保证稳定。

4控制器的控制律

控制器参数
= , = , =
=

∆
0
பைடு நூலகம்
被控过程

干扰
阶跃
变化
ℎ
f1:增加进水旁路
ℎ0
ℎ
ℎ0
1 0

稳态误差与成反比
0 1

f2
出
水
阀
门
开
大

仿真验证
比例控制的静态误差——干扰f1扰动
静态关系

=−

=

1()
2
0
0
1/
∆
PID控制律——P

∆

控制器输出调节量与偏差成比例∆ = ，控制器传递函数
比例控制的动态性能分析

∆
0

′ ()

单容过程
双容过程
三容过程
= ′ ()
滞后单容过程
=
比例控制的动态性能
自衡单融水槽

回
差
二
位
控
制
单容滞后对象( = 1)
∆
PID控制律——P

∆

控制器输出调节量与偏差成比例∆ = ，控制器传递函数
有差控制：控制调节量以偏差的存在为前提

∆
0

被控过程

=
阶跃输入下控制自衡对象有常值偏差
设定值
阶跃
变化
干扰
阶跃
变化
设定值
阶跃
变化
ℎ
自衡单容水箱稳态模型

单容过程
控制仿真