工业控制调节器

图4.33 专家自整定调节器构成框图
图4.34 设定值变化或负荷扰动下输出响应曲线类型
• 2)控制目标
• 3)整定规则
图4.35 参数整定规则程序框图
• 4)推理机构 • （2）整定过程 • 1）启动处理 • 2）在线自整定 • 3）相关计算 • ①过程响应时间TR计算 • ②估算准确度MR
图4.27 模拟量输出通道设计方案 (a)高精度多通道廉价的模出通道;(b)可靠性高且设计简单的模出通道
• (2)一种带手操的模出通道设计
图4.28 一种带手操电路的模出通道设计
• 1）可逆计数器4516
图 4.29 4516引脚及真值表
图4.30 由卡诺图设计逻辑控制电路
• 2）逻辑控制电路
图4.9
测量值微分先行调节器示意图
图4.10 并联式PID运算电路框图
• 3)并联与串并联混合式调节器
• (2)数字调节器实现方法 • 1)模拟化设计方法 • ①标准微分方程的离散化
图4.11 串并联混合式PID运算电路图
• ②传递函数离散化
• • • •
2)数字化设计方法 4.3 模拟调节器 4.3.1 基型PID调节器 DDZ—Ⅲ调节器的基本性能指标：
• • • •
4.4.4 可编程序调节器 (1)基本功能 (2)可编程序调节器组态方法 1）组态字方式
图4.31 组态字方式的用户ROM区结构
• • • • •
组态字的特点： ①简单易实现、可靠。 ②运算周期较长。 ③用户组态的灵活性较差。 2)模块代码方式
图4.32 模块代码方式组态
第4章 调 节 器
• 4.1 概 述 • 调节器是控制系统中的大脑和指挥中心， 如图4.1所示。在自动控制系统中，由于扰 动的作用，被控量X偏离设定值XR，生偏差 ΔX，即
图4.1 控制系统框图
• 4.2 PID控制规律及实现方法 • 4.2.1 常规PID控制规律
• 常见的控制规律表达方法有：
• 时间特性 观察输入信号变化时，控制规 律的瞬时响应过程。 • 微分方程与传递函数 控制规律的精确数 学表达。 • 频率特性 观察输入信号在频率发生变化 时，控制规律的响应规律。 • 差分方程 微分方程或传递函数的离散化 算法，用于计算机软件编程。 • （1）比例调节器（P） •
• •
图4.6 PID调节器理想与实际的对数幅频特性
• 4.2.2 控制规律的实现方法 • （1）模拟调节器实现方法
图4.7 一个RC电路实现控制规律示例
• 1）串联式PID调节器
图4.8 串联式PID运算电路
• PID运算电路总的传递函数为：
•
• 它们之间的关系为： • • • • • 2）微分先行调节器
图4.36 专家自整定PID控制程序流程框图
• （2）工作原理
图4.12 PID调节器组成框图
• （3）电路分析与设计特点
• 1）输入电路——偏差输入电平移动电路
图4.13 调节器的输入பைடு நூலகம்路
图4.14 PD电路与D作用开关
• 2）PD电路——微分作用的投入与切除是无 扰的
• 3）PI电路——手动操作与切换问题
图4.15 PI电路与手操电路
图4.20 积分饱和问题
• （2）抗积分饱和措施 • 抗积分饱和的措施是应用某种方法自动地 监视着积分环节的输出，当输出达到限幅 值时：
• ①限制电容上的电压Vc。
• ②取消积分作用，转换成比例作用。
• ③使输入信号为零或反向。
• (3)电路举例
图4.21 偏差反馈型积分限幅电路
• 4.4 数字调节器和可编程序调节器 • 4.4.1 概述 • （1）硬件结构
图4.22 直接数字控制系统构成图
• (2)软件构成
图4.23 数字调节器监控程序框图
• 4.4.2 模拟量输入通道 • (1)高精度的多路数据输入通道
图4.24 多路多信号制高精度模拟量输入通道
• (2)同步通道
图4.25 实时性较强的模入通道
图4.26
高抗干扰模入通道原理示意图
• (3)高抗干扰通道 • 4.4.3 模拟量输出通道与手操电路 • （1）一个简单的模出通道
• (3)比例微分调节器（PD）
图4.5 PD调节器的时间特性和对数幅频特性 (a)理想的PD作用阶跃响应；(b)实际的PD作用阶跃响应；(c)PD调节器的对数幅频特性
• PD调节器的微分方程：
• 理想的PD调节器传递函数：
• 实际的PD调节器传递函数：
• (4)比例积分微分调节器（PID）
图4.16 保持电路
• 4）输出电路——负载可变的恒流电路
• 5）指示电路——简单实用，温度性能好
图4.17 调节器的输出电路
• （4）DDZ—Ⅲ调节器特性分析 • 1）调节器的传递函数
图4.18 指示电路
• 2)误差分析
图4.19 全刻度指示调节器原理图
• 4.3.2 积分饱和问题 • （1）积分饱和及其带来的危害
图4.2 比例调节器特性
(a)阶跃响应特性；(b)对数幅频特性
• （2）比例积分调节器（PI） • PI调节器的微分方程：
• 理想PI调节器传递函数：
• 实际的PI调节器传递函数：
图4.3
比例调节器I/O关系
图4.4 PI调节器的时间特性和对数幅频特性 (a)比例积分作用的阶跃响应；(b)理想与实际PI调节器阶跃响应； (c)PI调节器的对数幅频特性
• 模块代码的特点： • ①组态灵活。 • ②图形化组态与传统的控制系统设计极相似。
• 4.5 PID参数自整定调节器 • 4.5.1 概述 • 4.5.2 继电器振荡PID参数自动整定技术
• 4.5.3 专家智能型自整定PID调节器的设计 方法 • (1)自整定专家系统 • 1)响应曲线