过程控制第8章_

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pmax , e 0(或e 0) p pmin , e 0或e 0
理想双位控制特性
双位控制示例
第二节 调节器的调节规律
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。
概述
基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
双位控制 比例控制 积分控制 微分控制
模拟式控制器
基本构成原理及部件 DDZ-Ⅱ型电动控制器
内容提要
数字式控制器
数字式控制器的主要特点 数字是控制器的基本构成 KMM型可编程序调节器
可编程序控制器
概论 可编程序控制器的基本组成 可编程序控制器的编程语言 OMRON C 系列 PLC 应用实例
第一节 电动控制仪表概述
控制仪表经历三个发展阶段
基地式控制仪表 单元组合式仪表中的控制单元 以微处理器为基元的控制装置
第二节 调节器的调节规律
控制器的控制规律是指
控制器的输出信号与输入信号之间的关系。

p f e f z x
在研究控制器的控制规律时 经常是假定控制器的输入信号 e 是一个阶跃信号, 然后来研究控制器的输出信号p随时间的变化规律。
第二节 调节器的调节规律
比例微分控制规律 比例积分控制规律
de p K P e TD dt
1 de p KP e edt T D T dt I
比例微分控制器特性
微分时间对过渡过程的影 响
三作用控制器特性
第三节 模拟式调节器
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
作用
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。
调节器基本构成
2.放大器 是一个稳态增益很大的比例环节。 3.反馈环节
作用 通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。
实际的双位控制特性
具有中间区的双位控制过程
第二节 调节器的调节规律
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。
第二节 调节器的调节规律
二、比例控制
在双位控制系统中,被控变量不可避免地会产生持续的 等幅振荡过程,为了避免这种情况,应该使控制阀的开度 与被控变量的偏差成比例,根据偏差的大小,控制阀可以 处于不同的位置,这样就有可能获得与对象负荷相适应的 操纵变量,从而使被控变量趋于稳定,达到平衡状态。
第二节 调节器的调节规律
如左图,根据相似三角形原理
a p a , 或p e b e b
对于具有比例控制的控制器
简单的比例控制系统示意图
p K Pe
比例控制的放大倍数KP是一个重要的系数, 它决定了比例控制作用的强弱。
第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
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。
p K I edt
当输入偏差是常数A时 p K I Adt K I At
积分控制器特性
结 论 当有偏差存在时,输出信号将随时间增长(某一值上,因 而用积分控制器组成控制系统可以达到无余差。
第二节 调节器的调节规律
把比例与积分组合起来,这样控制 既及时,又能消除余差。 比例积分控制规律可用下式表示
第二节 调节器的调节规律
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 )及 它们的组合形式,如比例积分控制( PI )、比例 微分控制(PD)和比例积分微分控制(PID)。
第二节 调节器的调节规律
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
第二节 调节器的调节规律
优点:反应快,控制及时
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。
第二节 调节器的调节规律
三、积分控制 当对控制质量有更高要求时,就需要在比例控制的 基础上,再加上能消除余差的积分控制作用。 积分控制作用的输出变化量p与输 入偏差e的积分成正比,即
e p / 100% xmax xmin pmax pmin
(5-5)
比例度示意图
第二节 调节器的调节规律

1 pmax pmin 100% K P xmax xmin
结论
比例度δ与放大倍数KP成反比。
控制器的比例度δ越小,它的放大倍数KP就越大, 它将偏差(控制器输入)放大的能力越强,反之亦 然。
p K P e K I edt


比例积分控制器特性

1 p KP e edt T I
若偏差是幅值为A的阶跃干扰
p KP A KP At T1
积分时间对过渡过程的影响
第二节 调节器的调节规律
比例积分控制器对于多数系统都可采用,比例度和积分 时间两个参数均可调整。 当对象滞后很大时,可能控制时间较长、最大偏差也 较大; 负荷变化过于剧烈时,由于积分动作缓慢,使控制作 用不及时,此时可增加微分作用。
第二节 调节器的调节规律
四、微分控制
在自动控制时,控制器具有微 分控制规律 de
p TD
dt
优点 具有超前控制功能。 缺点
理想微分控制器特性
它的输出不能反映偏差的大小,假如偏差固定,即使数 值很大,微分作用也没有输出,因而控制结果不能消除 偏差,所以不能单独使用这种控制器,它常与比例或比 例积分组合构成比例微分或三作用控制器。
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