模拟式控制器

+
EXIT
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3.1 .1 基本调节作用
调节器的控制规律中最基本的调节作用是比例、积分和微分 作用 , 它们各有其独特的作用，下面分别讨论。
（1）比例作用（简称P作用）
比例作用的动态方程为：
KPe KP r y
式中：e ——被调量偏差，调节器的输入信号；
μ——调节机构的位置，调节器的输出信号；
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1、变送器
变送器将各种被测参数如温度、压力、流量、液位等物 理量转换为0～10mA或4～20mA的直流标准信号，并传送到 各指示、调节装置，以实现对生产过程的自动检测和控制。
输入信号 输入转换
T、p、h
Ui Uc
+
－
Uf
放大器 反馈
输出信号 0～10mA
变送器原理方框图
EXIT
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2、执行器
KP ——比例作用的比例系数。
WP s 传递e函数ss为： KP
EXIT
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e
Δe0
o
t
μ
1
e0
o
t
特点：（1）比例作用无惯性、无迟延、动作快,而且调 节动作方向正确。因此,比例作用在控制系统中是促使控制
过程稳定的因素。
（2）输出量μ与输入量e之间有一一对应的关系，调节 结果被调量最终有稳定(静态)偏差,称为有差调节。
第3章 模拟式控制器
知识目标
了解控制器的种类及发展 理解比例、微分、积分三种基本控制规律的特点 掌握工程常用控制规律的特点及应用场合 了解DDZ-Ⅲ型控制器的主要功能 掌握DDZ-Ⅲ型基型控制器的构成原理 理解DDZ-Ⅲ型基型控制器的实现电路
技能目标
能够应用所学知识正确使用控制器 能够对控制器进行正确的调校 能够在三种运行方式下操作控制器并进行手动/自动切换
VT
W0* (s)
Vm
广义对象
单回路控制系统等效方框图 若试验得到的被控对象动态特性包括了测量变送器的动态特
性，则广义对象的传递函数为：
W0 s W0 s Wm s
此时等效调节器的传递函数为：
WT s WT sWZ sW s
EXIT
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则，单回路等效图为
r +
e WT* (s)
EXIT
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第3章 模拟式控制器
3.1 控制器的控制规律 3.2 DDZ-Ⅲ型控制器 3.3 基型控制器的运行方式 3.4 基型控制器的操作
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3.1 控制器的控制规律
概述
1、控制器的运算规律 概念: y=f(ε) 2、偏差的概念：ε=xi-xs 定值系统：Δxi=Δε 3、控制器的正、反作用：
W0 (s)
被控对象
Vm
Wm (s)
测量变送器
单回路控制系统原理方框图
为了便于系统分析，将测量变送器、执行器、阀门、被控对
象作为一个整体看待，该整体称为“广义对象”。这样上图所示
的单回路控制系统就由调节器和广义对象两部分组成，其等效原
理方框图如下EXI图T 所示：
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r
e
+-
WT (s)
调节器
λ(扰动)
xi↑→ε↑→y↑;ε＞0, Δy＞0→正作用 反之亦然。 4、控制器的基本运算规律：双位、P、I、D规律 控制器的组合运算规律： P I 、P D、 PID规律
EXIT
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一、 单回路控制系统的组成
f (内扰)
r +
e -
WT (s) VT WZ (s) μ Wμ (s)
调节器
执行器
λ (外扰) y
位置变送器 执行机构
机 械 减 速 器
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伺服放大器作用：综合输入信号和反馈信号，并将该结果 信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
伺服电机：是执行机构的动力部分
减速器 ：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩
系数极性相乘必须为负值（构成负反馈的条件）。
EXIT
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单回路系统注意事项：
1、被调量的选择 2、控制量（调节量）的选择
3、控制通道和扰动通道 4、影响控制系统控制质量的主要因素：控制器和对象特性。
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控制系统组成：
调节单元
执行单元
显示单元
调节量 被控对象
给定单元
变送单元 被调量
EXIT
正作用调节器:当系统的测量值减小给定值增加时，其输出 增加;
反作用调节器:当系统的测量值减小给定值增加时，其输出 减小。
确定调节器正、反作用的次序一般为：首先根据生产过程安 全等原则确定调节阀的形式、测量变送单元的正反特性，然后
确定被控对象的正反特性，最后确定调节器的正反作用。 确定调节器正、反作用的原则：组成系统的各环节静态放大
执行器接受调节器的输出信号或手动操作信号，并将其转换 成调节机构(阀门、风门或挡板)动作的位移信号，从而改变被调 量的大小。执行器（气动、电动、液动均可视为比例型。）电动 执行器通常由伺服放大器和执行机构两部分构成，如下图所示：
操作转换器
Ii If
伺服放大器 伺服放大器
手动 自动
伺服 电动机
电流表
EXIT
EXIT
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二、调节器的控制规律
调节器根据被调量y与给定值r之间的偏差e（输入量）,
输出调节机构控制信号（输出量）,从而引起调节机构位置μ
的变化，使被调量最终等于给定值。调节器的输出量与输入
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量之间的动态关系, 称作调节器的控制规律。调节器和被控对
象组成的一个闭合控制回路如λ下图所示：
r
e 调节器 μ 被控对象 y
位置变送器：根据差动变压器的工作原理，利用输出轴 的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产生反馈信号和
位置信号。
EXIT
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三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器
电动执行器
液动执行器
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
简单 中 中
较复杂 大 狭
简单 防火防爆
-
等效调节器
λ(扰动)
W0* (s)
Vm
广义对象
确定广义对象与等效调节器的原则：阶跃输入与响应
输出之间的所有环节的串联视为广义对象。剩下所有环节 的串联称为等效调节器。
EXIT
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调节器的正反作用
调节器有正作用和反作用，单回路控制系统中调节器的正 反作用方式选择的目的是使闭环系统在信号关系上形成负反馈。
较小 低
复杂 小 小
简单 小 宽
复杂 隔爆型才防火防爆
较大 高
EXIT
简单 大 大
复杂 小 狭
简单 要注意火花
较大 高
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3、调节器
典型的调节组件SAMA图如下图所示：
测量值
给定值
Δ
K∫
T
主要功能： ➢求测量值PV与给定值SP的偏差
➢对偏差进行比例积分运算 ➢ 手、自动切换功能 ➢ 输出信号限幅功能