第一篇-第二章.复习课程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）调节器正反作用的定义 正作用：e*↑ (e↓) →u↑，即KC为负 反作用： e * ↑ (e↓) →u↓，即KC为正
控制器（调节器）
给定值r e PID u 广Βιβλιοθήκη Baidu被控对象 被调量y
设置正反作用的目的：使控制系统构成负反馈系统
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
第一篇-第二章.
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.2 比例控制（P控制）和积分控制（I控制）
2.2.1. 比例控制规律（P调节，Proportional Control） （1）比例带 （2）比例带对控制过程的影响 （3）比例控制的特点
实际PID的传递函数为： 实际微分
GC(s)U E((ss))
KC1T1Is
TDs
TD KD
s1
KC：比例系数，反映 比例作用的大小
TI：积分时间，反映 比例作用和积分作用
并联实现
之间的相对关系
TD：微分时间，反映
U(s) GC(s) E(s)
KC(1T1Is)
TDs1
TD KD
s1
统计表明生产过程80%的控制可以用PID控制器构成单 回路反馈控制系统进行控制（简单控制系统）。
PID控制是比例积分微分（Proportional Integral Derivative ，Proportional-Integrate-Differential）控制的简 称,是一种负反馈控制。即控制器与广义被控对象构成的系统 为闭环负反馈系统。其作用是对输入偏差进行调节，从而缓 解系统的不平衡，使系统输出稳定。
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
2.基本PID控制算法
理想PID控制算法对应的调节器输出为：
u (t) u P (t) u I(t) u D (t)
d e(t)
K P e(t)K I e(t)d tK D d t
理想PID
KCe(t)T 1I e(t)dtTDde d(tt)
r
e -
PPIIDD
u
G
0
(
s
G) (s)K=K0 ee-sτ s TT0 ss+11
y
e=r-y↑ →e*=y-r↓ y↓
Kc为负 正作用
对象K0为负 →控制器作用应使u↓
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
确定调节器正反作用的步骤： 1）根据工艺安全性的要求，确定控制阀的作用方式，
微分作用和比例作用 之间的相对关系 KD：微分增益，一般 般取5～10
串联实现
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
3．PID调节的优点
♠原理简单（使用和实现方便）
♠适应性强（应用面广）
♠鲁棒性强（对过程变化不敏感）
4．调节器偏差的定义
r
eu
PID
（1）仪表制造业偏差的规定： -
控制器 给定值r e PID u
控制器包括求偏
差和PID运算 广义被控对象 被调量y
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
1.基本控制算法
1）比例（Proportional）控制作用：控制作用u与偏差e成比
例，也称P作用，即 uP(t)KPe(t)
式中Kp称为比例增益（proportional gain）
理想PID算法传递函数为：GC(s)U E((ss))KC1T 1 IsTDs
式中KC称为比例增益，TI称为积分时间（integral time ），
TD称为微分时间（ derivative time）
参数物理意义为：
TI
KC KI
,
TDK KC D
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
2）积分（Integral）控制作用：控制作用u与偏差e对时间
的积分成比例，也称I作用，即 uI(t)KI e(t)dt
式中KI称为积分增益（integral gain）
3）微分(Derivative)控制作用：控制作用u与偏差e对时间
的导数成比例，也称D作用，即
de(t) uD(t)KD dt
式中KD称为微分增益（derivative gain）
y
广义被 控对象
调节器偏差=测量值—给定值，即
e(t)y(t)r(t)
（2）控制系统偏差的定义：
e(t)r(t)y(t)
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
5.调节器正反作用
（1）控制规律与环节的正反作用 ♠ 常用控制一般都采用PID控制，通过适当设置调节 比例带δ、积分时间常数TI和微分时间常数TD等则 可以实现多种控制规律。
（2）调节器正反作用的设置 设置的目的：保证控制系统构成负反馈系统 负反馈准则：控制系统的开环总增益为正 开环总增益：各环节的增益之积 环节增益为正：环节的输入增加时，输出也增加
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
6．正反作用的判断方法: 例1：过热蒸汽温度控制系统
（4）KC变化对系统控制性能指标的影响
2.2.2 积分控制规律（I调节，Integral Control ) （1）调节过程 （2）积分调节的特点 （3）TI变化对系统控制性能指标的影响 （4）与P调节比较
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.3 比例积分控制和比例积分微分控制
2.3.1 PI控制 1. PI控制的动作规律 2. PI控制过程
2.3.2 积分饱和现象与抗积分饱和 2.3.3 PD控制
1. D控制 2. PD控制规律 3. PD控制特点 2.3.4 PID控制规律及特点
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.1 基本概念
♠ 实际控制系统的每个环节都有正反作用规律：
测量环节：间接指标与直接指标反向对应；
控制环节：可以用被测参数减去设定值，也 可以用设定值减去被测参数；
执行环节：控制信号加大执行结果可加大 （如气开阀）或减少（如气关阀） 。
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
控制器（调节器）
给定值r e PID u 广Βιβλιοθήκη Baidu被控对象 被调量y
设置正反作用的目的：使控制系统构成负反馈系统
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
第一篇-第二章.
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.2 比例控制（P控制）和积分控制（I控制）
2.2.1. 比例控制规律（P调节，Proportional Control） （1）比例带 （2）比例带对控制过程的影响 （3）比例控制的特点
实际PID的传递函数为： 实际微分
GC(s)U E((ss))
KC1T1Is
TDs
TD KD
s1
KC：比例系数，反映 比例作用的大小
TI：积分时间，反映 比例作用和积分作用
并联实现
之间的相对关系
TD：微分时间，反映
U(s) GC(s) E(s)
KC(1T1Is)
TDs1
TD KD
s1
统计表明生产过程80%的控制可以用PID控制器构成单 回路反馈控制系统进行控制（简单控制系统）。
PID控制是比例积分微分（Proportional Integral Derivative ，Proportional-Integrate-Differential）控制的简 称,是一种负反馈控制。即控制器与广义被控对象构成的系统 为闭环负反馈系统。其作用是对输入偏差进行调节，从而缓 解系统的不平衡，使系统输出稳定。
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
2.基本PID控制算法
理想PID控制算法对应的调节器输出为：
u (t) u P (t) u I(t) u D (t)
d e(t)
K P e(t)K I e(t)d tK D d t
理想PID
KCe(t)T 1I e(t)dtTDde d(tt)
r
e -
PPIIDD
u
G
0
(
s
G) (s)K=K0 ee-sτ s TT0 ss+11
y
e=r-y↑ →e*=y-r↓ y↓
Kc为负 正作用
对象K0为负 →控制器作用应使u↓
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
确定调节器正反作用的步骤： 1）根据工艺安全性的要求，确定控制阀的作用方式，
微分作用和比例作用 之间的相对关系 KD：微分增益，一般 般取5～10
串联实现
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
3．PID调节的优点
♠原理简单（使用和实现方便）
♠适应性强（应用面广）
♠鲁棒性强（对过程变化不敏感）
4．调节器偏差的定义
r
eu
PID
（1）仪表制造业偏差的规定： -
控制器 给定值r e PID u
控制器包括求偏
差和PID运算 广义被控对象 被调量y
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
1.基本控制算法
1）比例（Proportional）控制作用：控制作用u与偏差e成比
例，也称P作用，即 uP(t)KPe(t)
式中Kp称为比例增益（proportional gain）
理想PID算法传递函数为：GC(s)U E((ss))KC1T 1 IsTDs
式中KC称为比例增益，TI称为积分时间（integral time ），
TD称为微分时间（ derivative time）
参数物理意义为：
TI
KC KI
,
TDK KC D
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
2）积分（Integral）控制作用：控制作用u与偏差e对时间
的积分成比例，也称I作用，即 uI(t)KI e(t)dt
式中KI称为积分增益（integral gain）
3）微分(Derivative)控制作用：控制作用u与偏差e对时间
的导数成比例，也称D作用，即
de(t) uD(t)KD dt
式中KD称为微分增益（derivative gain）
y
广义被 控对象
调节器偏差=测量值—给定值，即
e(t)y(t)r(t)
（2）控制系统偏差的定义：
e(t)r(t)y(t)
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
5.调节器正反作用
（1）控制规律与环节的正反作用 ♠ 常用控制一般都采用PID控制，通过适当设置调节 比例带δ、积分时间常数TI和微分时间常数TD等则 可以实现多种控制规律。
（2）调节器正反作用的设置 设置的目的：保证控制系统构成负反馈系统 负反馈准则：控制系统的开环总增益为正 开环总增益：各环节的增益之积 环节增益为正：环节的输入增加时，输出也增加
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
6．正反作用的判断方法: 例1：过热蒸汽温度控制系统
（4）KC变化对系统控制性能指标的影响
2.2.2 积分控制规律（I调节，Integral Control ) （1）调节过程 （2）积分调节的特点 （3）TI变化对系统控制性能指标的影响 （4）与P调节比较
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.3 比例积分控制和比例积分微分控制
2.3.1 PI控制 1. PI控制的动作规律 2. PI控制过程
2.3.2 积分饱和现象与抗积分饱和 2.3.3 PD控制
1. D控制 2. PD控制规律 3. PD控制特点 2.3.4 PID控制规律及特点
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程
§2.1 基本概念
♠ 实际控制系统的每个环节都有正反作用规律：
测量环节：间接指标与直接指标反向对应；
控制环节：可以用被测参数减去设定值，也 可以用设定值减去被测参数；
执行环节：控制信号加大执行结果可加大 （如气开阀）或减少（如气关阀） 。
过程控制(process control）第二章 比例积分微分控制及其调节过程