调节器及调节作用规律
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给定弹簧：调整的是压力开 关的下限值 幅差调整旋钮：调整幅差（ 上限值）
YT-1226型压力调节器
§1-3-1双位作用规律
PL
调幅旋钮标记 有10个格的刻 度档：
P=0.07+ (0.25-0.07) *X/10
YT-1226型压力调节器
§1-3-2 比例作用规律
r(t)
e(t)
+-
P
p(t)
b(t)
§1-3-2 比例作用规律
2、比例带δ（或 PB）：是指调节器的相对输入量与相对输出 量之比的百分数.
R为量程系数，在单元组合仪表中，R=1，则PB=1/K×100%。 例：
当控制器的输出作100%（全行程，如阀开--关）变化时， 其输入量变化（数值上等于被控量的变化）的百分数。
§1-3-2 比例作用规律
3、微分作用（D）：控制器的微分作用是指其输出与输入 的微分，即偏差变化速度成比例。
Sd为微分系数
实际微分作用的输出特性
§ 1-3-3 比例微分作用规律
微分作用特点： 1、微分作用的输出与偏差的绝对值没有关系 2、根据偏差变化速度，超前控制，抵制偏差：
a) 偏差出现开始，控制作用较强 b) 当偏差值变化缓慢时，微分控制作用微弱 c) 偏差为常数时，微分控制器没有输出 3、微分控制无法消除偏差，只能作为一种辅助控制作用。 4、常用于控制对象惯性大，时延较明显的对象。
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
§1-3-2 比例作用规律
1、比例作用规律（P）：控制器的输出变化量与输入（偏差
）
变化量成比例。
K—比例系数
0
t
比例作用强
比例作用弱
0
t
§1-3-2 比例作用规律
例2：浮子式水位比例控制系统
Δμ
调节阀 进水
a
b
杠杆 支点
Δh
浮子杆
浮子 h
§1-3-2 比例作用规律
总结 1、比例作用规律实现简单，控制作用及时，是其它
控制规律（双位除外）的基础； 2、比例作用强弱取决于比例带或比例系数，比例带
大比例作用弱，比例系数大比例作用强； 3、比例作用控制导致系统存在静态偏差，比例作用
强，静态偏差小，但无法避免。
§ 1-3-3 比例微分作用规律
比例带越小，比例作用越强；比例带越大，比例 作用越弱。
控制对象惯性大的控制系统，可使比例带小一点 ，如温度、粘度等控制系统，其控制对象惯性比 较大，可选定PB = 50％左右。反之，对于控制 对象惯性小的控制系统，比例带可适当选定大一 点，如液位控制系统，其控制对象惯性都比较小 ，可选定PB = 70％～80％。
上下限值区间的幅度太小有什么样的结果 ？
1-浮子室 2-浮子 3-调节板框架 4-枢轴 5-上、下限销钉 6、12-同极性永久磁铁；7-静触点 8-开关箱 9-转轴 10-转杆 11-动触点
§1-3-1双位作用规律
例2：双位式压力调节器
根据测量压力的上限值 和下限值输出不同的开 关量信号，如： • 锅炉蒸汽压力 • 日用淡水压力 • 空气瓶压力等
正作用式
随着测量值的增 加，调节器的输 出也增加
反作用式
随着测量值的增 加，调节器的输 出减小
引言
调节器研究的两个方面：
1. 作用规律：p(t)=f(e(t))，即传递函数的结构。 也称控制规律或调节规律。
2. 作用强度：每一种控制规律的控制强度。反映 在传递函数中，如比例系数、积分时间、微分 时间。
K为负数—负作用（作用方式）
§1-3-2 比例作用规律
如何调整比例带（比例系数）？ 改变反馈力臂的长度，来调整比例系数（K比例带PB），
实物上通过比例带旋钮可以左右移动反馈波纹管的位置来实 现。
左移→ l3增长→负反馈增强→ K减小→ PB增大→比例作用减弱；反之。
实际在调节器的工作过程中，杠杆上还会产生一些附加力 矩，如喷嘴气流产生的反作用力矩、各个弹性部件产生的 变形力矩等。但由于附加力矩很小，只要K足够大，这些可 以忽略不计，因此未予考虑
§1-3-1双位作用规律
被控量在设定的上限和下限之间变化，调节器的输出只有两 个状态（0或1）。
例1 浮子式锅炉水位的双位控制系统 被控量输出曲线
被控量
开 执行机构
关
动作范围
水位与电动机通断之间的关系图
双位作用规律
§1-3-1双位作用规律
例1： 浮子式辅锅炉水位双位调节器
如何调整水位的上下限值？
§ 1-3-3 比例微分作用规律
比例微分作用（PD）：在比例作用的基础上加入微分作 用而得到的一种作用规律
称为微分时间，K为比例系数 比例作用为主，决定调节器的最终输出变化量 微分作用只起超前控制的辅助作用。
§1-3-3 比例微分作用规律
（a）若输入为阶跃信号：（不要求掌握）
在调节器上都设有比例带调整旋钮，用来设定比 例带，一般在5％～300％之内。
§1-3-2 比例作用规律
例3： 气动比例调节器
喷嘴挡板
反馈波纹管
杠杆
设定 气源
弹簧
放大器
Байду номын сангаас支点
测量值
输出
测量波纹管
§1-3-2 比例作用规律
假设给定值没有变化，即M设=0 ，则：
F为波纹管的截面积，两者一般相等
l为力臂，一般固定不变
水柜
出水
施加外部扰动
§1-3-2 比例作用规律
如何改变比例系数？
为什会存在静态偏差？ 控制器的输出依赖于偏差的存在而存在。假设无偏差，则 阀的开度恢复平衡前的状态，平衡被打破。
静态偏差与比例系数的关系 K越大，稳态时静态偏差越小，反之亦然。
适用场合 比例调节器广泛应用于对被控量稳态精度要求不是很高的 场合
调节器及调节作用规律
2020年4月20日星期一
引言
r(t)
+-
e(t) 调节器
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
引言
– 系统为偏差驱动 – 调节器的输入是被控量的偏差值 – 调节器的输出是控制量 – 可看作一个对象或环节 – 调节器的作用规律：
引言
两种类型 调节器
主要内容
§1-3-1 位式调节器 §1-3-2比例调节器 §1-3-3比例微分调节器 §1-3-4比例积分调节器 §1-3-5比例积分微分调节器
§1-3-1双位作用规律
r(t)
e(t) +-
双位
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
§1-3-1双位作用规律
被控量在设定的上限和下限之间变化，调节器的输出只有两 个状态（0或1）。
YT-1226型压力调节器
§1-3-1双位作用规律
PL
调幅旋钮标记 有10个格的刻 度档：
P=0.07+ (0.25-0.07) *X/10
YT-1226型压力调节器
§1-3-2 比例作用规律
r(t)
e(t)
+-
P
p(t)
b(t)
§1-3-2 比例作用规律
2、比例带δ（或 PB）：是指调节器的相对输入量与相对输出 量之比的百分数.
R为量程系数，在单元组合仪表中，R=1，则PB=1/K×100%。 例：
当控制器的输出作100%（全行程，如阀开--关）变化时， 其输入量变化（数值上等于被控量的变化）的百分数。
§1-3-2 比例作用规律
3、微分作用（D）：控制器的微分作用是指其输出与输入 的微分，即偏差变化速度成比例。
Sd为微分系数
实际微分作用的输出特性
§ 1-3-3 比例微分作用规律
微分作用特点： 1、微分作用的输出与偏差的绝对值没有关系 2、根据偏差变化速度，超前控制，抵制偏差：
a) 偏差出现开始，控制作用较强 b) 当偏差值变化缓慢时，微分控制作用微弱 c) 偏差为常数时，微分控制器没有输出 3、微分控制无法消除偏差，只能作为一种辅助控制作用。 4、常用于控制对象惯性大，时延较明显的对象。
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
§1-3-2 比例作用规律
1、比例作用规律（P）：控制器的输出变化量与输入（偏差
）
变化量成比例。
K—比例系数
0
t
比例作用强
比例作用弱
0
t
§1-3-2 比例作用规律
例2：浮子式水位比例控制系统
Δμ
调节阀 进水
a
b
杠杆 支点
Δh
浮子杆
浮子 h
§1-3-2 比例作用规律
总结 1、比例作用规律实现简单，控制作用及时，是其它
控制规律（双位除外）的基础； 2、比例作用强弱取决于比例带或比例系数，比例带
大比例作用弱，比例系数大比例作用强； 3、比例作用控制导致系统存在静态偏差，比例作用
强，静态偏差小，但无法避免。
§ 1-3-3 比例微分作用规律
比例带越小，比例作用越强；比例带越大，比例 作用越弱。
控制对象惯性大的控制系统，可使比例带小一点 ，如温度、粘度等控制系统，其控制对象惯性比 较大，可选定PB = 50％左右。反之，对于控制 对象惯性小的控制系统，比例带可适当选定大一 点，如液位控制系统，其控制对象惯性都比较小 ，可选定PB = 70％～80％。
上下限值区间的幅度太小有什么样的结果 ？
1-浮子室 2-浮子 3-调节板框架 4-枢轴 5-上、下限销钉 6、12-同极性永久磁铁；7-静触点 8-开关箱 9-转轴 10-转杆 11-动触点
§1-3-1双位作用规律
例2：双位式压力调节器
根据测量压力的上限值 和下限值输出不同的开 关量信号，如： • 锅炉蒸汽压力 • 日用淡水压力 • 空气瓶压力等
正作用式
随着测量值的增 加，调节器的输 出也增加
反作用式
随着测量值的增 加，调节器的输 出减小
引言
调节器研究的两个方面：
1. 作用规律：p(t)=f(e(t))，即传递函数的结构。 也称控制规律或调节规律。
2. 作用强度：每一种控制规律的控制强度。反映 在传递函数中，如比例系数、积分时间、微分 时间。
K为负数—负作用（作用方式）
§1-3-2 比例作用规律
如何调整比例带（比例系数）？ 改变反馈力臂的长度，来调整比例系数（K比例带PB），
实物上通过比例带旋钮可以左右移动反馈波纹管的位置来实 现。
左移→ l3增长→负反馈增强→ K减小→ PB增大→比例作用减弱；反之。
实际在调节器的工作过程中，杠杆上还会产生一些附加力 矩，如喷嘴气流产生的反作用力矩、各个弹性部件产生的 变形力矩等。但由于附加力矩很小，只要K足够大，这些可 以忽略不计，因此未予考虑
§1-3-1双位作用规律
被控量在设定的上限和下限之间变化，调节器的输出只有两 个状态（0或1）。
例1 浮子式锅炉水位的双位控制系统 被控量输出曲线
被控量
开 执行机构
关
动作范围
水位与电动机通断之间的关系图
双位作用规律
§1-3-1双位作用规律
例1： 浮子式辅锅炉水位双位调节器
如何调整水位的上下限值？
§ 1-3-3 比例微分作用规律
比例微分作用（PD）：在比例作用的基础上加入微分作 用而得到的一种作用规律
称为微分时间，K为比例系数 比例作用为主，决定调节器的最终输出变化量 微分作用只起超前控制的辅助作用。
§1-3-3 比例微分作用规律
（a）若输入为阶跃信号：（不要求掌握）
在调节器上都设有比例带调整旋钮，用来设定比 例带，一般在5％～300％之内。
§1-3-2 比例作用规律
例3： 气动比例调节器
喷嘴挡板
反馈波纹管
杠杆
设定 气源
弹簧
放大器
Байду номын сангаас支点
测量值
输出
测量波纹管
§1-3-2 比例作用规律
假设给定值没有变化，即M设=0 ，则：
F为波纹管的截面积，两者一般相等
l为力臂，一般固定不变
水柜
出水
施加外部扰动
§1-3-2 比例作用规律
如何改变比例系数？
为什会存在静态偏差？ 控制器的输出依赖于偏差的存在而存在。假设无偏差，则 阀的开度恢复平衡前的状态，平衡被打破。
静态偏差与比例系数的关系 K越大，稳态时静态偏差越小，反之亦然。
适用场合 比例调节器广泛应用于对被控量稳态精度要求不是很高的 场合
调节器及调节作用规律
2020年4月20日星期一
引言
r(t)
+-
e(t) 调节器
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
引言
– 系统为偏差驱动 – 调节器的输入是被控量的偏差值 – 调节器的输出是控制量 – 可看作一个对象或环节 – 调节器的作用规律：
引言
两种类型 调节器
主要内容
§1-3-1 位式调节器 §1-3-2比例调节器 §1-3-3比例微分调节器 §1-3-4比例积分调节器 §1-3-5比例积分微分调节器
§1-3-1双位作用规律
r(t)
e(t) +-
双位
p(t)
b(t)
执行 q(t) 机构
测量 单元
f(t)
控制 y(t) 对象
§1-3-1双位作用规律
被控量在设定的上限和下限之间变化，调节器的输出只有两 个状态（0或1）。