调节器及调节作用规律
第三节调节器的调节规律及其实现方法
e0 te 0ut01e δ第三节 调节器的调节规律及其实现方法自动控制系统的调节质量取决于它的动态特性，即取决于组成控制系统的控制对象和调节设备的动态特性。
控制对象的动态特性一般是难以人为改变的。
所以，对于对象结构一定的控制系统，调节过程质量的好坏主要取决于控制系统的结构形式和调节器的动态特性。
调节器的动态特性也称为调节器的动作规律，是调节器的输入信号（一般为被调量的偏差信号）与输出信号（一般代表了执行机构的位置）之间的动态关系。
为了得到一个满意的调节过程，必须根据控制对象的动态特性确定控制系统的结构形式，选择调节器的动作规律，使自动控制系统有一个较好的动态特性。
一、调节器的调节规律1、比例调节规律（P ）所谓比例调节规律，是指调节器输出的控制作用u (t )与其偏差输入信号e (t )之间成比例关系，即)()(t e K t u p =（1-11）式中 K p ——比例增益。
比例调节器的传递函数：p p K s E s U s G ==)()()( （1-12）工程中，常用比例带δ来描述其控制作用的强弱，即：pK 1=δ （1-13）其物理意义是在调节机构的位移改变100%时，被调量应有的改变量，如δ=20%时，则表明调节器输出变化100%时，需要其输入信号变化20%。
比例调节器的阶跃响应曲线如图1-18所示。
比例调节器输出控制作用u (t )将与偏差e (t ) 成比例地变化，而且几乎是同时产生的。
控制作用的变化目的是调节进入对象的流入量，消除不平衡流量，使被调量回到原来的值上。
从这一点看，比例调节规律的特点之一就是调节及时、迅速。
还可看出，在∞→t时调节过程结束，但偏差信号e (t )仍存在；换言之，调节过程结束时被调量的偏差仍未完全消除。
因为采用比例调节规律的调节器，其输出的控制作用大小与偏差大小成比例关系，一定大小的控制作用是抵消扰动的影响，使系统重新稳定下来的保证。
在系统受到扰动后，被调量偏离了其给定值，而出现偏差，调节器的调节使系统再次进入稳定状态，但偏差或大或小还要存在，否则偏差为零，控制作用也随之消失，干扰信号的存在eue 0tt图1-19 积分调节器的阶跃响应曲线就不可能使系统稳定下来。
气压大小调节器的作用原理
气压大小调节器的作用原理
气压大小调节器的作用原理是通过调节进入和离开装置的气流量来控制气压的大小。
具体原理如下：
1. 进气口调节：气压大小调节器会将外部的气流引入进气口，进入一个装置内部的腔室中。
腔室通常被封闭，只有一个入口和一个出口。
2. 阀门控制：在进入腔室的进气口处，有一个控制阀门。
这个阀门可以通过旋转或其他机制来改变开启和关闭的程度。
当阀门开启时，更多的气体可以进入腔室；当阀门关闭时，气体进入的速度会减小。
3. 出气口控制：腔室内的气体通过出气口流出，出气口也有一个控制阀门。
这个阀门的开闭程度与进气口的阀门相反。
当进气口的阀门开启时，出气口的阀门关闭，限制了气体的流出；当进气口的阀门关闭时，出气口的阀门开启，允许更多的气体流出。
4. 压力传感器：在腔室内安装有一个压力传感器。
这个传感器可以感知到腔室内的气压大小，并将信号传递给控制电路。
5. 控制电路：控制电路接收来自压力传感器的信号，并根据设定的气压值，控制进气口和出气口的阀门开闭程度。
当腔室内的气压偏低时，控制电路会打开进气口阀门，使更多的气体进入；当气压过高时，控制电路会关闭进气口阀门，限
制进气量，或打开出气口阀门，加快气体的排放，以维持设定的气压值。
通过不断调节进气口和出气口的阀门开闭程度，气压大小调节器可以实现对气压的精确控制。
3、调节器的调节规律及其对控制过程的影响
1 K K C t lim S t T1T2 S 2 T1 T2 S 1 K P K S 1 K P K S 0
上式表明，在系统受到扰动后，调节过程结束，被调量仍存
在稳态偏差K/(1+Kp· K)，只是比无调节作用时减小。偏差大小与
+ -
调节器
执行器
变送器
图３-1
控制系统组成原理框图
实际中，在系统分析时又往往将执行器（包括调节阀）、对
象及变送器称为“广义对象”，这样就形成如图3-2所示的控制系 统组成方框图。
扰动 r +
d
调节器
广义对象
c
图3-2 控制系统等效原理框图
在上图中，基本的闭环控制系统由调节器和“广义对象” （下称对象）两部分组成；除调节阀对对象的扰动作用外，其他
比例带成正比。
第三节 积分调节规律及其对调节过程的影响
一、积分调节规律
积分调节规律:调节器输出控制作用u(t)与其偏差输入信号
e(t)随时间的积累值成正比,即：
u (t ) 1 Ti
e(t )dt
传函为：WI
S T
1
i
S
积分调节器的阶跃响应如图3－7所示:
e(t)
E
u(t)
E t Ti t
点，从而克服了单纯比例作用时不能消除偏差的缺点和单纯积分
作用时控制不及时的缺点。
四、单容对象配比例积分调节器的控制过程
R(s)
+
-
1 k p (1 ) Ti s
+
+
D(s)
K 1 T S
C(s)
图3-10
PI控制系统传递方框图
pi调节器原理
pi 调节器原理
PI 调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，下面就跟小编一起来了解下PI 调节器的原理，电路以及其它pi 调节器的知识吧。
什幺是PI 调节器
PI 调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例（P）和积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无差度。
因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI 越小，积分作用就越强。
反之TI 大则积
分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI 调节器或PID 调节器。
自动调节器典型调节规律及调节过程分析
第八章 调节器调节规律及其对过程影响第一节 自动调节器典型调节规律及调节过程分析调节器的基本调节规律是模拟运行人员的基本操作，是运行人员调节动作精华的总结。
选择合适的调节器动作规律是热工自动人员的职责范畴，但运行人员如果能理解各种动作的调节过程，就能够使用好相应的自动调节系统。
自动调节的目的是要及时准确地进行调节，前面我们已经讲到基本环节由比例、积分、惯性、微分、迟延组成。
因为惯性、迟延环节不符合及时准确的要求，所以我们可考虑的就只有比例、积分、微分这三种特性了（积分、微分调节规律一般不能单独使用）。
自动调节器的典型动作规律按照环节特性可分为比例（P ）、比例积分（PI ）、比例微分（PD ）、比例积分微分（PID ）。
一、典型调节规律1. 比例（P ）调节规律比例调节作用简称为P 作用，是所有调节器必不可少的一种典型调节作用。
P 作用实质上就是典型环节中的比例作用。
不过这个环节一般用电子元件构成的电路来实现，其输入输出都是电信号。
比例环节的传递函数P K W =，P K 称为比例环节的比例放大系数；而在比例（P ）调节作用中，传递函数习惯上表示成δ1=P W ， （8-1） 式中 PK 1=δ——调节器的比例带（比例度），δ越大，比例作用越弱。
下面以如图8-1所示的采用浮子式比例调节器的水位调节系统为例，说明比例调节器的调节规律。
该系统的被调对象是有自平衡能力的单容水箱；浮子起到检测器的作用，用于感受水位的变化；比例调节器就是杠杆本身，杠杆以O 点为支点可以顺时针或逆时针转动。
给定值的大小与给定值连杆的长短有关；选择流入侧阀门作为调节阀，由调节器来控制它的开度变化。
当某种扰动使水位升高时（说明此时流入量1q ＞流出量2q ），浮子随之升高，通过杠杆作用使阀门芯下移，关小调节阀，流入量1q 减小直至等于流出量2q 。
反之，当某种扰动使水位降低时（说明此时流入量1q ＜流出量2q ，浮子随之降低，通过杠杆作用使阀门芯上移，开大调节阀，流入量1q 加大直至等于流出量2q 。
调节器的作用规律
第3节调节器的调节规律调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。
根据调节器的输出变化方向分类：e>0，P>0，正作用调节器；e>0，P<0，反作用调节器。
比例P三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：微分D双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。
第3节调节器的调节规律•调节器输入是被控量的e ，调节器的输出是控制量P，作用规律为P= f（e）。
•根据调节器的输出变化方向分类：•e>0，P>0，正作用调节器；•e>0，P<0，反作用调节器。
•比例P•三种基本调节规律积分I 组成5种实用调节规律：•微分D•双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调节规律PID。
一、双位调节规律•一、概念：•调节器的输出只有两个状态，它不能使被控参数稳定在某个值上。
•当被控参数下降到下限值时，调节器的输出接通电机电源使电机转动或使电磁阀通电阀门全开。
•当被控参数上升到上限值时，调节器的输出使电机断电停转或使电磁阀断电阀门全关。
•当被控参数在上、下限之间变化时，调节器的输出状态不变。
1.辅锅炉浮子式水位控制系统图1.12 浮子式水位双位调节器❖❖画出了采用浮子式对锅炉水位进行双位控制的原理图。
在锅炉外面的浮子室有气管和水管分别与锅炉的汽空间和水空间相通，故浮子室内水位与锅炉水位一致。
浮子与水位同步变化，浮子杆绕枢轴4转动，通过上、下锁钉5带动调节板3转动，调节板右边磁铁也跟随着转动，当水位达到上限值附近时，浮子杆与上面的销钉相接触，并带动调节板及永久磁铁12绕枢轴4顺时针转动，使磁铁12转至与同极性永久磁铁6在同一直线上时，由于同极性互相排斥，永久磁铁6立即被向上弹开，动触头11立即与静触头7断开，切断电机电源，给水泵停转，停止向锅炉供水。
调节器正反作用的判定方法(简单好用)
调节器的正反作用的简单判定方法1、正偏差与负偏差在自动控制系统中，被调参数由于受到干扰的影响，常常偏离设定值，即被调参数产生了偏差：e=pv-sp式中：e为偏差；pv为测量值；sp为给定值。
习惯上，e>0，称为正偏差；e<0，称为负偏差。
2、调节器的正反作用对于调节器来说，按照统一的规定，如果测量值增加，调节器输出增加，调节器放大系数Kc为正，则该调节器称为正作用调节器；测量值增加，调节器输出减小，Kc为负，则该调节器称为反作用调节器。
任何一个控制系统在投运前，必须正确选择调节器的正反作用，使控制作用的方向对头，否则，在闭合回路中进行的不是负反馈而是正反馈，它将不断增大偏差，最终必将把被控变量引导到受其它条件约束的高端或低端极限值上。
3、调节器的正反作用的选择原则闭环控制系统为一般负反馈控制系统调节器的正反作用的选择原则是保证控制系统为负反馈控制系统，所以，首先应确定控制回路中各环节的符号：控制参数：控制参数增加时（阀门开大），被控参数增加（液上升），则符号为正，反之为负；调节阀：当输入信号增加时，开度增加（气开阀），则符号为正，反之为负（气关阀）；变送器：输入变量增大（如液位升高），输出信号也增大（如毫安信号变大）则为“+”，否则为“-”。
将对象符号与调节阀符号相乘，同号相乘等于“+”，异号相乘等于“-”（例如：“+”x“+”=“+”，“+”x“-”=“-”，“-”x“-”=“+”），调节器的正负与相乘的符号相反，这是单回路的选择，复杂回路可按照上述方法确定。
例如：调节器的正反作用指输入增加输出也增加为正做用（+），输入增加输出减少为反作用（-）。
1、根据工艺对象的控制特点判定，如容器采用进口阀门控制液位，阀门开大液位上升，则控制对象的特性为A为“+”，若是出口阀门，阀门开大液位下降A取“-”。
本例中选出口阀，阀门开大液位下降A取“-”。
2、根据工艺状况确保安全第一的前提，选择合适的阀门气开（B取+）还是气关（B取-），设计院一般已确定阀门的作用。
调节器的PID调节规律及其对过渡过程的影响
调节器的PI D调节规律及其对过渡过程的影响一．P ID各参数的作用先谈谈比例作用P, 比例调节器实际上就是个放大倍数可调的放大器，即:△P=Kce式中:Kc---比例增益，Kc既可大于1，也可小于1；e---调节器的输入，也就是测量值与给定值之差，又称为偏差。
要说明的是，对于大多数调节器而言，都不采用比例增益Kc作为刻度，而是用比例度来刻度，即δ=1／Kc*100%.也就是说比例度与调节器的放大倍数的倒数成比例；调节器的比例度越小，它的放大倍数越大，它把偏差放大的能力越大，反之亦然。
明白了上述关系，在参数整定中，就可知道比例度越大，调节器的放大倍数越小，被控温度曲线越平稳，比例度越小，调节器的放大倍数越大，被控温度曲线越波动。
比例调节有个缺点，就是会产生余差，要克服余差就必须引入积分作用。
再谈谈积分作用I，调节器的积分作用就是为了消除自控系统的余差而设置的。
所谓积分，就是随时间进行累积的意思，即当有偏差输入e存在时，积分调节器就要将偏差随时间不断累积起来，也就是积分累积的快慢与偏差e的大小和积分速度成正比。
只要有偏差e存在，积分调节器的输出就要改变，也就是说积分作用总是起作用的，只有偏差不存在时，积分才会停止。
积分时间T i是积分速度I的倒数(Ti=1/I)，积分时间长，积分速度就小，即偏差随时间累积的速度就小。
调节器的积分单位，有的是按“分／重复”刻度，称为积分时间；有的则用“次数／分”刻度，称为积分增益。
它们互为倒数关系。
要记住的是:增加积分时间或降低积分增益，会使积分作用强度降低，反之亦然。
积分调节很少单独使用，通常与比例调节一起使用。
第3节 调节器及其调节作用规律
在调节器上有两个旋钮，一个是比例带调整旋钮，另一个
是微分时间调整旋钮。如果把微分时间旋钮调整到Td=0 ， 相当于切除微分作用，这时调节器就成为纯比例调节器。一 般来说，控制对象惯性很小的控制系统，其所采用的调节器 可不加微分作用。而控制对象惯性大的控制系统，加入微分 作用，可以有效地改善控制系统的动态过程。在调节器中， 加进微分作用后，其比例带PB可比纯比例控制时略小些。因 为微分作用能实现超前控制，具有抵制偏差出现的能力，尽
服的缺点
• 显然比例作用规律中，如果放大倍数K较大（比例作用越 强），那么稳态时只要有一个较小的静态偏差，调节阀就 会有一个较大的开度变化以适用负荷的要求。因此，K越 大，稳态时静态偏差越小，反之亦然。但不可能通过无限 制地增加比例系数的方法来达到消除静态偏差的目的，而 且当比例系数大到一定程度时将导致系统发生振荡。 • 比例控制系统虽然存在静态偏差，但这个偏差值是不大的 ，与自平衡对象受到扰动后，靠自平衡能力使被控量自行
水位才会稳定在比给定水位略低的值上。相反，若突然关小
出水阀，出水流量阶跃减少（即减少水柜的负荷），水位连 同浮子和浮子杆一起上移，通过杠杆作用使调节阀关小，减
Байду номын сангаас
少给水流量，直到为止，水位又会稳定在比给定值略高的值
上。当对水柜施加扰动（出水阀开度变化）后，水位的实际 值（浮子的位置）偏离给定水位的数值就是偏差值。
1.浮子式水位双位控制系统
在调节板上对应浮子杆的上、下限位置各有三个销钉孔， 调整上、下销钉5的位置，可调整水位的上、下限值，但如 果把上、下销钉之间的距离调整得太小，虽然可以减小水位 的波动范围，但将导致电机起停频繁，这是不利的。
2.双位式压力调节器（压力开关）
调节器及其调节规律
t
3.1.2
基本比例控制（续6）
积分控制的特点
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消 e 失时，输出能保持在某一值上。
E
t
积分作用具有保持功能，故积分 控制可以消除余差。 积分输出信号随着时间逐渐增强 ，控制动作缓慢，故积分作用不单独使 用。
y
t
3.1.2
基本比例控制（续7）
简介（续）
2．气动仪表 以 140kPa 的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用 20～100kPa的标准气压信号。 3．自力式仪表
Q1
不需要专门提供工 作能源。 例：自力式液位调 节器
h Q2
3.1
3.1.1
调节规律
概述
调节器根据被调量y 与规定值r的偏差信号e (或再加上一些补充 信号)而使执行机构按一定规律(即控制规律)动作,从而引起调节机关位置 μ的变化。调节器输入量为偏差e, 输出量为调节机关位置, 动态特性是指 调节器的输出量与输入量的动态关系, 常称作调节器的控制规律。常用的 调节器按其控制规律可分为比例调节器、比例积分调节器、比例微分调 节器、比例积分微分调节器。这些调节器的控制规律都是由基本调节作 用比例、积分、微分组合而成。
3.1.2 基本比例控制（续4）
比例带P的物理意义：
使控制器输出变化 100% 时，所对应的偏差变化相对量。如 P=50% 表明：
y
100%
P=50%
50%
P=100%
0
控制器输入偏差变化50% ， 就可使控制器输出变化100%， 若输入偏差变化超过此量，则 控制器输出饱和，不再符合比 例关系。
xmin
或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调 节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态
调节器及调节作用规律
h TI
t
Ti 等于控制器的输出变化到与其阶跃输入量相等时所需的时间。
积分控制器的动态特性越陡，积分时间越小，表明控制器作用越快，积分作用越强，即控制作用积累到同一值 时所需时间越短。
积分时间小→积分作用强→系统稳定性差→上升时间短→振荡周期小
§1-3-4 比例积分作用规律
PI调节器的整定原则： • 在PI调节器上设有两个旋钮，分别用来整定PB、Ti 。 • 在整定 Ti 时，切忌值整定得太小，否则积分作用太强，系统稳定性差 • 如果 Ti 值不能进行准确地整定，可以采用宁大勿小的策略。因为 Ti 值略微偏大时，尽管积分作用偏弱，
如何调整水位的上下限值？ 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
§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
水位与电动机通断之间的关系图
动作范围
p(t) 1
emin emax e(t)
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
§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。
第五章第三节 调节器及其调节作用规律
比例作用规律
气 动 比 例 调 节 器
比例作用规律
• 设定测量值变化为△P测，调节器的输出变 化为△P出，由于给定值没有变，即给定力 矩的变化为0，杠杆平衡原理有： • △P测*F测L2+△P出△F反L3=0 • F测和F反分别是测量波纹管和反馈波纹管 的横截面积， L2和L3分别是测量力臂和反 馈力臂。 • 因此有：
第三节
调节器及其调节作用规律
调节器的作用规律
• 调节器的作用规律：1、双位式作用规律。 2、比例作用规律。3、比例积分作用规律。 4、比例微分作用规律。5、比例积分微分 作用规律。
一、位式调节器
• 特点：调节器只有俩个输出状态。它不能 使被控量稳定在某个值上。但能把被控量 控制在某个范围之内。
位式作用规律
de(t ) p(t ) Sd * dt
• Sd为微分系数 • 其作用规律如图：
比例微分调节器
实际微分作用的输出特性
比例微分调节器
• 二、比例微分作用规律： • 比例微分作用规律是在比例作用规律的基础 上加入微分作用而得到的一宗作用规律：
de(t ) de(e) p(t ) Ke(t ) Sd K [e(t ) Td ] dt dt
YT-1226型压力调节器
比例作用规律(propotion)
• 调节器的作用规律：
P(t ) K * e(t )
• K为放大倍数，输入相通的偏差e(t)，放大倍数越大， 输出量越大。反之越小。 • 以下图为例讲解比例作用的调节过程
比例作用规律
比例作用规律
• 比例作用的特点：能够较及时的反应被控 制对象负荷的大小。负荷变化大，偏差大， 阀的开度就大，对被控量控制比较及时。 • 比例调节的缺点：当对象受到挠动后，被 控量不能回到给定值上来，只能回复到给 定值附近。被控量稳态值于给定值之间从 在较小的静态偏差。这是比例调节器固有 的不可克服的缺点。因为调节器的输入与 输出存在一一对应的硬性关系。
第3章 调节器的控制规律和单回路控制系统
能源与动力工程学院
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 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下图所示： λ
能源与动力工程学院
e Δe0 o μ t o μ
2
e0
e
de a dt
e Δe0 t
a T d KD 1 e0 a Td
o μ
KD 1 0.632 e0
e0
t
1
o
(a)Leabharlann toTd (b)
t
o
TD
t
(c)
比例微分（PD）调节器响应曲线
能源与动力工程学院 上图中（c）所示为实际比例微分（PD）调节器的阶跃响应 曲线，其动态方程为：
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 大系数极性相乘必须为负值（构成负反馈的条件）。
能源与动力工程学院
单回路系统注意事项：
在。因此比例微分调节器不能消除被调量的稳态偏差,是
一种有差调节器。
能源与动力工程学院
对下图所示单回路系统，保持控制对象不变化，当调节器 分别采用P、PD控制时，若保证稳定性相同（ψp= ψ PD=0.75）
r + e WT (s)
调节器
VT
W0 (s)
*
Vm
试分析比例带δp 、δ PD ，静态偏差eP(∞)、 ePD(∞)，动态偏 差eP(m)、 ePD(m)的大小。
pi调节器原理_pi调节器电路图_pi调节器参数作用
pi调节器原理_pi调节器电路图_pi调节器参数作用PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，下面就跟小编一起来了解下PI调节器的原理，电路以及其它pi调节器的知识吧。
什么是PI调节器PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例（P）和积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无差度。
因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越小，积分作用就越强。
反之TI大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。
PI调节器原理P是比例，I是积分，积分的作用是基于偏差量的，比例的作用是加快收敛速度的。
从自控原理上讲，PI调节不会带来右半平面的特征值，所以不会导致系统震荡，但是PI 调节是基于偏差的比例放大，所以偏差消失后，PI调节失去作用，导致PI调节不是无差调节系统，精度有限。
pi调节器作用（1）比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
（2）积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无差度。
因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，Ti越小，积分作用就越强。
反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性。
发电机调节器的作用及工作原理
发电机由发动带动，其转速则是由发动机转速所决定。
工作时，发动机转速变化范围很大，这势必对发电机输出电压的大小有很大影响，为使发电机电压在不同的转速下均能保持一定，且能随发电机转速的变化而自动调节，使电压值保持在某一特定范围，就必须装置调节器。
下面就让艾驰商城小编对发电机调节器的作用及工作原理来一一为大家做介绍吧。
在工作过程中，发动机转速变化范围很大，发电机调节器由于发电机与发动机的传动比是固定的，所以发电机的转速将随发动机转速的变化而变化，发电机的端电压也将随发动机的转速变化而在很大范围内变化。
发电机对用电设备供电和向蓄电池充电，都要求其电压稳定，因此必须对发电机的输出电压进行调节，使之保持在某一数值基本不变。
发电机调节器由于发电机的输出电压U=Cnφ，对于某一台发电机来说，c是常数。
在工作过程中，转速n是不断变化的，要使发电机端电压保持恒定，可以通过改变磁通φ的大小来进行调节，而磁通变的大小是由励磁电流来决定的。
因此，当发电机转速n升高时，可以减小励磁电流使用权磁通减小，保持发电机的输出电压不变；反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流，硅整流发电机调节器因此电压调节器的作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流的大小。
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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
§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
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
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
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
§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？
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。
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。
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
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）。
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)
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％。
§ 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）
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
§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
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