工业自动化仪表及过程控制调节器

TN
工业自动化仪表及过程控制调节器
23
理想PID调节器的频率特性
TN
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24
实际PID调节器的频率特性
TN
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25
模拟电动仪表
DDZ-Ⅲ型调节
器
TN
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26
模拟电动仪表
盘面
背面
TN
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27
P＝（输入相对变化量/输出相对变化量） ×100％
Pxma exxmin/yma pxymin10% 0
The proportional band is the input band over which
the controller provides a proportional output.
TN
模拟电动仪表
TN
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28
气动调节器(Pneumatic Controller)
TN
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29
DDZ－III Controller
TN
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30
DDZ-Ⅲ型调节器的接线图
5
3
1
+
变送器II 6
4
2
-
+
5
输出1- 9
1
5v - 10
V0
R1
R2 R
2
V
i
k cV i
V 0
1Fra Baidu bibliotekRC
V idt
1 Ti
Vi
V 0 RC
dV i dt
Td
dV i dt
TN
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16
实际微分运算式
v 0 RC
dv c dt
vc vi vo
v o RC
( dv i dv o ) dt dt
v o RC
dv o RC dt
TN
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21
实际PID调节器
▪ 实际PID调节器的积分和微分作用都具有饱 和特性，其传递函数为：
1
G(s)
Kc
1 1
Ti 1
S
Td S Td
S
KiTi S Kd
TN
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22
实际PID调节器的阶跃响应
微分作用的效果主要出 现在阶跃信号输入的瞬 间，积分作用的效果随 时间而增加的.
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9
比例帶
对单元组合仪表，输 入输出量程相同，则 有：
PB＝1/Kc
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10
比例帶原理示意图
TN
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11
有源运算典型电路
u0
Rf R
ui
u 0
1 RC
u i dt
u0
R fC D
du i dt
TN
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6
2
7
11
3
电源 +
8
24v DC - 12
4
+ 变送器I
-
+ 输出1-
- 5v
+ 输出4-
- 20mA
输出420mA
-
+
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31
DDZ-Ⅲ输入电路
（1）将测量信号 与给定信号 相减，得到并 放大偏差信号。2(Vi-Vs) （2）实现电平移动。（＋10V） （3）确定输出正反作用
工业自动化仪表及过程控制(5)
Industrial Automation Instrumentations and Process Control
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第2章 调节器 Controller
TN
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2
位式调节系统
TN
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3
动圈式显示调节仪表
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4
连续模拟调节器
PID调节器
（Proportional Integral Derivative Controllers ）
used to automatically adjust some variable to hold the process variable at the set-point.
a 1 Tds n 1 Td s
kd
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无源比例微分电路
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有源比例电路
19
实际PID运算电路框图
G(s)
Vo(s) Vi(s)
1 P*
(1 1 Td*s
Td*s)
P* P/F, Td* Td /F, Ti* FTi
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20
I/D调节器的理想和实际响应
TN
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36
DDZ-Ⅲ指示电路
电流表头：Vi,Vs,Io
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37
DDZ-Ⅲ调节器的切换特性
TN
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38
DDZ-Ⅲ调节器的平衡操作
TN
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39
PID调节器的调节过程
TN
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32
DDZ-III调节运算电路
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33
DDZ-III调节运算电路
TN
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34
DDZ-Ⅲ输出电路
平移，功放，V/I
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35
DDZ-Ⅲ手动操作电路
软/硬手动两种操作方式， PI电路上附加手操电路来实现对输出值的手 动控制
偏差运算：e=x-y
调节运算：p=f(e)
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5
理想调节规律
P PI PD PID
G(s) XY((ss))Kc
G(S)Kc(1T1iS)
G (S)Kc(1TdS) G(s)Kc(1T1iSTdS)
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6
典型PID调节器功能框图
SP
给定值
12
比例运算电路
Rf
R
+ Vi
-
Vo
V0
Rf R
Vi
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积分运算电路
C
Vi R + -
Vo
V0
1 RC
Vidt
TN
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有源运算典型电路
Rf
Vi RD CD
+
Vo
-
V0
Rf
CD
dVi dt
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无源运算典型电路
dv i dt
v o RC
dv i dt
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实际PI运算典型电路
Ti=RICI
Ki＝ACM/CI 积分增益
1 1
CI
Tis
CM 1 1
K iTis
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18
实际PD运算典型电路
Td=nRDCD
n=Kd:微分增益 一般取5－10
可以用来调 节Kc
误差
e
运算
PV
过程值
比列 运算
积分 运算
微分 运算
MV 输出值
Σ
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7
PID调节器的调节参数
▪ Kc: 比例系数； ▪ Ti：积分时间； ▪ Td：微分时间；
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8
PID调节器的比例帶
比例帶(proportional band 比例度)定义为：