第四章 (1)基本控制规律.

双位控制示例
继电器 电磁阀 电极 液体导电
液位低于H0时，继电器短路， 电磁阀全开，液位上升。 液位高于H0时，继电器接通， 电磁阀全关，液位下降。
缺点：电磁阀、继电器频繁启动
具有中间区的双位控制
调节机构的输出变化与时间的关系
继电器 电磁阀 电极 H1 H0 H2
液体导电
被控变量随时间的变化 等幅振荡过程
特点：结构简单、成本低、易于实现。应用普遍 但，被控变量得不到比较平稳的控制，总是剧烈震荡
衡量过程的质量：
采用振幅与周期作为品质指标
yH-yL 为振幅，T为周期
在振幅允许的范围内， 尽可能的使周期延长
T
多位控制 三位控制规律：
控制器增加一个输出, 即当被控变量在某一范围内时， 调节机构可以处于某一中间位置。
e
比例控制的输出与输入的关系为
p KC e
t
p K Pe
t
比例控制器的阶跃响应特性
式中 △p-为控制器的输出; e-为控制器的输入; Kc为比例增益，放大倍数
表征比例控制作用的强弱程度。
比例控制系统示意

a e
b p
b p a e Kce
Kc
b a
K c 控制器的放大倍数
比例控制系统的过渡过程及余差
t=t0时系统受到一个阶跃干扰作用 出水量 余差产生的原因：
液位
p Kce
中的e不等于零 比例控制的优点是反应快，控制及时。有偏 差信号输入时．输出立刻与它成比例地变， 偏差越大，输出的控制作用越强。
偏差 控制器 输出
进水量
比例度对控制过程的影响
比 例 度 对 控 制 过 程 的 影 响
积分控制规律（I）
积分控制规律
积分作用数学表达式为 e t △y
t 阶跃作用下的输出变化曲线
p K I edt
0
t
d p dt
KI e
式中KI是积分比例系数。 表示积分速度的大小和积分作用的强弱。 积分作用与偏差的大小和偏差存在的时 间长短有关。 积分作用能够消除余差 与比例控制相比，积分控制过渡过程比较缓慢
比例度和放大倍数的关系

＝
可知：
e xmax xmin p pmax pmin
100%
e p
(
pmax pmin xmax xmin
) 100%
p Kce
＝ 100%
k Kc
(
pmax pmin xmax xmin
＝K)
单元组合仪表中，变送器和控制器的信号都是标准信号，是统一的，此时K=1. 对于一个具体的比例作用控制器，比例度与放大倍数成反比。这就是说， 控制器的比例度越小，它的放大倍数就越大，它将偏差(控制器输入)放大的 能力越强，反之亦然。因此比例度和放大倍数都能表示比例控制器控制作 用的强弱。只不过放大倍数越大，表示控制作用越强，而比例度越大，表 示控制作用越弱。
式中e—偏差
z—被控变量的测量值
x—被控变量的给定值 控制器的输出信号是相对于控制器输入信号 e的输出的变化量 P。如 果输入e与输出P的变化方向相同，则称控制器为正作用控制器；反之， 如果输入e与输出P变化方向相反，则称控制器为反作用控制器。
基本控制规律
位式控制 比例控制 积分控制 微分控制
第四章
（1）基本控制规律
回忆：控制器作用
扰动
设定值z
e=x-z 控制器 x
P=f(e) 执行器 被控对象
被控变量
测量变送
基本控制规律概述
控制规律概述
控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。在 单回路定值控制系统中，由于扰动作用的存在，会使被控变量对给定值产 生偏差，此偏差数值上等于被控变量测量值与给定值之差。即：
700600 9-4 ＝800 400 / 10-0
100％＝50％
这说明对于这台控制器，温度变化全量程 的50％(相当于200度)．控制器的输出就能 从最小变为最大，在此区间内．e和p是成 当比例度为50％、100％、 200 比例的. ％时，只要偏差e变化占仪表全量 程的50％、100％、200％时。控 制器的输出就从最小变为最大。 比例度越小，使输出变化全范围时所需的输入变化区间也就越小，反之亦然。
比例度
控制器输入的相对变化量与相应的输出的相对变化量之比的百分数。 比例度可表示为
＝
e xmax xmin p pmax pmin
100%
e 控制器的输入变量 p 控制器的输出变量 xmax xmin－－仪表的量程 pmax pmin－－控制器输出的工作范围
控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关 两个极限位置，因此又称开关控制。
双位控制
双位控制的动作规律:
当测量值大于给定值时，控制器的输出为最大(或最小); 当测量值小于给定值时，则输出为最小(或最大).
理想的双位控制器其输出p与输入偏差e之间的关系为：
pmax, p pmin
e 0(或e 0) e 0(或e 0)
p 100% 50% 0 e 除了三位控制外(即具有一个中间位置)，还有更多位的统称为位式控制， 它们的工作原理基本上一样。
比例控制（p）
控制阀的开度与被控变量的偏差成比例
根振偏差的大小，控制阀可以处予不同的位置，这样就有可能获得与对象负 荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋 于稳定，达到平衡状态。
等幅振荡
比例度的选择原则: 若对象的滞后较小， 时间常数较大以及放大倍 数较小，那么可以选择小 的比例度来提高系统的灵 敏度，从而使过渡过程曲 线的形状较好。反之，为 保证系统的稳定性，就要 选择大的比例度来保证稳 定。
比例度越大，过 渡过程曲线越平 稳，但余差也越 大。
从稳定性和余差两方面考虑 比例度越大，过滤过程曲线越平稳，但余差也越大。比 例度越小，则过渡过程曲线越振荡。比例度过小时就可 能出现发散振荡。
具体意义：比例度就是使控制器的输出变化满刻度时(也就是控制阀从全关到全开 或相反)，相应的仪表测量值变化占仪表测量范围的百分数、或者说，使控制器输 出变化满刻度时，输入偏差变化对应于指示刻度的百分数。
例： DDZ-II型比例控制作用．温度到度范围为 400一800度、控制器输出工作范围是0一 10mA。当指示指针从600度移到700度。 此时控制器相应的输出从4mA变为9mA， 其比例度的值应为多少？