第三章模拟式控制器
模拟式控制器
将变速器送来的1-5V.DC的测量信号，与1-5V.DC的给 定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号 进行PID运算，输出4-20mA.DC信号，传递给执行器， 实现对过程参数的自动控制。
5.3 DDZ—Ⅲ型电动控制器的组成与操作 Ⅲ
图4-3-13 DTL-3110型调节器正面图 1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮； 4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示 灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔； 12—手动输出插孔
13
5.3 模拟式控制仪表
（3）Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电 型仪表统一由电源箱供给24V DC电源 电源， 池作为备用电源。 池作为备用电源。
优点
各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入 单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的 防爆提供了有利条件。 在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在 一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作 用，有利于安全停车。
12
5.3 模拟式控制仪表
（2）广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。 广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。
优点
由于集成运算放大器均为差分放大器，且输入 对称性好，漂移小，仪表的稳定性得到提高。 由于集成运算放大器有高增益，因而开环放大 倍数很高，这使仪表的精度得到提高。 由于采用了集成电路，焊点少，强度高，大大 提高了仪表的可靠性。
15
DDZ－II型仪表 － 型仪表 调节器） （包括调节器） 包括调节器
DDZ一III型仪表 一 型仪表 调节器） （包括调节器） 包括调节器
III型仪表优点 型仪表优点
3.2 模拟及数字控制器
它吸收了整体式和模块式PLC的优点，其基本单元、扩展 单元等高等宽，它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装 后组成一个整齐的体积小巧的长方体，而且输入、输出点数的 配置也相当灵活。
按功能分类:
低档PLC，中档PLC，高档PLC
特点：
• 可靠性高、抗干扰能力强。 • 编程简单、使用方便。 • 功能完善、通用型强。 • 设计安装简单、维护方便。 • 体积小、质量轻、能耗低。
二、数字式控制器的基本构成
1.硬件电路
图4-19 数字式控制器的硬件电路
（1）主机电路 主机电路是数字式控制器的核心，用于实现仪表数据运算
处理及各组成部分之间的管理。 （2）过程输入通道
过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道，模拟量输 入通道用于连接模拟量输入信号，开关量输入通道用于连接开关量输 入信号。 （3）过程输出通道
当低于液位下限时，下限开关与上限开关均断开，0.00与0.01常闭 触点闭合，使输出继电器10.00导通，注水电磁阀打开；一旦超过下限 液位，虽然0.01触点断开，但由于10.00触点的自锁作用，仍保证注水 阀打开，直至上限检测开关闭合，0.00的常闭触点断开，输出继电器 10.00断开，注水阀关闭。
三、XMGA5000/XMGA6000系列数字控制器
可以接收四个模拟输入 信号，两个模拟量输出信号， 1个开关量输入，三个继电器 输出和先进的专家自整定PID 控制算法。
XMGA5000/XMGA6000的外形图
优点
功能强大；
能用于单回路的简单控制系 统与复杂的串级控制系统；
控制精度高、使用方便灵活；
小型PLC分为C120和C200H两种，C120最多可扩 展256点I／O，是紧凑型整体结构。
工业自动化仪表与过程控制
您的位置:考核练习〉〉习题浏览选择题1一、单项选择题1、由于节流装置造成流束局部收缩，在流束截面积最小处的静压力（）（分数：1分)A. 最高B。
最低C. 为平均压力D. 无关正确答案：B2、定值调节系统是一个（）调节系统（分数：1分)A. 开环B. 闭环C. 随动D。
比值正确答案：B3、在热电阻的测量电路里，有热电阻和测量仪表，在对于接线的二线制、三线制、四线制的说法里，不正确的是（）。
（分数:1分)A. 在二线制里，导线不宜过长B. 二线制电路连接仪表与三线制无误差区别C。
在三线制里测量精度比二线制高D。
在高精度测量的场合,采用四线制方式正确答案:B4、若设计Smith补偿控制，则Smith补偿器模型的取决于（分数：1分）A. 扰动通道的传递函数B。
被控过程的数学模型C。
控制器的模型D. A和B正确答案:D5、下面说法正确的是（). （分数：1分)A。
定值控制系统是按扰动量的大小进行调节的B. 采用前馈－反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性C。
定值控制系统是开环调节，前馈调节是闭环调节D. 前馈调节是按测量与给定的偏差大小进行调节的正确答案：B6、。
用一台量程为0～1Mpa、精度为1。
5级的压力表来测量锅炉的蒸汽压力，工艺要求其测量误差不超过0.011 Mpa，此仪表精度显然不符合要求，应该选为精度为( )的另一台仪表. （分数：1分)A. 2.0B. 1。
5C。
1。
0D. 2。
57、根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统，应当选用（）控制。
(分数：1分）A。
比例B. 比例积分C。
比例微分D. 微分正确答案：B8、常见的被控参数包括流量、（）、压力、温度等。
(分数：1分）A. 液位B。
转速C。
偏差D. 锅炉正确答案：A9、在控制流程图里，T作为被检测量时，一般表示（) （分数:1分）A. 液位B。
温度C。
压力D. 流量正确答案：B10、下列哪项不属于过程控制系统的常见被控对象（分数：1分）A。
第3章可编程控制器概述课件
第三章 可编程序控制器概述
3.7 PLC的工作原理
3.7.1 PLC的工作方式与运行框图
17
第三章 可编程序控制器概述
PLC 是 以 分 时 操 作 方 式 来 处
理各项任务的,程序的执行是按
顺序依次完成相应各电器的动作,
它属于串行工作方式.PLC是按集
中输入、集中输出，周期性循环
顺序扫描的方式工作的,每一次
（封锁输出、报警、保护数据）. 3. 控制系统结构简单，通用性强： 4. 功能完善; 5.设计、施工和调试的周期短 6.体积小、重量轻、功耗低，维护操作方便。
4
第三章 可编程序控制器概述
3.3 PLC的应用与发展
3.3.1 PLC的发展状况 3.3.2 PLC的发展趋势 1.向小型化、专业化、低成本方向发展; 2.向大容量,高速度方向发展; 3.智能型I/O模块的发展; 4.基于PC的编程软件取代编程器; 5.PLC编程语言的标准化; 6.PLC通信的易用化; 7.组态软件与PLC的软件化; 8.PLC与现场总线相结合
7
第三章 可编程序控制器概述
3.4 PLC的分类
1. 按结构形式分 根据PLC结构形式的不同,PLC主要可分为整体式和模块式两类 (1)整体式结构: 特点：体积小、成本低、安装方便。 (2)模块式结构：PLC由一些标准模块单元构成，将这些单元插在框架上
或基板上即可。可根据需要灵活配置。 2. 按输入、输出点数和存储容量分 按输入、输出点数和存储容量PLC大致可分大、中、小型三种： 小型机：I/O点数在256点以下，用户存储器容量在4K字左右。 中型机：I/O点数在256∼2048之间，用户存储器容量在8K字左右。 大型机：I/O点数在2048以上，用户存储器容量在16K字以上。
[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表
![[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表](https://img.taocdn.com/s3/m/908249a56529647d272852bc.png)
第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类：●按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
自动控制仪表(ppt 64页)
比例控制系统的控制结果会产生余差，这是比例控制器的固 有控制特性所决定的。余差的产生也可以从比例控制的特性来 说明。
为了减少余差，可以增大比例放大倍数，也就是减小了比例度。但 这会使系统的稳定性变差。一般地，适当地增大比例放大系数，即 减小比例度，使比例控制作用增强。此时，最大的偏差减小，余差 减小，工作频率提高，周期缩短，系统的振荡加剧，稳定性下降。
8
二、比例控制
在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生 持续的等幅振荡过程，为了避免这种情况，应该使控 制阀的开度与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置，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。9Biblioteka 如左图，根据相似三角形原理
15
三、积分控制
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的 基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。
积分控制作用的输出变化量p与输入偏差 e的积分成正比，即
pKI edt
当输入偏差是常数A时
图5-9 积分控制器特性
pKI AdK t IAt
结 当有偏差存在时，输出信号将随时间增长（或减小）。 论 当偏差为零时，输出才停止变化而稳定在某一值上，
At
17
图5-11积分时间对过渡过程的影响
积分时间T大小表示曲线的斜率和输出曲线上升速度快慢， 积分时间T是表征积分控制作用强弱的一个重要参数。当 积分时间T越小（K越大）时，直线上升越快，积分控制作 用越强。反之，T越大（K越小），直线上升越慢，积分作 用越弱。
第三章第三节 电力系统的经济调度与自动调频
第三节 电力系统的经济调度与自动调频1）经济调度控制（EDC ）的任务是使电力系统运行具有良好的经济性 2）有人称EDC 为三次经济调整。
一、等微增率分配负荷的基本概念 1）微增率定义输入耗量微增率与输出功率微增率的比值。
PF b ∆∆=（a ） 锅炉耗量特性 （d ）锅炉耗量微增率 （b ） 汽轮机耗量特性 （e ）汽轮机耗量微增率 （c ） 发电机耗量特性 （f ）发电机耗量微增率由于汽轮机的微增率变化不大和发电机的效率接近1，所以整个机组的耗量特性和微增率可以认为如图3-15（a ）和图3-15（d ）的形状。
耗量微增率随输出功率的增加而增大。
2）等微增率法则运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小，从而是最经济的。
两台机组并联运行为例：机组1为P 1，微增率为b 1机组2为P 1，微增率为b 2 且b 1>b 2 总的负荷不变的前提下调整一下负荷分配：机组1的功率减小P ∆，即功率变为'1P ，微增率减小到'1b ，减小的燃料消耗P 1、1b 、1b '、1P '所围的面积)(b )(a )(c )(d )(e )(f FP FP FPbPbP bP oooooo图3-15 三种典型的耗量特性及其微增率曲线机组2增加相同的P ∆，其功率变为'2P ，微增率增至'2b ，增加的燃料消耗P 2、2b 、、'2b '2P 所围的面积两个面积的差即为减少的燃料消耗 3）等微增率准则数学证明设有n 台机组，每台机组承担的负荷为P 1，P 2，…，P n ，对应的燃料消耗为F 1，F 2，…，F n ，则总的燃料消耗为∑=-n i i F F 1（3-29）而总负荷功率P L 为∑==n i i L p P 1（3-30）现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消耗为最小，即使F F min =。
2模拟控制器AnalogControllers
气阻R (a)固定气阻
(b) 可调电阻
(b)可调气阻
关系式 R=U/I 传递函数 U(s)/I(s)=R 式中 U——电阻两端电压；
I——流过电阻的电流。
关系式 R=△P/M 传递函数 R=△P(s)/M(s) 式中 △P——气阻两端压降
M——气体的质量流量
检测控制仪表与装置
—控制仪表—
电容C
基本元件
力 矩 平 衡 式 PI 调 节器原理图
检测控制仪表与装置
—控制仪表—
力矩平衡式PI调节器方框图
检测控制仪表与装置
—控制仪表—
Mi( s ) AlH ( Pm( S ) PS ( S )
l0k
P0 (S )
C
M i (s)
1 Al H
1 (
Rf
R f RP
RP R f RP
•
1
)
1
RAM 存放输入数据、显示数据、运算的中间值和结果值。
CTC的定时功能用来确定控制器的采样周期，并产 生串行通信接口所需的时钟脉冲；
计数功能主要用来对外部事件进行计数。
检测控制仪表与装置
—控制仪表—
I／O接口是CPU同过程输入、输出通道等进 行数据交换的器件， 它有并行接口和串行接口 两种:
并行接口具有数据输入、输出双向传送和位 传送的功能，用来连接过程输入、输出通道，或 直接输入、输出开关量信号。
·上限幅和上限幅
·四则运算 ·逻辑运算 ·开平方运算
·折线逼近法函数运算 ·一阶惯性滞后处理 ·纯滞后处理
·取绝对值运算
·移动平均值运算
·脉冲输入计数与积算脉冲输出 ·控制方式切换
检测控制仪表与装置
—控制仪表—
化工仪表及自动化教案
化工仪表及自动化教案第一章：化工仪表概述1.1 仪表的定义和分类1.2 仪表的作用和重要性1.3 仪表的性能指标1.4 仪表的选用和安装第二章：压力仪表2.1 压力仪表的分类和原理2.2 压力仪表的选用和安装2.3 压力仪表的校验和维护2.4 压力仪表在化工中的应用案例第三章：流量仪表3.1 流量仪表的分类和原理3.2 流量仪表的选用和安装3.3 流量仪表的校验和维护3.4 流量仪表在化工中的应用案例第四章：温度仪表4.1 温度仪表的分类和原理4.2 温度仪表的选用和安装4.3 温度仪表的校验和维护4.4 温度仪表在化工中的应用案例第五章：液位仪表5.1 液位仪表的分类和原理5.2 液位仪表的选用和安装5.3 液位仪表的校验和维护5.4 液位仪表在化工中的应用案例第六章：自动化控制系统基础6.1 自动化控制系统的概念6.2 自动化控制系统的基本组成部分6.3 控制器的分类和原理6.4 控制系统的性能指标和评价第七章：模拟式控制器7.1 模拟式控制器的原理和结构7.2 模拟式控制器的参数设置和调整7.3 模拟式控制器在化工中的应用案例7.4 模拟式控制器的故障诊断和维修第八章：数字式控制器8.1 数字式控制器的原理和结构8.2 数字式控制器的编程和操作8.3 数字式控制器在化工中的应用案例8.4 数字式控制器的故障诊断和维修第九章：执行器9.1 执行器的分类和原理9.2 执行器的选用和安装9.3 执行器在化工中的应用案例9.4 执行器的故障诊断和维修第十章：自动化仪表系统的安全性和可靠性10.1 自动化仪表系统的安全防护措施10.2 自动化仪表系统的可靠性设计10.3 故障检测与诊断技术10.4 系统维护和保养的注意事项第十一章：DCS（分布式控制系统）11.1 DCS的基本概念和组成11.2 DCS的架构和工作原理11.3 DCS在化工企业中的应用案例11.4 DCS的维护与管理第十二章：现场总线与工业以太网12.1 现场总线的概念与分类12.2 工业以太网的技术特点与应用12.3 现场总线与工业以太网在化工仪表中的应用12.4 现场总线与工业以太网的故障诊断与维护第十三章：过程控制仪表与系统13.1 过程控制仪表的分类与原理13.2 过程控制系统的组成与作用13.3 常见过程控制系统在化工中的应用案例13.4 过程控制仪表与系统的故障诊断与维修第十四章：化工过程优化与先进控制14.1 化工过程优化的基本方法14.2 先进控制策略及其在化工中的应用14.3 化工过程模拟与仿真14.4 化工过程优化与先进控制在实际生产中的应用案例第十五章：仪表与自动化在化工安全生产中的应用15.1 仪表与自动化在危险化学品生产中的应用15.2 仪表与自动化在化工环境保护中的应用15.3 仪表与自动化在化工安全生产中的重要作用15.4 安全生产中仪表与自动化的案例分析与总结重点和难点解析本文教案主要涵盖了化工仪表及自动化的基础知识、各类仪表的工作原理和应用、自动化控制系统的组成和性能、执行器的选用和安装、以及仪表系统的安全性和可靠性等内容。
控制装置及仪表第三章(附答案)
U22
调整电位器RP1，可改变N0的大小，借此改变仪表量程。
输出电路
R
13
24 v R
17
+ IC 4 -
将 U23转换成整流 输出信号Uo和Io。
8 7
5
VT
U
C1 4 23 R1 4
Uo = U23 +UB −UP = U23 +1
Uo Io = = 4 ~ 20mA R18
R
16
VD3 R
Uo
输出电路的作用： ； 输出电路的作用：加1； 电平移动（UB→0）； 电平移动（ ）； 功率放大
Ui3 输入电路3 Uo3 附加偏置 输入电路3
N3 电路2 电路2 自激振荡时间分割器 U22＝U11U21/U31
o
U31
Uo = U23 + 1 = N0U22 + 1
图3-4 乘除器方框图 U
自激振荡时间分割器
小信号切除
由 y = K x 可得 K dy = dx 2 x
可见，x很小时,动态放大系数很大，x稍有波动， 就会引起输出y的很大变化，造成开方器在小信 号输入时的较大运算误差。所以, 在信号小于输 入满量程的1%时，应将输出信号切除。
（二） 工作原理
U23 U21 S 乘法电路 U22 比例放大 U23 小信号 输出电路 Uo 乘法电路1 N0 电路N2 K2 电路 切除电路
Ui
输入电路1 输入电路 U11 + ε 比较器 － N1 Uf 乘法电路2 乘法电路 K3
开方运算部分 图 3-13 开方器方框图
推导开方器的输入输出关系式
U 11 − U f = ε U 22 = K 2 SU 21 U 23 = N 2 U 22 U f = K 3 SU 23 在比较器的放大倍数足够大的条件下， ε→0 ε→0，即U11≈Uf，可得： U ≈Uf 2 K 3U 23 U 11 = K 2 N 2U 21
第三章-内模控制技术
事实上，滤波器在内模控制中还有另一重要作 用，即利用它可以调整系统的鲁棒性。其规律 是，时间常数 Tf越大，系统鲁棒性越好。
五、内模控制的设计举例
设
r
1 s
,
e 0.2 s Pm ( s 1 )2
r
u
控制器Q
em
y
对象P
ym
模型Pm
则可取
Q
(s 1)2 (Ts 1)2
，其中T 为调节参数
标称输入输出传函为
三、内模控制的实现问题
1.若对象含有滞后特性
则
GIMC(s)中含Gˆ p有1(s纯) 超前项，物理上难以实现。
2.若对象含有s平面右半平面（ RHP）零点，
则
中含有RHP极点，控制器G本IM身C(s不) 稳Gˆ p定1(，s) 闭
环系统不稳定。GIMC (s)
3.若对象模型严格有理，
则
非有理，即
中将出现GNIMC阶(s)微分Gˆ p器1(s，) 对过程测量信号中的噪声极
计控制器满足
GIMC(0) Gˆ即p1(控0) 制器的稳态增益等于
模型稳态增益的倒数。）对于阶跃输入和常偏差，闭环系统稳定，只要设
计控制器满足
，G且IMC(0) Gˆ p1(0)
）
对于所有斜dds [坡Gˆ p输(s)G入IM和C(s)常] s值0 干0 扰均不存在稳态误差。 IMC系统本身具有偏差积分作用。
仿真实例：
Gp
(s)
e 80 s 60s 1
Smith补偿算法
模拟smith补偿算法仿真:
K p 4.0, Ki 0.022 阶跃输入信号：100
PI—Smith补偿算法
close all; figure(1); plot(t,y(:,1),'r',t,y(:,2),'k:','linewidth',2);
第三章--PID控制
k1
u(k1)KPe(k1)KI e(j)KD[e(k1)e(k2)] j0
u(k)u(k)u(k1) KP[e(k)e(k1)]Kie(k)KD[e(k)2e(k1)e(k2)]
增量型控制算式具有以下优点： (1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，控制算
偏差的微分调节来消除系统惯性的影响，提高动态响应
速度，这就形成了按偏差PID调节的系统。其控制结构
如下图所示。
23
KP
r(t)
e(t)
KP
TI s
KPTDs
u(t)
y(t)
G0(s)
模拟PID控制器图的5.7微分模方拟程PID为控制: 系统
u(t) KP[e(t)T1I
t
e(t)dt
0
TD
de(t)] dt
以前，我们在设计连续系统时，只要给定被控对象的模型， 期望的性能指标，我们就可以设计了。因此，我们设计的第一步 就是找一种近似的结构，来设计一种假想的连续控制器D(S)，这 时候我们的结构图可以简化为：
r(t) + e(t)
u(t)
y(t)
_
D(s)
G(s)
已知G(S)来求D(S)的方法有很多种，比如频率特性法、根轨迹 法。
第三章 数字控制器模拟化设计
1
参考文献
王正林.过程控制与Simulink应用 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真
2
第一节 模拟控制器与数字控制器
在数字控制系统中用数字控制器代替模拟控制器。
控制过程如下：首先通过模拟量输入通道对控制参数进行 采集，并将其转换为数字量，然后送入计算机后按一定的 算法进行处理到期望的控制 效果。
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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）。
输入信号 输入转换
T、p、h
Ui Uc
+
－
Uf
放大器 反馈
输出信号 0～10mA
变送器原理方框图
EXIT
第10页
2、执行器
执行器接受调节器的输出信号或手动操作信号，并将其转换 成调节机构(阀门、风门或挡板)动作的位移信号，从而改变被调 量的大小。执行器（气动、电动、液动均可视为比例型。）电动 执行器通常由伺服放大器和执行机构两部分构成，如下图所示：
简单 中 中
较复杂 大 狭
简单 防火防爆
较小 低
复杂 小 小
简单 小 宽
复杂 隔爆型才防火防爆
较大 高
EXIT
简单 大 大
复杂 小 狭
简单 要注意火花
较大 高
第13页
3、调节器
典型的调节组件SAMA图如下图所示：
测量值
给定值
Δ
K∫
T
主要功能： ➢求测量值PV与给定值SP的偏差
➢对偏差进行比例积分运算 ➢ 手、自动切换功能 ➢ 输出信号限幅功能器
3.1 控制器的控制规律 3.2 DDZ-Ⅲ型控制器 3.3 基型控制器的运行方式 3.4 基型控制器的操作
EXIT
第2页
3.1 控制器的控制规律
概述
1、控制器的运算规律 概念: y=f(ε) 2、偏差的概念：ε=xi-xs 定值系统：Δxi=Δε 3、控制器的正、反作用：
伺服电机：是执行机构的动力部分
减速器 ：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩
位置变送器：根据差动变压器的工作原理，利用输出轴 的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产生反馈信号和
位置信号。
EXIT
第12页
三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器
电动执行器
液动执行器
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
EXIT
第7页
单回路系统注意事项：
1、被调量的选择 2、控制量（调节量）的选择
3、控制通道和扰动通道 4、影响控制系统控制质量的主要因素：控制器和对象特性。
EXIT
第8页
控制系统组成：
调节单元
执行单元
显示单元
调节量 被控对象
给定单元
变送单元 被调量
EXIT
第9页
1、变送器
变送器将各种被测参数如温度、压力、流量、液位等物 理量转换为0～10mA或4～20mA的直流标准信号，并传送到 各指示、调节装置，以实现对生产过程的自动检测和控制。
第3章 模拟式控制器
知识目标
了解控制器的种类及发展 理解比例、微分、积分三种基本控制规律的特点 掌握工程常用控制规律的特点及应用场合 了解DDZ-Ⅲ型控制器的主要功能 掌握DDZ-Ⅲ型基型控制器的构成原理 理解DDZ-Ⅲ型基型控制器的实现电路
技能目标
能够应用所学知识正确使用控制器 能够对控制器进行正确的调校 能够在三种运行方式下操作控制器并进行手动/自动切换
WP s传递e函数ss为： KP
EXIT
第16页
e
Δe0
o
t
μ
1
e0
o
t
特点：（1）比例作用无惯性、无迟延、动作快,而且调 节动作方向正确。因此,比例作用在控制系统中是促使控制
过程稳定的因素。
（2）输出量μ与输入量e之间有一一对应的关系，调节 结果被调量最终有稳定(静态)偏差,称为有差调节。
EXIT
+
EXIT
第15页
3.1 .1 基本调节作用
调节器的控制规律中最基本的调节作用是比例、积分和微分 作用 , 它们各有其独特的作用，下面分别讨论。
（1）比例作用（简称P作用）
比例作用的动态方程为：
K PeK Pry
式中：e ——被调量偏差，调节器的输入信号；
μ——调节机构的位置，调节器的输出信号；
KP ——比例作用的比例系数。
操作转换器
Ii If
伺服放大器 伺服放大器
手动 自动
伺服 电动机
电流表
EXIT
位置变送器 执行机构
机 械 减 速 器
第11页
伺服放大器作用：综合输入信号和反馈信号，并将该结果 信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
W0* (s)
Vm
广义对象
确定广义对象与等效调节器的原则：阶跃输入与响应
输出之间的所有环节的串联视为广义对象。剩下所有环节 的串联称为等效调节器。
EXIT
第6页
调节器的正反作用
调节器有正作用和反作用，单回路控制系统中调节器的正 反作用方式选择的目的是使闭环系统在信号关系上形成负反馈。
正作用调节器:当系统的测量值减小给定值增加时，其输出 增加;
VT
W0* (s)
Vm
广义对象
单回路控制系统等效方框图 若试验得到的被控对象动态特性包括了测量变送器的动态特
性，则广义对象的传递函数为：
W 0sW 0sW ms
此时等效调节器的传递函数为：
W T s W TsW ZsW s
EXIT
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则，单回路等效图为
r +
e WT* (s)
-
等效调节器
λ(扰动)
xi↑→ε↑→y↑;ε＞0, Δy＞0→正作用 反之亦然。 4、控制器的基本运算规律：双位、P、I、D规律 控制器的组合运算规律： P I 、P D、 PID规律
EXIT
第3页
一、 单回路控制系统的组成
f (内扰)
r +
e -
WT (s) VT WZ (s) μ Wμ (s)
调节器
执行器
λ (外扰) y
W0 (s)
被控对象
Vm
Wm (s)
测量变送器
单回路控制系统原理方框图
为了便于系统分析，将测量变送器、执行器、阀门、被控对
象作为一个整体看待，该整体称为“广义对象”。这样上图所示
的单回路控制系统就由调节器和广义对象两部分组成，其等效原
理方框图如下EXI图T 所示：
第4页
r
e
+-
WT (s)
调节器
λ(扰动)
EXIT
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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λ下图所示：
r
e 调节器 μ 被控对象 y