调节器及其调节规律

•
P是调节器输出的变化量；
•
Pmax是调节器输出的工作范围。
R Pmax xmax
• R是量程系数，对于指定的调节器，R为 常数；对于单元组合仪表，因采用统一 的标准信号，R=1，则 PB=1/KP×100%。
• 显然比例带PB与比例系数成反比。
• 3、比例带的物理意义：
•
比例带实际上就是使调节器输出变化全范围
• b）具有抑制振荡的效果，有助于提 高系统的稳定性。
• C）最大动态偏差小，调节过程结束 得快。
• d）只适用于惯性较大的系统。
• 二、微分器：
• 1、何为微分器：
•
即比例微分调节，比例带PB=100%。对
阶
跃输入，输出瞬时增大到某数值，然后慢慢降
到和阶跃输入相等的值。
•
P=△X+△X（Kd-1）e-（Kd/Td）t
3.1双位调节器
• 一、概念：
•Байду номын сангаас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。
• 适用于干扰较小，对象滞后较小， 时间常数较大的调节对象，此时选PB 小些，使静态偏差不致太大，同时又能 保证控制过程有足够的稳定性。
3.3 比例微分作用规律
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。
xo(t)TDddxi(tt)
这样，微分作用可以在偏差变化较快时起到超前控制的作
用。但当偏差不再变化时，微分输出将消失，因此微分作
用常与比例作用一起形成比例微分（PD）控制器。
xo(t)Kpxi(t)TDdd ix (tt) 或
xo(t)1xi(t)Tdddix(tt)
G(s ) 1(1Tds)
ST
• 一、微分调节规律D：
• 1、为何引入微分作用规律：
• 为了克服对象惯性滞后和容量滞后对系统过 • 渡过程的影响，引入具有超前调节作用的微分
• 比例微分调节器的输出等于比例作用的输出和 微分作用的输出之和。比例度和微分时间是比例 微分调节器的两个重要特性参数。其大小反映了 比例作用和微分作用的强弱。
• 2、微分时间Td的物理意义：
•
设输入偏差为等速信号：e =V0t；V0为常数。
•
PK(e pT dd d)e t
=Kp（ V0t + Td ×V0）
• 比例带PB是调节器的相对输入量与相对输出 量之比的百分数。
P e P / B / P x m m 1 a ax x % 0 P x m m 0 a a P e x x 1% 0 K R 0 1 p% 0
• 式中：e是被控量的变化量（偏差值）；
•
是x被m控ax 量允许变化的最大范围；
•
令时间常数T=Td/Kd
•
P = A + A（ Kd-1）e-t/T=Pp+PD
• 当t=0， PD=A（ Kd-1）
• 当t=T，PD= A（ Kd-1）e-T/T=0.368 A（ Kd-1）
• 可见：微分作用的输出下降了63.2%所需的时间
•
为时间常数T。
•
∴微分时间Td=Kd×T
• 3、不同时间常数下的阶跃响应曲线：
• 可见，比例带越小，在被控量偏差值占全量程 百分数相同情况下，调节阀开度的变化量越大， 比例作用越强；反之比例带越大，比例作用越弱。
4、比例带对系统过渡过程的影响：
• 四、特点：
• （1）调节及时，且调节器的调节量随 偏差增大以及比例系数增大而增大。
• （2）一般调节完毕，会有静差出现。
• 五、适用范围：
•
=Kp×V0×t + Kp×Td ×V0=Pp+PD
• 当t=Td，Pp=PD，P=2 Kp×V0 ×Td
• 微分时间Td的物理意义：在等速偏差输入信号的
•
作用下，比例微分调节
•
器的比例部分的输出变
•
化量增加到等于微分部
•
T1>T2>T3
• 微分时间Td表征微分作用的强弱，当T大，Td长， 微分作用强；反之Td短，微分作用弱。
• 三、比例微分调节规律PD： • 1、概念： • 理想的比例微分调节规律，其表达式为：
PK(e pT dd d)e t
• 式中：Kp—比例系数；Td—微分时间；
•
de/dt—偏差的变化速度；
调节规律。 • 2、何为微分调节规律：
• a）理想的微分调节规律： • 调节器的输出与被控参数偏差的变化速度成正
比。
•
PTdddet ； Td为微分时间。
• 设 e=A，
当 t=0，则
de dt
∞
•
当t>0，则 de =0
dt
•
• b）实际的微分调节规律：
• 3、微分作用的特点：
• a）具有超前调节的特点；
•
=Pp+PD
• 式中：P—微分器的输出；△X—微分器阶跃输
入
•
Td—微分时间；Kd—微分放大倍数。
•
当t=0，P= K △X；当t=∞，P=△X。
• 2、微分器的微分时间Td测定法：
• 微分器在阶跃输入信号△X=A的作用下，其 输出随时间的变化为：
•
P=△X+△X（Kd-1）e-（Kd/Td）t
3.2 比例调节器
• 一、概念：调节器的输出P与偏 差输入e 成正
比。P=KP×e， KP为调节器的比例系数。
•
e
P
•
t
t
• 强。
• 当输入e不变
•
KP ，P ，则KP大比例作用 KP ，P ， 则KP小比例作用
二、实例分析：
三、比例带及对系统过渡过程的影响：
• 1、引入比例带的原因
• 2、何为比例带PB（比例度δ）：
时，被控参数变化量占满量程的百分数。
• 若 PB=50%，被控参数只要变化全量程的一 半，调节器就能使调节阀的开度变化全行程；
• 若 PB=100%，被控参数变化全量程的百分 之百，调节器才能指挥调节阀的开度变化全行程；
• 若 PB=200%，被控参数已变化了全量程的 百分之百，调节器才使调节阀的开度变化全行程 的一半。
二、实例分析：
1.浮子式双位控制系统
• 三、特点：
• 被控参数不可能稳定在某一数 值，只能在给定值上、下作小范围 的等幅振荡。
• 四、适用范围：
• 只适用于允许被调参数以一定 幅度上、下波动，且被控对象的时 间常 数较大，滞后时间较小的场合。
2.双位式压力调节器
图5-25 YT-1226型压力调节器结构原理