过程控制 第二章 比例积分微分控制及其调节过程VIP免费

第二章比例积分微分控制及其调节过程12:5012:50过程控制2掌握调节器的正反作用方式的确定掌握PID调节的动作规律和特点了解PID控制规律的选取原则;了解积分饱和现象及防积分饱和措施重点：12:5012:50过程控制32.1基本概念PID控制:比例(proportion),积分(integration),微分(differentiation)控制的简称，是一种负反馈控制.PID控制器是控制系统中技术比较成熟,而且应用最广泛的一种控制器.它的结构简单,参数容易调整,不一定需要系统确切的数学模型,因此在工业的各个领域中都有应用.PID控制器最先出现在模拟控制系统中.传统的模拟PID控制器是通过硬件(电子元件,气动和液压元件)来实现它的功能.在电子电路中就可以通过将比例电路，积分电路以及微分电路进行求和得到PID控制电路．模拟PID控制系统原理图12:5012:50过程控制4在PID控制系统中,比例,积分,微分三个环节起着不同的作用:比例环节:对偏差瞬间作出快速反映.偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,使控制量向减少偏差的方向变化.比例控制作用的强弱起决于比例系数.积分环节:把偏差的积累作为输出.在控制过程中,只要有偏差存在,积分环节的输出就会不断变化.直到偏差e(t)=0,输出量u(t)才可能维持在某一常量，使系统在给定值r不变的条件下趋于稳态．PID控制的优点：①原理简单，使用方便②适应性强，广泛应用于各种生产部门，适用于多种控制方式③鲁棒性强，其控制品质对被控对象的特性的变化不太敏感．12:5012:50过程控制5微分环节：作用是阻止偏差的变化．它是根据偏差的变化趋势(变化速度)进行控制的．偏差变化得越快，微分环节的输出就越大，并能在偏差值变大之前进行修正．PID控制中三个环节分别是对偏差的现在，过去和将来进行控制．它通过以不同的比重将比例，积分和微分三个控制环节叠加起来对被控对象进行控制，以满足不同的性能要求．反馈控制系统的组成：反馈控制系统是由各种结构不同的元部件组成，它包括：①给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量②比较元件：把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差．常用的比较元件有：差动放大器，机械差动装置，电桥电路等．12:5012:50过程控制6③放大元件：将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来推动执行机构去控制被控对象．对于电压偏差信号，可用晶体管，集成电路，晶闸管等组成的电压放大级和功率放大级加以放大．④执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生变化，可以有阀，电动机，液压马达等．⑤校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于调整的元部件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统的性能．自动化技术的核心思想就是反馈,通过反馈建立起输入(原因)和输出(结果)的联系.使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略,以便达到预定的系统功能.根据反馈在系统中的作用与特点不同可以分为正反馈(positivefeedback)和负反馈(passivefeedback)两种。正反馈和负反馈12:5012:50过程控制7负反馈：引入负反馈后使净输入量变小.它主要是通过输入,输出之间的差值作用于控制系统.这个差值就反映了要求的输出和实际的输出之间的差别.控制器的控制策略是不停减小这个差值,以使差值变小.负反馈形成的系统,控制精度高,系统运行稳定.正反馈：引入正反馈后使净输入量变大．在自动控制系统中主要是用来对小的变化进行放大，从而可以使系统在一个稳定的状态下工作。而且正反馈可以与负反馈配合使用，以使系统的性能更优。但是正反馈总是起放大作用，这样就会使系统中的作用越来越剧烈，最后会使系统损坏。所以一般正反馈都与负反馈配合使用．y控制器检测单元－rym负反馈e控制器检测单元+ryym正反馈e仪表制造业中偏差：e=ym-r12:5012:50过程控制8正作用，反作用方式：为了适应不同被控对象实现负反馈的需要，工业调节器都设置有正，反作用开关，以便根据需要将调节器置于正作用或反作用方式正作用方式：调节器的输出信号μ随着被调量y的增大而增大，调节器增益为＋:y↑u↑,增益为+反作用方式：调节器的输出信号μ随着被调量y的增大而减小，调节器增益为－:y↑u↓,增益为-Gc(s)Gp(s)reuy－调节器被...