自动化装置及仪表第一章-第1节控制器的运算规律和构成方式VIP免费

1第一章模拟式控制器第一节控制器的运算规律和构成方式第二节基型控制器第三节特种控制器和附加单元2控制器运算规律P、I、D、PI、PD、PID基型控制器各个电路框图和原理图分析特种控制器电路原理图分析附加单元电路原理图分析本章重点内容介绍积分反馈型积分限幅控制器PI-P切换控制器偏差报警单元输出限幅单元（务必读懂电路原理图）3控制器(也称调节器)，将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生的偏差进行比例(P)、积分(I)、微分(D)运算，并输出统一标准信号,去控制执行机构的动作，以实现对温度、压力、流量、液位及其他工艺变量的自动控制。图1-1单回路控制系统方框图控制器对象变送器给定值偏差测量值被控变量扰动xs∆εxi∆y4一、基本定义正反作用、KP、δ、TI、TD、KI、KD二、基本知识1.P、I、D、PI、PD等调节器阶跃响应特性曲线的绘制（会在坐标上画阶跃作用下的响应曲线）2.δ、TI、TD的测试方法（根据定义，实验方法）本节重点内容介绍第一节控制器的运算规律和组成方式5图1-1单回路控制系统方框图控制器对象变送器给定值偏差测量值被控变量扰动xs∆εxiy输入信号：测量信号和给定信号比较的偏差信号，用ε表示。ε=xi-xs输出信号：在偏差信号的作用下，输出的变化量，用y表示。第一节控制器的运算规律和组成方式一、概述6第一节控制器的运算规律和组成方式控制器的运算规律是指控制器的输出信号和输入偏差之间随时间变化的规律。∆y∆ε一、概述∆ε＝ε∆ε对输入偏差而言，由于其初值为零，因此基本运算规律有比例（P）、积分（I）和微分（D）三种，各种控制器的运算规律均由这些基本运算规律组合而成。∆y∆y习惯上称ε>0为正偏差；ε<0为负偏差ε>0时>0称控制器为正作用控制器；ε<0时>0称控制器为反作用控制器。7二、PID控制器的运算规律（一）PID运算规律的表示形式PD0I1d(d)dtyKtTTt1.理想PID控制器微分方程表示法传递函数表示法PDI()1()(1)()YsWsKTsEsTs比例增益积分时间微分时间82.实际PID控制器DIPDIID11()()1()1TsFTsFYsWsKFTEssKTsKF－控制器变量之间的相互干扰系数，可表示为DI1TFT－考虑相互干扰系数后的实际比例增益KPFTIFKIDFTKD－考虑相互干扰系数后的实际积分时间－考虑相互干扰系数后的实际微分时间－微分增益－积分增益9具有比例控制规律的控制器称为P控制器，其输出信号与输入偏差ε（当给定值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量）之间成比例关系。（二）P运算规律—P调节器∆ypyK()pWsK或Kp比例作用Kp比例作用比例增益10给P调节器输入一个阶跃信号，输出信号立即产生一个向上的跳变。tεΔytKp>1Kp<1Kp>1→呈现放大作用Kp<1→呈现缩小作用比例调节器就是一台放大倍数可调节的放大器!11或称比例带，表示比例作用的强弱。maxminmaxmin100%yyyP1100%Kmaxminmaxminyyδ与Kp成反比。δ越小，Kp越大，比例作用就越强。1.比例度δP调节器的整定参数δ：δ的定义：输入信号的相对变化量和输出信号的相对变化量之比。在数量上δ(PB)和KP之间是倒数关系maxminmaxmin1100%100%100%iiBpXXXxPYyKYY12xy100%50%50%δ=50%δ=100%δ=200%δ=50%输入信号变化100%输出信号变化?δ=100%输入信号变化100%输出信号变化?δ=200%输入信号变化100%输出信号变化?50%200%100%13图1-2P控制器的阶跃响应特性2.P控制特性tε0t0y∆KPε2.P控制的特点：反应快，控制及时，但系统有余差。1.比例度与系统稳定性的关系:δ越小，系统控制越强，但并不是δ越小越好。δ减小将使系统稳定性变差，容易产生振荡。3.P控制器一般用于干扰较小，允许有余差的系统中。14为什么P调节器会产生余差呢？——是P调节器自身的特点考察用P调节器构成的定值控制系统。余差的定义：调节过程结束时，测量信号的新稳态值和给定信号之差。15图中xs、xi、ε、y分别是给定值、测量值、输入信号、输出信号调节器对象εxi+_xsy-f+xi16假设系统原处于平衡状态，则xi=xs。由于扰动f的加入，使对象的输出发生变化，破坏了平衡状态。若fxi...