第3章调节器(1)-V3

《第3章调节器(1)-V3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章调节器(1)-V3（50页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、1第第3 3章章 调节器调节器 基本控制规律基本控制规律 模拟式调节器概述模拟式调节器概述 数字式控制器数字式控制器 23-1 基本控制规律基本控制规律位式控制位式控制比例控制规律（比例控制规律（P）积分及比例积分控制规律（积分及比例积分控制规律（PI）微分及比例微分控制规律（微分及比例微分控制规律（PD）比例积分微分控制规律（比例积分微分控制规律（PID）3何为控制器的控制规律何为控制器的控制规律 e(te(t) )偏差偏差r(tr(t) )给定值给定值(SP) (SP) z(tz(t) )测量值测量值(PV)(PV)控制器的控制规律控制器的控制规律 就是控制就是控制器的输出信号随输入信号器

2、的输出信号随输入信号( (偏偏差差) )变化的规律。这个规律常变化的规律。这个规律常常称为控制器的特性。常称为控制器的特性。4 输入是被控变量与给定值之差即偏差输入是被控变量与给定值之差即偏差e(te(t) )， 输出是输出信号的变化量输出是输出信号的变化量y y。 e(te(t) )0 0称正偏差称正偏差, , e(te(t) )0 0称负偏差称负偏差 e(te(t) )0 0相应的相应的y y0, 0, 称为正作用控制器称为正作用控制器 e(te(t) )0 0相应的相应的y y0, 0, 称为反作用控制器称为反作用控制器 控制器的正反作用控制器的正反作用5 对于某些工业过程，其过程参量今

3、要求维对于某些工业过程，其过程参量今要求维持在一定的范围内，而不要求作精确控制。持在一定的范围内，而不要求作精确控制。这时就可采用比较简单的开关式控制方法。这时就可采用比较简单的开关式控制方法。这种控制系统中的执行器只能作开关两位这种控制系统中的执行器只能作开关两位式动作，因此，也位式控制。式动作，因此，也位式控制。61、双位控制、双位控制 双位控制是位式控制的最简单形式。双位控制是位式控制的最简单形式。 双位控制的规律是：当测量值大于给定值时，控双位控制的规律是：当测量值大于给定值时，控制器的输出最大（或最小）；当测量值小于给定制器的输出最大（或最小）；当测量值小于给定值时，则控制器的输出最

4、小（或最大）。其偏差值时，则控制器的输出最小（或最大）。其偏差e与输出与输出u间的关系为：间的关系为：minmaxuu 00euu0e0 时，或时，或当ee见图2172、具有中间区域的双位控制、具有中间区域的双位控制 带中间区域的双位控制规带中间区域的双位控制规律是：律是： 当被控变量上升时，必须当被控变量上升时，必须在测量值高于给定值某一在测量值高于给定值某一数值后，阀门才关（或数值后，阀门才关（或开）；当被控变量下降时，开）；当被控变量下降时，必须在测量值低于给定值必须在测量值低于给定值某一数值后，阀门才开某一数值后，阀门才开（或关）。在中间区域是（或关）。在中间区域是不动作的。不动作的。

5、理想的双位控制的缺陷理想的双位控制的缺陷8二、比例控制二、比例控制比例控制规律（比例控制规律（P P）可用下列数学式子表示：）可用下列数学式子表示：数数控制器增益或放大系控制器增益或放大系控制器的输入，及偏差控制器的输入，及偏差控制器输出变化量控制器输出变化量ppKe(t)ute Ku )(1、比例控制规律、比例控制规律9baKeKebaupp 102、比例度及其对控制过程的影响、比例度及其对控制过程的影响1 1）比例度）比例度P P 定义：定义：比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出变比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出变 化量之比的百分数。化量之比的百分数。常常数数，-K zzu

6、uKKKuuuzzePpminmaxminmaxminmaxminmax% 10010011%1001 pKP在单元组合仪表在单元组合仪表中，控制器的输中，控制器的输入信号是由变送入信号是由变送器来的，而控制器来的，而控制器的和变送器的器的和变送器的输出信号都是统输出信号都是统一的标准信号，一的标准信号，因此因此K K1 1。所以。所以比例度为比例度为122 2）比例度对过渡过程品质因数的影响）比例度对过渡过程品质因数的影响a、比例度对余差的影响、比例度对余差的影响常规控制系统的结构如下图常规控制系统的结构如下图13上述系统可简化为上述系统可简化为14因此，比例控制必然存在静态误差（又称余差）

7、。因此，比例控制必然存在静态误差（又称余差）。越小（越小（Kc越大），余差越越大），余差越小，反之亦然。小，反之亦然。15b、比例度对系统稳定的影响、比例度对系统稳定的影响比例度很大时，由于控制作用很比例度很大时，由于控制作用很弱，因此，过渡过程变化缓慢，弱，因此，过渡过程变化缓慢，曲线态平稳（曲线曲线态平稳（曲线5 5、6 6）。减小）。减小比例度，由于控制作用增强，过比例度，由于控制作用增强，过渡过程出现振荡（曲线渡过程出现振荡（曲线3 3、4 4）。）。当比例度很小时，由于控制作用当比例度很小时，由于控制作用过强，过渡过程曲线可能出现等过强，过渡过程曲线可能出现等幅振荡，这时的比例度为称

8、为临幅振荡，这时的比例度为称为临界比例度界比例度k k, ,相应的曲线如相应的曲线如2 2所示。所示。当比例度继续减小至当比例度继续减小至kk以下时，以下时，系统可能出现发散振荡（如曲线系统可能出现发散振荡（如曲线1 1），这时系统就不能进行正常），这时系统就不能进行正常的控制了。的控制了。163、比例控制的特点及其应用场合、比例控制的特点及其应用场合 比例控制规律比较简单，控制比较及时，一旦有偏差比例控制规律比较简单，控制比较及时，一旦有偏差出现，马上就有相应的控制作用。应此，比例控制是出现，马上就有相应的控制作用。应此，比例控制是一种最基本的控制规律。但是，由于比例控制作用一种最基本的控制

9、规律。但是，由于比例控制作用u与偏差与偏差e成一一对应关系，因此因负荷改变后，比例控成一一对应关系，因此因负荷改变后，比例控制存在余差。制存在余差。 比例控制适用于干扰较小且不频繁、对象滞后较小而比例控制适用于干扰较小且不频繁、对象滞后较小而时间常数较大、控制精度要求不高的场合。时间常数较大、控制精度要求不高的场合。17三、三、 比例积分控制（比例积分控制（PI）1、比例积分控制规律（、比例积分控制规律（PI）18比例积分控制器的频率特性为：比例积分控制器的频率特性为：)()( jTKjGIpc11由于在低频段能起放大作用，由于在低频段能起放大作用， 11,)1,因此能够消除余差。对数相频因此

10、能够消除余差。对数相频特性在低频段相角是滞后的，特性在低频段相角是滞后的，而在高频段相角大大减小，逐而在高频段相角大大减小，逐渐接近渐接近0 0。所以比例积分器的积。所以比例积分器的积分作用只在低频段起作用，而分作用只在低频段起作用，而在高频段几乎没有作用。在高频段几乎没有作用。192、积分时间及其对过渡过程的影响、积分时间及其对过渡过程的影响tATKttATKAdtTKuIpttIpIpI )(1212AKtATKpp 1tT1在阶跃信号输入中，积分作用输出为在阶跃信号输入中，积分作用输出为 若取积分作用的输出等于比例作用的输出若取积分作用的输出等于比例作用的输出 积分时间的定义：积分时间的

11、定义：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间就是积分时间到等于比例作用的输出所经历的时间就是积分时间T TI I 积分时间积分时间20TI对过渡过程的影响对过渡过程的影响213、积分饱和、积分饱和 具有积分作用的控制器在单方向具有积分作用的控制器在单方向偏差信号的作用下，其输出达到偏差信号的作用下，其输出达到输出范围上限值或下限值以后，输出范围上限值或下限值以后，积分作用将继续进行，从而使控积分作用将继续进行，从而使控制器脱离正常工作状态，这种现制器脱离正常工作状态，这种现象称为象称为积分饱和积分饱和积分饱和的积分饱和的影影响：