化工仪表自动化.ppt

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1、化工仪表自动化guodian化工仪表及自动化第九章基本控制规律位式控制双位控制具有中间区的双位控制多位控制比例控制比例控制规律及其特点比例度及其对控制过程的影响1目录：积分控制积分控制规律及其特点比例积分控制规律与积分时间积分时间对系统过渡过程的影响微分控制微分控制规律及其特点实际的微分控制规律及微分时间比例微分控制系统的过渡过程比例积分微分控制概论3控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。即经常是假定控制器的输入信号e是一个阶跃信号，然后来研究控制器的输出信号p随时间的变化规律。在研究控制器的控制规律时概论

2、控制器的基本控制规律位式控制（其中以双位控制比较常用）、比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）。4第一节位式控制一、双位控制5理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为图9-1理想双位控制特性图9-2双位控制示例第一节位式控制6将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成为一个具有中间区的双位控制器，见下图。由于设置了中间区，当偏差在中间区内变化时，控制机构不会动作，因此可以使控制机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器中运动部件的使用寿命。图9-3实际的双位控制规律二、具有中间区的双位控制图9-4具有中间区

3、的双位控制过程第一节位式控制双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标结论被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。7第一节位式控制三、多位控制对系统的控制效果较好，但会使控制装置的复杂程度增加。图9-5三位控制器特性图8第二节比例控制9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

4、趋于稳定，达到平衡状态。图9-6水槽液位控制第二节比例控制（9-4）10一、比例控制规律及其特点比例控制器KCeΔp图9-7比例控制器图9-8简单比例控制系统示意图比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大量第二节比例控制如上图，根据相似三角形原理所以，对于具有比例控制的控制器（9-5）11第二节比例控制12比例度是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。（9-7）二、比例度及其对控制过程的影响1.比例度第二节比例控制举例一只比例作用的电动温度控制器,它的量程是100～200℃,电动控制器的输出是0～10mA

5、,假如当指示值从140℃变化到160℃时,相应的控制器输出从3mA变化到8mA,这时的比例度为为13第二节比例控制当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时(在上例中即温度变化超过40℃时),控制器的输出就不能再跟着变化了。这是因为控制器的输出最多只能变化100%。所以,比例度实际上就是使控制器输出变化全范围时,输入偏差改变量占满量程的百分数。说明14第二节比例控制15图9-9比例度与输入输出的关系即（9-8）将式

6、（9-7）改写后得对于一只具体的比例控制器，仪表的量程和控制器的输出范围都是固定的,令（9-9）第二节比例控制对一只控制器来说，K是一个固定常数。将式(9-9)代入式(9-8)，得（9-10）而KC值与δ值都可以用来表示比例控制作用的强弱。在单元组合式仪表中（9-11）16第二节比例控制17左下图为简单水槽的比例控制系统的过渡过程。图9-10简单水槽的比例控制过程液位开始下降作用在控制阀上的信号进水量增加偏差的变化曲线图9-11比例度对过渡过程的影响在t=t0时，系统外加一个干扰作用第二节比例控制优点：反应快，控制及时缺点：存

7、在余差若对象的滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大些以保证稳定。结论18第三节积分控制一、积分控制规律及其特点19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Δp与输入偏差e的积分成正比，即（9-12）图9-12积分控制规律对式(9-12)微分,可得（9-14）当输入偏差是常数A时（9-13）第三节积分控制结论积分控制作用输出信号的大小不仅取决于偏差信

8、号的大小,而且主要取决于偏差存在的时间长短。积分控制器输出的变化速度与偏差成正比。积分控制作用在最后达到稳定时，偏差等于零。20第三节积分控制图9-13液位控制系统图9-14积分控制过程21第三节积分控制二、比例积分控制规律与积分时间比例积分控制规律可用下式表示（9-15）图