过程控制课件--第二章PID控制.ppt

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1、第二章PID控制及其调节过程内容回顾单回路控制系统的组成重点：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本章重点内容§2.1基本概念一、概述控制器的作用：将测量变送信号与设定值相比较，若存在偏差，就按预先设置的不同控制规律产生输出信号。控制规律：控制器的输出信号随偏差信号的变化而变化的规律。常用控制规律：双位控制，P控制，PI、PD、PID控制。PID控制:比例(proportion),积分(integration),微分(differentiation)控制的简称

2、，是一种负反馈控制.二、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．PID控制是一种负反馈控制。在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。在连接成闭合回路时，可能出现两种情况：正反馈和负反馈.三、调节器作用方向的选择正反馈作用加剧被控对象流入量流出量的不平衡，导致控制系统不稳定。负反馈作用则缓解对象中的不平衡，正确地达到自动控制的目的。y控制器检测单元－rym负反馈e控制器检测单元+ryym正反馈e1．系统中各环节正、反作用方向的

3、规定在控制系统方框图中，每一个环节（方框）的作用方向都可用该环节放大系数的正、负来表示。如作用方向为正，可在方框上标“＋”；如作用方向为负，可在方框上标“－”。控制系统中各环节的作用方向（增益符号）是这样规定的：正作用方向：当该环节的输入信号增加时，输出信号也随之增加。反作用方向：当输入增加时，输出减小，即输出与输入变化方向相反。（1）被控对象环节。被控对象的作用方向，则随具体对象的不同而各不相同。当过程的输入（操纵变量）增加时，若其输出（被控变量）也增加则属于正作用，取“＋”；反之则为负作用，取“－”号。（2）执行器环节。对于控制阀，其作用方

4、向取决于是气开阀还是气关阀。当控制器输出信号（即控制阀的输入信号）增加时，气开阀的开度增加，因而流过控制阀的流体流量也增加，故气开阀是正方向的，取“＋”号；反之，当气关阀接收的信号增加时，流过控制阀的流量反而减少，所以是反方向的，取“－”号。控制阀的气开、气关作用形式应按其选择原则事先确定。（3）测量变送环节。对于测量元件及变送器，其作用方向一般都是“正”的。因为当其输入量（被控变量）增加时，输出量（测量值）一般也是增加的。（4）控制器环节。由于控制器的输出取决于被控变量的测量值与设定值之差，所以被控变量的测量值与设定值变化时，对输出的作用方向

5、是相反的。当误差增加时，其输出也增加，则该环节的增益为正，反之为负。KcKvKKmreμuyym－＋＋＋调节阀被控过程测量变送器Kc：调节器运算部分的增益K、Kv和Km：分别代表被控过程、调节阀和测量变送装置的增益μ为调节阀的开度ym为被调量y的测量值。2、控制器的正反作用控制器的正反作用设置的目的：保证控制系统成为负反馈。负反馈准则：控制系统开环总增益为正开环总增益：各组成环节的增益之积环节的增益为正：当环节输入增加时，其输出也增加KcKvKKmreμuyym－＋＋＋调节阀被控过程测量变送器负反馈准则：KCKVKKm>0确定控制器的正反作用的

6、步骤1、根据工艺安全性要求，确定控制阀的气开和气关型。气开阀的增益为正，气关阀的增益为负2、根据过程的输入和输出关系，确定被控过程增益的正负3、根据检测变送环节的输入输出关系，确定检测变送环节增益的正负4、根据负反馈准则，确定控制器的正反作用控制器的正反作用举例§2.2比例调节的动作规律一比例调节动作规律，比例带在比例调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成正比，即：Kc---比例增益，可以取正数或者负数e---偏差u0---当偏差e=0时的输出信号△u---控制器的变化量注意:当偏差e=0时，并不意味着无输出，而是u=u0或比例度（比例带）在

7、过程控制中，习惯用比例度（比例带）δ代替比例增益KCδ的物理意义：如果输出u直接代表调节阀开度的变化量,那么δ就代表使调节阀开度改变100%，即从全关到全开时所需的被调量的变化范围．只有当被调量处于这个范围之内，调节阀的开度才与偏差成正比，超出这个比例带之外,调节阀已经处于全关或全开的状态，暂时失去控制作用.实际上，调节器的比例带δ习惯用它相当于被调量测量仪表的量程的百分数表示，如：若测量仪表量程为100℃,则δ＝50%就表示被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开，也就是：δ*量程例：某气动比例温度控制器的输入范围为500～10000C，

8、输出范围为20～100KPa，当控制器输入变化2000C时，其输出信号变化40KPa，则该控制器的比例度为多少？解：二、比例调节的特点：有差调节负荷：