《术语和指标》PPT课件

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1、第二章术语和指标第一节名词术语一、调节与控制有三种理解，本书以第一种理解为准，即控制包含了调节，凡是用到“调节”的字眼一律改为控制。二、变送器变送器指通过检测元件(传感器)接受被测变量(参数)信号并将它转换成通用的标准输出信号的仪表。变送器与传感器的主要区别是变送器输出的是标准信号，而传感器输出的信号则不一定是标准的。三、被调对象和被调参数工业生产用到的各种设备，多半有物质或能量进出。例如，水箱就是有物质进出的设备，电动机就是有能量进出的设备，热交换器就是既有物质又有能量进出的设备。为了保证这些设备工作在安全经济状态，必须

2、对其中的某个参数进行调节，如水箱里的液位、电动机的转速、热交换器的出口温度等。这些参数就是“被调参数”，或称为“被调变量”、“被控变量”，有关的设备就是“被调对象”或“被控对象”。四、设定值设定值也叫给定值，是为了达到安全高效生产的目标，希望被调参数保持的数值。如果实际被调参数偏离了这个值就需要进行调节，而调节的最终结果应该将它调回到这个目标值上来。如果设定值是恒定不变的，希望自动调节系统把被调参数维持在恒定的数值上，这样的自动调节称为“定值调节”。如果设定值随时间连续变化，希望被调参数靠自动调节系统跟着设定值一起改变，这

3、样的自动调节就称为“随动调节”。五、扰动如果被调对象和外界没有物质或能量的进出，或者虽有进出却处于稳定的平衡状态，就没必要进行调节。例如：当水箱没有液体进出时，其液位永远不会改变。即使有进有出，但是进出平衡时，液位也不会改变。电动机的电源和负载都稳定时，其转速不会改变。热交换器的进口流量、温度、出口流量都不变时，出口温度也不会变化。但实际运行中的生产设备总免不了受到各种各样的干扰。例如：负载的变化、电源电压的波动、原料质量或数量的变化，甚至环境条件的改变等，归根到底是物质流或能量流的波动，这些都会破坏被调参数的稳定。所有这

4、一切对稳定不利的消极因素统称为“扰动”。如果扰动产生在系统的内部，称为内部扰动；反之，当扰动产生在系统的外部时，则称为外部扰动。外部扰动是系统的输入量。六、偏差出现扰动的结果是使被调参数偏离设定值。偏离的程度用“偏差”的大小来衡量，偏差的方向用偏差的符号来表示。例如，被调对象是过热器，被调参数是温度，设定值是540℃，实际温度是535℃，偏差就是－5℃。反之为+5℃。由此可见，偏差的定义是：偏差=实际被调参数－设定值(2-1)或偏差=设定值－实际被调参数(2-2)如果是人工调节，首先应该判断被调参数是否合适，才能决定要不要

5、加以调节，往哪个方向调节，调节多少。实际上就是根据偏差指导人的调节行为，从而及时有效地抑制扰动，使被调参数恢复正常。自动调节也是如此，只不过是用检测仪表代替人的观察，用自动调节器里的运算代替人的判断和决策，用执行器代替人手操作。总之，偏差是调节动作的依据。偏差的有无决定要不要调节，偏差的正负决定往哪个方向调节，偏差的大小决定调节多少。绝大多数自动调节任务实质上就是要使偏差自动减少甚至消除。经过自动调节，如果仍没有把偏差完全消除，则其剩余部分叫做“残余偏差”，也叫“余差”或“静差”。七、PID控制PID控制表示比例(P)-积

6、分(I)-微分(D)控制，理想PID控制的数学表示式为：(2-3)式中：为控制器输出；为控制器输入(测量值与设定值的差值，即偏差)；为控制器比例增益；TI为积分时间；TD为微分时间。所谓增益，是指调节器的输出相对变化量与相应输入的相对变化量之比。有时也用比例度或比例带或表示比例作用的强弱，比例带等于增益的倒数乘以100％积分时间的定义：当PI调节器的输入变量为阶跃变化时，自阶跃起始到输出变量达到施加阶跃时刻输出值的两倍时为止的时间。也可以理解为：在偏差阶跃输入作用下，调节器的输出达到比例输出两倍时所经历的时间，即为积分时间

7、。微分控制依据偏差变化速度来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其作用是阻止被控变量的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。八、操纵变量操纵变量也称调节变量或操作量、控制变量、控制量。决定被控变量的物理量称为操纵变量，或由控制(调节)作用改变去控制被控变量的物理量称为操纵变量。操纵变量是调节器对生产设备施加影响以抑制扰动的操纵信号。有相当多的调节器用于调节管路里的流体，其操纵变量决定阀门的开度，这时的操纵变量也叫“阀位指令”。九、前馈调节与反馈调节反馈调节是根据被控变量的偏差进行调节的。当系统受到扰

8、动后，只有等到被控变量变化并出现偏差时调节器才起作用，而被调对象总是存在惯性和迟延的，所以从扰动出现到被控变量出现偏差要有一定的时间，故调节作用落后于扰动，调节过程中必然会产生动态偏差。前馈调节不是根据偏差而是根据扰动进行调节的，因此，前馈调节就有可能及时地消除扰动的影响而使被控变量基本保持不变。直接根