《自动控制仪表》PPT课件

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1、第五章自动控制仪表教学要求1掌握基本控制规律的数学表示形式2掌握基本控制规律对过渡过程的影响3掌握气动、电动执行器的组成和特点4了解DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性5掌握工作流量特性和理想流量特性6掌握执行器的选型、气开气闭方式的选择7了解可编程控制器的编程方法8了解可编程控制器的组成、工作过程重点与难点重点：基本控制规律对过渡过程的影响。理想流量特性,执行器气开、气闭方式的选择.难点：基本控制规律对过渡过程的影响,直线流量特性分析,执行器气开、气闭方式的正确选择.一、概述1.气动控制仪表：0.02～0.1MPa的模拟气压信号，作

2、为仪表间的标准联络信号。2.电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号，4～20mA（DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟信号。3.发展三个阶段：基地式，单元式，微处理式。信号形式电动仪表信号之间的传输方式是：进出控制室的传输信号采用电流信号。控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号。电动仪表的供电方式有交流供电和直流集中供电两种形式。基本控制规律及其对控制过程的影响控制规律概述1.控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。2.

3、正作用控制器：输入e与输出Δy的变化方向相同；3.反作用控制器：输入e与输出Δy变化方向相反。控制规律概述工程实际中应用最广泛的控制规律为双位控制、比例（P）、积分（I）、微分（D）控制规律，简称PID控制规律，各种控制器的运算规律均由这些基本控制规律组合而成。PID控制器的一般形式为：　　△y＝f(e)几种常用控制规律的微分方程表达式可分别表示为：比例作用（P）比例积分作用（PI）比例微分作用（PD）比例积分微分作用（PID）控制规律的表示形式P,I,D控制规律对控制过程的影响比例控制规律对控制过程的影响当控制器只具有比例控

4、制规律时，称此控制器为比例控制器。比例控制的输出与输入的关系为p＝KeK是一个重要的系数，它决定了比例控制作用的强弱。K越大，比例控制作用越强。K越小，比例控制作用越弱。比例作用最大的特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马上与偏差成比例地变化）比例度：输入变化相对值与输出变化相对值之比。比例积分控制规律对系统控制质量的影响积分作用是指控制器的输出与输入的积分成比例的作用。数学表达式为：只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，控制器才会停止积分，保持在一定

5、的输出值不变。积分作用的一个重要优点是能够消除余差。积分时间TI的物理意义积分时间是指在阶跃信号作用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。积分时间TI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。理想微分控制器的输出与输入信号的关系为：通常称微分控制为“超前控制”。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间ＴＤ成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间TD对过渡过程的影响。微分时间越长，微分作用越强。比例微分：比例微分电路的作用是对输入电路的输出信号进行比例微分运算比例微分控制规律对系统控制

6、质量的影响PID控制规律PID控制规律是三种控制规律的线性组合。它吸取了比例控制的快速反应功能、积分控制的消除余差功能和微分控制的预测功能。模拟式控制器1：基本构成原理（1）（2）（3）PID控制器的组成原理输入电路------偏差差动电平移电路。作用------产生与输入信号和给定信号差值成比例的偏差信号。（是对输入信号和给定信号进行综合比较，获得偏差信号并进行放大，同时实现电平的移动，把以零伏为基准的输入电压转换成以10V参考电压为基准的输出电压信号）输入信号和给定信号均为1～5V直流电压信号。PD电路比例微分电路的作用是

7、对输入电路的输出信号进行比例微分运算。PI电路PI电路的作用是对PD电路的输出信号进行比例积分运算，然后输出以10V为基准的1～5V的电压信号至输出电路。Ⅲ型控制器的输出电路是一个具有电平移动的电压～电流转换器。它的输入和输出关系见控制器组成框图中输出电路部分，它的作用是将经过PID运算的以VB为基准的1～5VDC电压信号输出给负载，并转换成4～20mA的电流信号进行输出。手动操作电路在控制系统投运过程中，一般总是先手动遥控，待工况正常后，再切向自动。这个过程中应该保证控制器的输出不变，这样才能保证执行器的位置在切换的过程中不

8、发生突变，从而不会对生产过程产生扰动，这种对生产过程不产生扰动的切换被称为无扰动切换。⑴软手操电路⑵硬手操电路DDZ-Ⅲ型控制器DDZ-Ⅲ型控制器控制器输入信号指示电路和给定信号指示电路相同，指示电路输入以零伏为基准的1～5VDC，输出以VB为基准的1～5mADC电流信号，用