《自动化仪表》PPT课件

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1、第四章调节器2附录第四章　调节器调节器参数整定控制规律选择控制规律3一、基本控制规律分析控制器的控制规律就是控制器的输出信号随输入信号（偏差）变化的规律。这个规律常称为控制器的特性。第一节控制规律最常用的调节器，我们一般选择PID调节器，因为这类调节器原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性变化不太敏感。4典型PID调节器功能框图第一节控制规律5第一节控制规律Kc:比例系数；Ti：积分时间；Td：微分时间；PID调节器的调节参数控制作用的初始稳态值比例放大系数积分时间微分时间6第一节控制规律比例P、积分I、微分D比例P：有两种表示方式:比例度δ%和增益K，K=1/

2、δ%,K增大，系统的稳定性变差，控制质量提高。纯比例调节时，K=输出/输入积分I：积分时间以Ti（分）来表示，积分作用的基本目的是在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消除余差）。Ti↑系统稳定性↑，Ti↓积分作用越强。微分D：微分时间以Td（分）来表示，微分作用的基本目的是能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许使用高的增益，并提高响应速度。Td↑作用强，太强会振荡。67Kd：微分增益二、比例控制规律第一节控制规律1、控制输出与偏差之间在一定范围内保持比例关系。8通常用比例度表示控制输出与偏差成线性关系的比例控制器输入(偏差)的范围，因此，比例度又称为比例带。第一节控制规律9如果u

3、直接代表调节阀的开度，当调节阀开度改变100％，即从全关到全开，则可以看出，就代表对应的被调量的相对变化范围。只有当被调量处在这个范围以内，调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。超出这个“比例带”以外，调节阀已处于全开或全关的状态，此时调节器的输入与输出已不再保持比例关系，而调节器也至少暂时失去其控制作用了。例如，若测量仪表的量程为100C，则=50%就表示被调量需要改变50C才能使调节阀从全关到全开。第一节控制规律10控制器有正作用和反作用之分，控制器增益有正负之分。当控制器的测量y增加时，控制器的输出u增加，正作用控制器当控制器的测量y增加时，控制器的输出u增加，反作用控制器由于

4、：u=Kc(r－y)=Kce，则：正作用控制器，Kc为负号；反作用控制器，Kc为正号第一节控制规律112、比例增益对控制系统的影响第一节控制规律12A、对余差的影响Kce()定值控制系统：当干扰是幅值为F的阶跃信号Kce()（1）自衡非振荡过程时随动控制系统：输入信号是幅值为R的阶跃信号，根据终值定理第一节控制规律13（2）无自衡非振荡过程随动控制系统：e()=0定值控制系统：Gf(s)具有自衡特性时，e()→0Gf(s)具有无自衡特性，即e()→0第一节控制规律14B、对系统过渡过程的影响Kc增大随动控制系统衰减比，最大动态偏差，余差，振荡，周期第一节控制规律15定

5、值控制系统Kc增大第一节控制规律16C、对控制系统稳定性的影响系统的开环频率特性曲线系统的开环频率特性曲线随比例增益的增加向(-1,j0)点移动，系统的稳定性变差。随着比例增益的增大，系统的稳定性变差。第一节控制规律17上述的结果适用于大多数工业过程被控对象的稳定性分析，但对具体被控对象和扰动通道还应具体分析。设开环不稳定对象：采用比例控制器，Kc增大时，控制系统的根轨迹Kc小时，系统不稳定，随着Kc的增大，系统的改善，直到系统阻尼第一节控制规律18比例增益对控制指标的影响Kc增加：系统稳定性变差，振荡加剧。系统频率增加，响应加快。稳态误差减少，准确性提高第一节控制规律19总之：一般比例度

6、太大、太小对系统的动特性均不利，通常对于采用比例调节器的自调系统，衰减比在4-10的范围内较为适当，据经验，此时比例度大约为临界比例度的二倍左右。比例调节规律的优点是：对干扰有及时而有力的抑制作用，即当偏差存在的瞬间，调节器即有相应的输出，因此生产上有一定的应用，但它有一个不可避免的缺点，即存在静态误差，一时被调量偏差不存在，调节器的输出也就为零，即调节器的调节作用是以偏差的存在作为前提条件的，所有使用这种比例调节器，不可能做到无静差调节。要消除静差，就要引入积分调节器，对偏差信号进行积分处理。设开环不稳定对象：第一节控制规律20Ti为积分时间Ki为积分增益1、积分控制的主要作用在于消除余

7、差u(t)三、比例积分控制规律：第一节控制规律212、对PI控制作用的分析A、PI控制作用是P作用和I作用之和比例控制起粗调作用，积分作用起细调作用，直到余差消除，偏差为零时积分输出才停止。第一节控制规律22B、PI控制作用是比例增益不断调整的P作用C、PI控制作用是初始稳态值不断移动的P作用第一节控制规律23D、对系统过渡过程的影响Ti减小Ti对随动控制系统过渡过程的影响(Kc相同)第一节控制规律24Ti对定值控制系