比例积分微分控制及其调节过程1

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1、第二章—过程控制工程—太原工业学院自动化系比例积分微分控制及其调节过程7/21/20211第二章比例积分微分控制及其调节过程本章主要内容基本概念比例调节（P调节）积分调节（I调节）比例积分调节（PI调节）比例积分微分调节（PID调节）—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20212第二章比例积分微分控制及其调节过程第一节Unit1基本概念—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20213第二章比例积分微分控制及其调节过程本节主要内容PID控制的优点负反馈控制的概念调节器正反作用的选择—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20214第二章比例积分微分控制

2、及其调节过程PID控制是比例积分微分控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。PID控制的优点：原理简单，使用方便。适应性强，可以广泛应用于化工、热工、冶金、炼油以及造纸等各种生产部门。按PID控制进行工作的自动调节器已商品化。鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。PID控制的优点—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20215第二章比例积分微分控制及其调节过程负反馈控制的概念图2.1生产过程简单控制系统方框图—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20216第二章比例积分微分控制及其调节过程调节

3、器正反作用的定义正作用方式是指调节器的输出信号u(t)随着被调量y(t)的增大而增大。反作用方式是指调节器的输出信号u(t)随着被调量y(t)的增大而减小。注意：由于仪表的偏差e(t)=y(t)-r(t),所以调节器为正作用方式时，Kc为负。—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20217第二章比例积分微分控制及其调节过程调节器正反作用的选择调节器正反作用的选择原则：整个系统构成负反馈系统。调节器正反作用的选择方法：闭环回路上所有环节的增益之乘积是正数。反作用调节器—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20218第二章比例积分微分控制及其调节过程锅炉汽包水位

4、的控制调节阀：气关阀(—)被控对象：（+）测量变送器：（+）结论：调节器为（—），即正作用调节器分析：H↑→测量值Ym↑→（正作用调节器）控制信号U↑→（气关阀）阀门开度↓→液位H↓—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/20219第二章比例积分微分控制及其调节过程第二节Unit2比例调节（P调节）—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202110第二章比例积分微分控制及其调节过程本节主要内容比例调节的动作规律，比例带比例调节的特点，有差调节比例带对于调节过程的影响—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202111第二章比例积分微分控制及其调节过程一.

5、比例调节的动作规律，比例带式中称为比例增益。在过程控制中习惯用增益的倒数表示调节器输入于输出之间的比例关系：比例带的物理意义：如果直接代表调节阀开度的变化量，那么比例带就代表使调节阀开度改变100%即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202112第二章比例积分微分控制及其调节过程二.比例调节的特点，有差调节比例调节的显著特点就是有差调节。负荷：指物料流或能量流的大小。蒸汽D冷水Q—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202113第二章比例积分微分控制及其调节过程三.比例带对于调节过程的影响比例带临界稳定状态下的比例

6、带为：↓稳定性变差稳态误差变小e(∞)↓Kcr为对象临界稳定频率下的增益。下面，我们以一个例题来说明比例带对控制系统的影响。已知，单位负反馈的开环传递函数为：—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202114第二章比例积分微分控制及其调节过程—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202115第二章比例积分微分控制及其调节过程—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202116第二章比例积分微分控制及其调节过程—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202117第二章比例积分微分控制及其调节过程图2.5可以得出：比例控制的优点：反应快，控制及时。偏

7、差越大，输出的控制作用越强。一般来说，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学的小写，以提高系统的灵敏度，是反映快些，过渡过程曲线的形状好些。反之，比例度大写意保证稳定。—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202118第二章比例积分微分控制及其调节过程第三节Unit3积分调节（I调节）—过程控制工程—太原工业学院自动化系7/21/202119第二章比例积分微分控制及其调节过程本节主要内容积分调节动作规律积分调节的特点，无差调节积分速度对于调节过程的影响—过程控制工程—太原工业