控制仪表与计算机控制装置 教学课件 作者 周泽魁 主编第二章 第二节05.ppt

《控制仪表与计算机控制装置 教学课件 作者 周泽魁 主编第二章 第二节05.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.2.模拟控制器(AnalogControllers)控制器的功能基本构成环节的特性电动调节器气动调节器12.2.1.控制器的功能控制器的作用是对测量信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算，并输出控制信号至执行器(1)偏差显示(2)输出显示(3)提供内给定信号及内、外给定的选择(4)正、反作用的选择(5)手动操作与手动/自动双向切换(6)附加功能：抗积分饱和、输出限幅、输入报警、偏差报警、软手动抗漂移、停电对策和零启动等.22.2.2.基本构成环节的特性电阻R(a)固定电阻模拟控制器都是由各种放大器和由电(气)阻、电(气)容构成的基本环节组合而成(b)可调气阻(b)可调电阻

2、(a)固定气阻气阻R关系式R=U/I传递函数U(s)/I(s)=RU——电阻两端电压I——流过电阻的电流关系式R=△P/M传递函数R=△P(s)/M(s)△P——气阻两端压降M——气体的质量流量3电容C气容C(a)固定电容(b)可变电容关系式关系式传递函数传递函数q——电容中的电荷量UC——电容两端的电压m——气容中的气体质量PC——气容中的压力。a)固定气容(b)可变气容iC——流过电容的电流M——气体的质量流量41)比例环节分压电路(a)结构原理图(b)阶跃响应关系式：传递函数：KP——比例系数，0

3、3=0（通大气）传递函数：52)积分环节积分电路(a)结构原理图(b)阶跃响应微分方程：传递函数：T——时间常数，T=RC节流盲室（积分气路）(a)结构原理图(b)阶跃响应微分方程：传递函数：T——时间常数，T=RC63)微分环节微分电路(a)结构原理图(b)阶跃响应微分方程：传递函数：T——时间常数，T=RC微分气路(a)结构原理图(b)阶跃响应微分方程：传递函数：72.2.3.DDZ―Ⅲ型电动调节器DDZ―Ⅲ型调节器有两种：全刻度指示调节器和偏差指示调节器，它们的结构和线路相同，仅指示电路有些差异。这两种基型调节器均具有一般调节器应具有的对偏差进行PID运算、偏差指示、正反作用切

4、换、内外给定切换、产生内给定信号、手动/自动双向切换和阀位显示等功能。在基型调节器的基础上，可附加某些单元，如输入报警、偏差报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器，如抗积分饱和调节器、前馈调节器、输出跟踪调节器、非线性调节器等以及构成与工业计算机联用的调节器，如SPC系统用调节器和DDC备用调节器。8基型调节器的构成基型调节器线路原理图9基型调节器的构成方框图输入电路PD电路PI电路输出电路硬手操电路软手操电路10基型调节器的电路分析－输入电路输入电路是偏差差动电平移动电路，它的作用：一是偏差检测与放大；二是电平移动。输入电路原理图①是为了消除集中供电引入的误差。②是为了保证运

5、算放大器的正常工作输入电路原理图采用这种电路形式有如下两个目的：11共模输入电压UC：输出与输入关系：12a)输出信号Uo1仅与测量信号Ui和给定信号Us差值成正比，比例系数为-2，而与导线电阻上的压降Ucm1和Ucm2无关。b)把以零伏为基准的、变化范围为1～5V的输入信号，转换成以UB(10V)为基准的、变化范围为0～±8V的偏差输出信号V01。结论：13(2)比例微分电路作用:是对输入电路的输出信号V01进行比例微分运算，整机的比例度和微分时间通过本电路进行调整。无源比例微分电路的传递函数：14同相端输入运放电路的传递函数为：比例微分电路的传递函数为：15在阶跃输入信号下，比例

6、微分电路输出的时间函数表达式为：比例微分电路的传递函数为：16PD电路的定性分析在t=0+，由于电容CD上的电压不能突变，所以UT(0+)=U01当充电过程结束时，UCD=UR11UT(∞)=U01/n由于U02=αUT，因此U02的变化规律与UT相同，而且有t＞0，CD两端的电压按指数规律不断上升故UT按指数规律不断下降17比例积分电路比例积分电路的主要作用是对来自比例微分电路的电压信号U02进行比例积分运算TI=RICI其传递函数为：18比例积分电路实际的输出输入关系联立求解以上三式，化简后可求得KI=K3CM/CI19比例积分电路比例积分电路的调节器的调节系统仍然存在静差。在阶

7、跃输入信号作用下，PI电路输出的时间函数表达式为20积分时间TI的倍率开关K3置于“×10”档时，R15上的电压经电阻RI向电容CM充电。因为UR15=1/mU0m=(R14+R15)/R15≈10积分时间是刻度值的10倍。积分时间TI的倍率开关21(4)整机传递函数TDF=1+——Ti22干扰系数F反映调节器参数(主要是KP、TI、TD)互相影响的一个参数。调节器的PID运算电路是由PD电路和PI电路串联构成。a)KP、TI、TD三个参数相互干扰的结果，