过程控制仪表及控制系统 第2版 教学课件 作者 林德杰 第4章　过程控制仪表.ppt

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1、09BX4第4章　过程控制仪表4.1　DDZ-Ⅲ型调节器4.1.1　输入电路4.1.2　比例微分电路4.1.3　比例积分电路4.1.4　整机的比例积分微分电路传递函数4.1.5　输出电路4.1.6　手动操作电路和无平衡无扰动切换4.1.7　指示电路4.2.1　抗积分饱和调节器4.2.2　微分先行PID调节器09BX4第4章　过程控制仪表4.2.3　比例微分先行PID调节器4.2.4　非线性PID调节器4.3　数字式调节器4.3.1　数字式调节器控制规律的实现4.3.2　数字式调节器的组成4.3.3　专家自整定调节器4.3.4　虚拟调节仪表4.4　执

2、行器4.4.1　概述4.4.2　电动执行机构09BX4第4章　过程控制仪表4.4.3　气动执行机构4.4.4　气动薄膜调节阀4.4.4.1　调节阀的工作原理4.4.4.2　调节阀的分类4.4.4.3　调节阀的选择4.5　电—气转换器和阀门定位器4.5.1　电—气转换器4.5.2　电—气阀门定位器09BX44.1　DDZ-Ⅲ型调节器图４-1　全刻度指示调节器组成框图09BX44.1　DDZ-Ⅲ型调节器图４-2　全刻度指示调节器原理图09BX44.1　DDZ-Ⅲ型调节器图４-3　输入电路09BX44.1.1　输入电路1)输出信号Vo1是偏差信号ε的两倍

3、，负号表示Vi是反相输入。2)Vi和Vs均以零伏为基准的DC1～5V，而Vo1是以VB=10V为基准的信号，从而实现了电平转移。09BX44.1.2　比例微分电路图４-4　比例微分电路09BX44.1.2　比例微分电路图４-5　比例微分电路的组成a)无源比例微分电路　b)比例放大电路09BX44.1.2　比例微分电路图４-6　PD电路输出的阶跃响应曲线09BX44.1.3　比例积分电路图４-7　PI电路09BX44.1.3　比例积分电路图４-8　PI电路的简化a)在×1档　b)在×10档09BX44.1.3　比例积分电路图４-9　PI电路输

4、出阶跃响应曲线09BX44.1.4　整机的比例积分微分电路传递函数图４-10　调节器传递函数框图09BX44.1.4　整机的比例积分微分电路传递函数图４-11　PID调节器的输出阶跃响应曲线09BX44.1.5　输出电路图４-12　调节器的输出电路09BX44.1.6　手动操作电路和无平衡无扰动切换1.手动操作电路2.无平衡无扰动切换09BX41.手动操作电路(1)软手操电路　图４-13中，将S1、S2置于软手操位置时，其等效电路见图４-14。(2)保持电路　当S4－1～S4－4处于断开位置时为保持电路，见图４-15。(3)硬手操电路　当开关S1、

5、S2处于硬手操位置时，其等效电路见图４-16。09BX4图４-13　手动操作电路09BX4图４-14　软手动操作电路09BX4图４-１５　保持电路09BX4图４-16　硬手操电路09BX42.无平衡无扰动切换1)自动软手操的切换是双向无平衡无扰动切换。2)同理，硬手操→软手操或者硬手操→自动的切换也是无平衡无扰动切换。3)自动→硬手操或软手操→硬手操切换时，欲做到无扰动切换，必须预先调平衡。09BX44.1.7　指示电路图４-17　全刻度指示电路09BX44.2.1　抗积分饱和调节器(1)正向限幅　设Vi较小，ε=Vi－Vs为负向较大，则Vo2下降

6、到A2负向饱和值，Vo3很快上升。(2)正常PI运算　当Vi接近Vs时，ε较小，Vo2随Vi的增加而上升，引起Vo3下降，当Vo3开始低于给定值VH时，A点的电位VA低于B点电位VB，故D点为低电位，V截止。(3)负向限幅09BX44.2.1　抗积分饱和调节器图４-18　积分反馈型抗积分饱和调节器的组成09BX4图４-19　抗积分饱和调节器的调节过程09BX44.2.2　微分先行PID调节器图４-20　微分先行PID调节器原理框图09BX44.2.3　比例微分先行PID调节器图４-21　比例微分先行PID调节器的组成框图09BX44.2.4　非线性

7、PID调节器解决非线性控制问题是控制系统的常见目标，例如PH控制系统。非线性PID调节器有分段PID调节器和带不灵敏区的PID调节器，前者的基本工作原理是在偏差较小时投入积分作用1.Vｏ1>0(对VB=10V)时2.Vｏ1<0(对VB=10V)时09BX4图４-22　非线性调节器的调节特性09BX4图４-23　非线性调节器的组成原理09BX44.3　数字式调节器随着微机技术和微电子技术的迅速发展，调节器的发展也进入了微型化、数字化和智能化的高速发展阶段。数字式调节器具有模拟调节器无法比拟的优点，例如，开发周期短，性能价格比高，具有自检、自诊断及异常

8、报警功能和通信功能，以及控制精度高，性能稳定，工作可靠，使用和维护方便等。因此，数字式调节器一经问世，便受到广大用户的欢迎