《过程控制》讲义-3new.ppt

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1、第二节比例积分微分控制及其调节过程2.2-1控制系统动态过程的品质指标2.2-2调节器的基本特性2.2-3比例控制器及其调节过程2.2-4积分制器及其调节过程2.2-5比例积分控制器及其调节过程2.2-6比例积分微分控制2.2-1控制系统动态过程的品质指标一、品质指标：1.要求：稳定，准确，快速。以稳定性为首要指标；三者相互联系，相互制约；评价系统的好坏，应根据实际情况，综合考虑三个方面2.性能指标：稳定性指标：衰减率，一般为75％～90％准确性指标：◆稳（静）态偏差：新的稳定值与设定值的差值在给定值作

2、用下◆最大动态偏差：动态过程中被控量与设定值的最大差值◆超调量：定值扰动下，经常用它来描述动态准确性。◆快速性指标：过程调整时间ts以稳定值的5％或2％作为许可误差范围，从过程起点到被控量达到并保持在这一范围内所需要的时间综合指标：误差积分绝对误差积分平方误差积分时间与绝对误差乘积积分3.二阶系统的性能指标与特征参数的关系m是特征根的实部与虚部之比，被称为系统的相对稳定度衰减率ψm阻尼比0.750.2210.2150.90.3660.3440<<1：↑→m↑→ψ↑系统趋向稳定。2.2-2调节器的基本

3、特性常规控制器的组成：给定值设定机构，偏差比较机构，控制运算模块。一、调节器的正、反作用◆调节器的首要任务是要构成一个负反馈系统，以维持系统的稳定。◆通过分析系统其它环节的正负号，正确选择调节器的正反作用，使系统成为负反馈系统◆工业调节器正反作用的定义正作用：测量值↑→控制作用↑反作用：测量值↑→控制作用↓◆正反作用的选择原则广义过程为＋时，选反作用控制器广义过程为－时，选正作用控制器为＋时，u↑→Gv↑→y↑→ym↑→u↓为－时，u↑→Gv↑→y↓→ym↓→u↓+-ryuym++++二、运算规律◆调节器以

4、偏差e为输入，控制（操作）量为输出◆比例作用(Proportionalcontrol,P)◆比例调节器的参数：比例放大倍数Kc比例带；※比例带的物理意义P33◆积分作用(IntegralControl,I)◆积分调节器的参数:积分速度Ki，积分时间Ti◆PI作用微分作用(Derivative,D)◆理想微分◆实际微分◆PD作用◆传递函数：euMATLAB中的PID控制器2.2-3比例控制器及其调节过程一、比例控制器的动作规律：传递函数：比例控制器的调整参数：Kc:比例放大倍数；δ：比例带；阶跃响应曲线yu

5、u0是控制的基准，即e=0时的控制作用（原始阀门开度、基准电压）比例调节器对偏差是立即反应的，e一旦产生，调节器立即产生控制使被控参数朝着减小偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例放大倍数Kc。比例调节器不能消除静差（比例调节器的阶跃响应）但可以减小静差，Kc↗→e↓（控制作用↗），Kc过大引起振荡，引致系统不稳定。ttt0et0u0kc1二、控制实例：浮子水位控制以原始平衡点作为设定点。例：流入量0.5t/h;流出量0.5t/h,水位高度40cm;流出量?水位高度？二、控制实例：浮子水位控制流出量增加

6、：0.50.7浮子下降阀门开度流入量水位逐渐下降，因而流入量逐渐增加<0.7流入量＝流出量液位不再下降液位稳定于新的位置流出量与流入量的关系：定性的说。杠杆水槽液位浮子+-r=40cmyuym+++进水阀D出水阀浮子水位控制系统框图实例小结◆阀位与偏差一一对应：阀门位置与水位（浮子）位置一一对应。◆按比例动作：阀芯移动的数值与浮子上下移动的数值成比例，比值是杠杆比。◆比例控制是有差控制：它必然存在静态偏差。◆比例控制是一种有效的控制作用。三、比例带的定义：◆比例带是一个无量纲的纯数值◆其物理意义

7、为：致使调节阀从全开到全关（输出作全量程范围变化时）的输入（被控量）变化占其全量程变化范围的百分数。◆输入输出是相对于控制器而言的◆例：一个温度控制系统，温度变送器的量程为100－200℃，当温度变化4℃时，可使调节阀从50％到70％变化，比例带为?◆比例带＝输入/输出；谁是输入？输出？◆比例带越大，控制作用越弱；比例带越小，控制作用越强。四、比例控制系统的调节过程换热器采用比例控制1.调节器正反作用的讨论换热器蒸汽D2Q,1TC2.静特性：调节器的静特性：偏差与控制信号的对应关系（反作用调节器）过程的

8、静特性：在流入侧温度一定，入口流量一定时，蒸汽阀门开度与出口温度的对应关系（不同负荷流量下，有不同的静态特性曲线）。1AOABQ1