控制仪表与计算机控制装置模拟控制器工作原理课件.ppt

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1、2.2.1.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.12.2.2.基本构成环节的特性电阻R气阻R(a)固定电阻(a)固定气阻(b)可调电阻(b)可调气阻关系式R=U/I关系式R=△P/M传递函数U(s)/I(s)=R传递函数R=△P(s)/M(s)式中U——电阻两端电压；式中△P——气阻两端压

2、降I——流过电阻的电流。M——气体的质量流量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.2基本元件电容C气容C(a)固定电容(b)可变电容a)固定气容(b)可变气容关系式：关系式：传递函数：传递函数：式中：q——电容中的电荷量；式中：m——气容中的气体质量iC——流过电容的电流；M——气体的质量流量；UC——电容两端的电压。PC——气容中的压力。3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：式中KP——比例系数，0

3、传递函数：式中KP——比例系数，0

4、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。7基型调节器的构成基型调节器线路原理图8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9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

5、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：10共模输入电压UC利用迭加定理和差动输入运算放大器电路输出与输入的关系式，对于测量信号Ui，则有对于给定信号Us，则有上述关系式表明：a)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。11(2)比例微分电路比例微分电

6、路的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为：12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：13在阶跃输入信号下，比例微分电路输出的时间函数表达式为：比例微分电路14PD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+)=U01t＞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15比例积分电路比例积分电路的主要作用是对来

7、自比例微分电路的电压信号U02进行比例积分运算其传递函数为：TI=RICI16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/CI17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。在阶跃输入信号作用下，PI电路输出的时间函数表达式为18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19(4)整机传递函数TDF=1+——Ti20干扰系数F反映调节器参数(主要是KP、TI、TD)互相

8、影响的一个参数。调节器的