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1、自动控制仪表内容提要概述基本控制规律及其对系统过渡过程的影响双位控制比例控制积分控制微分控制控制仪表或称控制器,它将被控变量测量值与给定值相比较后产生的偏差,进行一定的运算,并将运算结果以一定信号形式送往执行器,以实现对被控变量的自动控制。一、控制仪表的能源形式按照仪表所用的能源控制仪表直接作用式控制器间接作用式控制器概论按控制仪表与自动控制系统中的检测、变送、显示等各部分的组合方式不同,主要可以分为基地式控制仪表与单元组合式控制仪表等。1、基地式控制仪表基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制等功能集于一身的一种控制仪表。结构比较简单,常用于单机控制系统。
2、二、控制仪表的结构形式概论2、单元组合式仪表的控制单元单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立作用的单元，各单元之间用统一的标准信号联系。使用时，针对不同的要求,将各单元以不同的形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。优点①可以用有限的单元组成各种各样的控制系统,具有高度的通用性和灵活性。②可以通过转换单元,把气动表、电动表,甚至液动表联系起来,混合使用。概论③由于各单元独立作用,所以在布局、安装、维护上也更合理、更方便。④仪表大都采用力平衡或力矩平衡原理,工作位移小、无机械摩擦、精度高、使用寿命长、性能较好。⑤由于零部件的标准化、
3、系列化,有利于大规模生产,降低了成本,提高了产量和质量。⑥有利于发展新品种,采用新工艺、新技术。概论分类根据使用能源的不同,单元组合仪表主要分为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。单元组合仪表一般可以分为七大类单元。变送单元(B)显示单元(X)给定单元(G)辅助单元(F)控制单元(T)计算单元(J)转换单元(Z)在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。概论气动单元组合仪表是以0.14MPa压缩空气为能源,各单元之间以统一的0.02～0.1MPa气压标准信号相联系,整套仪表的精度为1级。电动单元组合式仪表的发展阶段：DDZ-Ⅰ型——电子管器件为主要器件DDZ
4、-Ⅱ型——晶体管等分立元件为主要器件DDZ-Ⅲ型——线性集成电路作为核心器件概论控制仪表模拟式控制仪表数字是控制仪表三、控制仪表的信号形式概论谢谢基本控制规律及其对系统过渡过程的影响控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。即经常是假定控制器的输入信号e是一个阶跃信号，然后来研究控制器的输出信号p随时间的变化规律。在研究控制器的控制规律时(4-1)基本控制规律及其对系 统过度过程的影响控制器的基本控制规律位式控制（其中以双位控制比较常用）、比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）、比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例积分微分（PID
5、）。基本控制规律及其对系 统过度过程的影响基本控制规律及其对系 统过度过程的影响例如：设反应温度为85℃，反应过程是轻微放热的，还需从外界补充一些热量。基本控制规律及其对系 统过度过程的影响有人这样做，发现温度低于85℃，就把蒸汽阀门全开；一高于85℃就全关。这种做法称双位控制，因为阀门开度只有两个位置，全开或全关。基本控制规律及其对系 统过度过程的影响一、双位控制理想的双位控制器其输出p与输入偏差e之间的关系为图4-1理想双位控制特性图4-2双位控制示例将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成为一个具有中间区的双位控制器，见下图。由于设置了中间区，当
6、偏差在中间区内变化时，控制机构不会动作，因此可以使控制机构开关的频繁程度大为降低，延长了控制器中运动部件的使用寿命。图4-3实际的双位控制规律图4-4具有中间区的双位控制过程基本控制规律及其对系 统过度过程的影响基本控制规律及其对系 统过度过程的影响多位控制对系统的控制效果较好，但会使控制装置的复杂程度增加。图4-5三位控制器特性图基本控制规律及其对系 统过度过程的影响基本控制规律及其对系 统过度过程的影响例如：设反应温度为85℃，反应过程是轻微放热的，还需从外界补充一些热量。基本控制规律及其对系 统过度过程的影响若在正常工况下，温度为85℃，阀门开度是三圈
7、，有人这样做，若温度高于85℃，每高出5℃就关一圈阀门；若低于85℃，每降低5℃就开一圈阀门。显然，阀门的开启度与偏差成比例关系，用数学公式表示则为：二、比例控制在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生持续的等幅振荡过程，为了避免这种情况，应该使控制阀的开度与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大小，控制阀可以处于不同的位置，这样就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。图4-6水槽液位控制基本控制规律及其对系 统过度过程的影响（4-2）1、比例控制规律及其特点比例控制器KPeΔp图4-7比例控制器图4-8简单比例控制系统示
8、意图比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大量基本控
