过程控制第8章-讲课讲稿.ppt

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1、过程控制第8章-第一节电动控制仪表概述控制仪表经历三个发展阶段基地式控制仪表单元组合式仪表中的控制单元以微处理器为基元的控制装置第二节调节器的调节规律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第二节调节器的调节规律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）及它们的组合形式，如比例积分控制（PI）、比例微分控制（PD）和比例积分微分控制（PID）。第二节调节器的调节规律一、双位控

2、制理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为理想双位控制特性双位控制示例第二节调节器的调节规律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。实际的双位控制特性具有中间区的双位控制过程第二节调节器的调节规律双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标结论被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。第二节调节器的调节规律二、

3、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。第二节调节器的调节规律简单的比例控制系统示意图如左图，根据相似三角形原理对于具有比例控制的控制器比例控制的放大倍数KP是一个重要的系数，它决定了比例控制作用的强弱。第二节基本控制规律及其对系统过渡过程的影响比例度是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。比例度示意图（5-5）第二节调节器的调节规律

4、比例度δ与放大倍数KP成反比。控制器的比例度δ越小，它的放大倍数KP就越大，它将偏差（控制器输入）放大的能力越强，反之亦然。结论第二节调节器的调节规律优点：反应快，控制及时缺点：存在余差若对象的滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。反之，比例度就要选大些以保证稳定。结论第二节调节器的调节规律三、积分控制当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。积分控制器特性当输入偏差是常数A时当有偏差存在时，输出信号将随时间增长（或减小）。当偏差为零

5、时，输出才停止变化而稳定在某一值上，因而用积分控制器组成控制系统可以达到无余差。结论积分控制作用的输出变化量p与输入偏差e的积分成正比，即第二节调节器的调节规律把比例与积分组合起来，这样控制既及时，又能消除余差。比例积分控制器特性积分时间对过渡过程的影响比例积分控制规律可用下式表示或若偏差是幅值为A的阶跃干扰第二节调节器的调节规律比例积分控制器对于多数系统都可采用，比例度和积分时间两个参数均可调整。当对象滞后很大时，可能控制时间较长、最大偏差也较大；负荷变化过于剧烈时，由于积分动作缓慢，使控制作用不及时，此时可增加微分作用。第二节调节器的调节规律四、微分控制在自动控

6、制时，控制器具有微分控制规律理想微分控制器特性优点具有超前控制功能。缺点它的输出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出，因而控制结果不能消除偏差，所以不能单独使用这种控制器，它常与比例或比例积分组合构成比例微分或三作用控制器。第二节调节器的调节规律比例微分控制规律比例微分控制器特性比例积分控制规律微分时间对过渡过程的影响三作用控制器特性第三节模拟式调节器一、基本构成原理及部件在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器。调节器基本构成1.比较环节作用将给定信号与测量信号进行比较，产生一个与它们

7、的偏差成比例的偏差信号。2.放大器是一个稳态增益很大的比例环节。3.反馈环节作用通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。第三节模拟式调节器二、DDZ-Ⅱ型电动控制器1.DDZ-Ⅱ型仪表的特点（1）采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号。优点电气零点不是从零开始，且不与机械零点重合，这不但利用了晶体管的线性段，而且容易识别断电、断线等故障。只要改变转换电阻阻值，控制室仪表便可接收其他1:5的电流信号。因为最小信号电流不为零，为现场变送器实现两线制创造了条件。现场变送器与控制室仪表仅用两根导线联系，既节省了电缆线和安装费用，还有利于安全防爆。第三节模