PID调节器控制规律.ppt

调节器（控制器）的控制规律 测控的研究内容 1r 调节器 调节阀 水箱 温度测量 – 1 控制仪表 知识点一：DDZ仪表的发展历程 电(D)动(D)单元组(Z)合仪表可以分为三个阶段： 1、DDZ—Ⅰ型系列 五六十年代；电子管和磁放大器为主要器件 ；电压高、重量大，体积大，耗电大； 0～10mA DC作为统一的标准信号；调节、显示、操作等三种功能是彼此分离。 知识点一：DDZ仪表的发展历程 3、DDZ—Ⅲ型系列 七八十年代；线性集成电路；4～20mA DC(或1—5V DC) ；24V DC电源的集中统一供电 2、DDZ—Ⅱ型系列 六七十年代晶体管 ；0～10mA DC统一标准信号；标准化、系列化和通用化 例.典型的控制回路 注: 正反作用 INC / DEC 调节器的控制规律 调节器的控制规律中最基本的作用是: 比例(P)、积分(I)和微分(D)作用 常用的调节器按其控制规律可分为： 比例调节器（P）、 比例积分调节器（PI）、 比例微分调节（PD）、 比例积分微分调节器（PID） 一、基本调节作用 1. 比例作用 (P作用) 动态方程式： 传递函数为： 比例作用的比例系数 特点为： （1）无惯性、无迟延、动作快,而且调节动作的方向正确, 在控制系统中是促使控制过程稳定的因素； （2）有差作用 一、基本调节作用 2. 积分作用(I作用) 动态方程式： 传递函数为： 积分速度 特点为： （1）控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差 (无差调节)； （2）积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素,很少单独使用 一、基本调节作用 3. 微分作用(D作用) 动态方程式： 传递函数为： 微分作用的比例系数 特点为： （1）微分作用具有超前调节的特点 （2）能提高控制过程的稳定性 （3）不能单独使用 一、基本调节作用 总结: 比例作用能单独地执行调节任务,并能使控制过程趋于稳定,但使被调量产生静态偏差。 积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力大,惯性和迟延很小等)才能单独应用,会使控制过程变成振荡甚至不稳定 , 但能使被调量元静态偏差。 微分作用不能单独使用,但能提高控制系统的稳定性,有效地减少被调量的动态偏差. 二、调节器的控制规律 1. 比例(P)调节器 传递函数为: Kp ：调节器的比例系数,即偏差改变一个单位时，调节机构的位移变化量，它是调节器的参数 ; δ：比例系数Kp的倒数,即当调节机关的位置改变100% 时，偏差应有的改变量, 称为比例带，δ越大比例作用越弱 。 只具有比例控制规律的调节器为比例调节器(控制器)，其输出与输入成比例关系 比例控制规律的参数 比例增益Kp (Proportional Gain) 比例度δ (Proportional Band ) δ与Kp的关系： 比例控制规律的特点？ 根据上述响应曲线，可以明显地看出比例调节器的一个特点： 控制及时。一旦偏差不为0，调节器的输出即刻发生改变。 比例增益KP和比例度? 比例增益KP是比例调节器输出变化量?u与偏差e之比： KP越大，比例作用越强，KP越小比例作用越弱。 KP越大 ? ?越小 ? 比例作用越强。 二、调节器的控制规律 2. 比例积分(PI)调节器 动态方程为 ： 传递函数为: KI : 调节器的积分速度, 即当偏差改变100% 时,调节机构的移动速度 Ti : 积分时间 比例控制最大的优点是反应快，控制作用及时 最大的缺点是控制结果存在余差 当工艺对控制质量有更高要求，不允许控制结果存在余差时，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。 一、积分控制规律及其特点： 积分作用是指调节器的输出与输入（偏差）对时间的积分成比例的特性。表达式为 ： uI(t) e(t) A Ti：积分时间，Ti越大积分作用越小。 只要有偏差存在，调节器输出会不断变化，直到偏差为0――消除余差 调节器的输出是偏差随时间的积分，当t较小时，调节器输出u(t)很小，控制作用很弱，不能及时克服干扰作用， 所以一般不单独采用积分作用，而与比例作用配合使用。 二、调节器的控制规律 2. 比例积分(PI)调节器 PI 调节器的阶跃响应曲线 比例调节 + 积分调节 粗调 + 细调 积分时间的定义：在阶跃输入下，积分作用的输出变化到比例作用的输出所经历的时间。 二、调节器的控制规律 3. 比例微分(PD)调节器 动态方程为 ： 传递函数为: 微分时间越长 , 表示微分作用越强;比例带δ不但影响比例作用