第五章自动控制仪表1-1.ppt

1）P动作快,I消除余差。用于要求无余差的系统。 6、特点： 适用于滞后小,负荷变化不大,不允许有余差要求 的场合。如：压力、流量等控制系统,不允许有 余差的液位控制等 。 3）TI↓→积分作用↑→系统稳定性↓。 对过渡滞后较大的对象，采用PI控制过渡过程时间较长，最大偏差加大，虽最终可消除偏差，但调节质量较差，一般可加入微分控制。 2）当Ti→∞时,积分作用趋于零,PI→P，即比例 积分变成纯比例控制规律。 1、微分控制规律(D) 当e=常数，阶跃偏差作用下， TD —微分时间常数； de/dt—偏差变化速度 。 e(mA) t 0 t0 2 t 0 P(mA) t0 “∞” “0” 四、微分控制 当输入偏差不随时间变化时微分作用很快降到零， 不能反映偏差大小。 不能单独使用 t=t0，de/dt→∞，P→∞ t t0，de/dt=0， P=0 TD↑ 微分作用↑ TD↓ 微分作用↓ 2、实际微分规律(PD) 实际微分规律是由两部分组成：比例和近似微分。 + t0 t 比例 A P = P t0 （KDA） t 微分 P 63.2% t PD TD/KD 100% A t e t0 A 比例度 =100% （KP=1） 3、微分时间对过渡过程的影响 4、特点： 1）T D↑→微分作用↑ 2）若有偏差且可能很大，但e=常数，de/dt=0， 则P =0，不能克服静偏差，有余差，但比纯 比例控制要小； 3）具有超前控制的作用。 适用于温度、成分等容量滞后的对象，不适用纯滞后对象。 2 t 0 e (mA) P (mA) t 0 2 五、比例积分微分控制规律(PID) 理想： 实际： 特点： 1.集P、I、D三者之优点，克服其不足；既能快速进行控制，又能消除余差，具有较好的控制性能。 2.实际系统并非PID是最好，应根据具体情况 进行选择。 常用的控制规律：P PI PID 正反作用：e=Z-X 正作用控制器：正偏差越大，则调节器输出越大； 测量值越大，作用方向一致； 反作用控制器：负偏差越大，则调节器输出越大。 测量值越小 ，作用方向相反。 例1、实验测得标准信号为4—20mA电动调节器的 阶跃响应曲线，如图所示。 问：① 该控制器的控制规律？ ② 控制器的比例度、积分时间、微分时间？ 解：① 该控制器为PI控制规律 答：控制器的比例度为200%、积分时间为2分、微 分时间为0 解：∵ 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少， ∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 例2、当DDZ—Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA下降到 8mA，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制 器的作用方向。 各种常见控制器的特性及选用参考表 控制器 名 称 控制作用 控制质量 适用对象特性 适用 系统 纯 滞后 负荷 变化 时间 常数 比例 控制器 控制作用与偏 差大小成例。 控制速度快而稳 定，但有余差。 小 小 较大 液位 比例 积分 控制器 控制作用与偏差大、小；与偏差对时间的 积分成比例。 控制迅速，无余差。但积分作用太强（Ti小），使系统震荡。 中等 小 稍大 大 中 小 液位 压力 流量 比例 微分 控制器 不但与偏差大小成比例，还与偏差的变化速度成比例。 控制迅速，超调量小，有余差，微分作用太强，系统震荡不定。 中 较大 小 大 要求不高 温度 比例积分微分控制器 与偏差大小偏差对时间的积分，偏差的变化速度成例。 控制迅速，无余差，超调量小，控制时间短，控制质量高。 大 中 小 大 中 小 大 中 小 温度 复习题 1.试写出积分控制规律的数学表达式，为什么积分控制能消除余差？ 2.试写出比例积分微分（PID）控制规律的数学表达式。 3.分析比例、积分、微分控制规律各自的特点。 4.计算：当DDZ—Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到75％，若控制器的纯比例输出信号由12mA下降到8mA，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 控制规律是通过控制器来实现的。控制器有模拟调节器、数字调节器、PLC、DCS、FCS等形式，无论何种控制器，它们均具有一些相同的基本功能。 第三节 控制器 e P z x 控制器 控制器 控制器的基本功能：