《基本控制规律》PPT课件

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1、化工仪表及自动化第五章基本控制规律位式控制双位控制具有中间区的双位控制多位控制比例控制比例控制规律及其特点比例度及其对控制过程的影响1目录：积分控制积分控制规律及其特点比例积分控制规律与积分时间积分时间对系统过渡过程的影响微分控制微分控制规律及其特点实际的微分控制规律及微分时间比例微分控制系统的过渡过程比例积分微分控制第一节概论3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概论3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

2、。在研究控制器的控制规律时p=f(e)=f(z-x)概论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（Proportion）积分控制（Integration）微分控制（Differentiation）4第一节位式控制一、双位控制5理想的双位控制器其输出p与输入偏差额e之间的关系为图5-1理想双位控制特性图5-2双位控制示例第一节位式控制6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

3、。图5-3实际的双位控制规律二、具有中间区的双位控制图5-4具有中间区的双位控制过程第一节位式控制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。7第一节位式控制三、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5-5三位控制器特性图8以电炉加热为例。三位式调节可以用两个继电器在的触点组成“升温加热”、“恒温调节”及“停止加热”三种输出状态。具体实现方法为采用辅助加热器A和主加热器B两组加热器:当测量值低于下限设定值时，上、下限继电器均吸合，系

4、统进入“升温加热”状态，此时A、B二组加热器同时加热，因此升温速度较快。当测量值到达下限设定值，但尚低于上限设定值时，下限继电器释放，断开辅助加热器A的能源供给，升温速率随之下降，系统进入“恒温加热”状态。当测量值到达上限设定值时，下限继电器仍保持断开状态，上限继电器开始释放，断开主加热器B能源供给。此时由于主辅加热器均失去能源供给，故温度逐渐下降，直至降到上限设定回差的下限时，上限继电器又吸合，接通主加热器B的能源供给，温度又逐渐上升，周而复始。由此可见三位式调节比二位式调节升温的速度快，进入恒温调节状态后温度的波动小，精度高。第二节比例控制9在双位控制系统中，被

5、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5-6水槽液位控制第二节比例控制（9-4）10一、比例控制规律及其特点比例控制器KpeΔp图5-7比例控制器图5-8简单比例控制系统示意图比例控制器实际上是一个放大倍数可调的放大量第二节比例控制如上图，根据相似三角形原理所以，对于具有比例控制的控制器（5-4）11第二节比例控制12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

6、。（5-5）二、比例度及其对控制过程的影响1.比例度第二节比例控制举例一只比例作用的电动温度控制器,它的量程是100～200℃,电动控制器的输出是0～10mA,假如当指示值从140℃变化到160℃时,相应的控制器输出从3mA变化到8mA,这时的比例度为为13第二节比例控制当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化Δp是成比例的。但是当温度变化超过全量程的40%时(在上例中即温度变化超过40℃时),控制器的输出就不能再跟着变化了。这是因为控制器的输出最多只能变化100%。所以,比例度实际上就是使控制器输出变化

7、全范围时,输入偏差改变量占满量程的百分数。说明1411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）第二节比例控制15图5-9比例度与输入输出的关系即（5-6）将式（5-5）改写后得对于一只具体的比例控制器，仪表的量程和控制器的输出范围都是固定的,令第二节比例控制对一只控制器来说，K是一个固定常数。将其代入式(5-6)，得式中Kp值与δ值都可以用来表示比例控制作用的强弱。在单元组合式仪表中16第二节比例控制17左下图为简单水槽的比例控制系统的过渡过程。图5-10简单水槽的比例控制过程液位开始下降