调节器的调节规律解读ppt课件.ppt

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1、3.1-调节器的调节规律AutomationInstrumentationsandProcessControlTN1第3章调节器Controller调节器的作用是把测量值和给定值进行比较，得出被调量的偏差之后，根据一定的调节规律产生控制信号，推动执行机构，对生产过程对象进行自动调节。3.1调节器的调节规律基本调节规律(控制规律)最简单的调节律：位式调节二位调节和多位调节。连续变化调节律:PID调节律比例调节（P），积分调节（I），微分调节（D），以及PID组合。3.1.1两位式调节器一种最简单的调节器，根

2、据被调量偏差符号的正、负，输出为只有两种：100%、0，或最大输出量、最小输入量。0偏差信号100%调节器输出两位式调节的特性使用这种调节器的执行器仅有两种状态。例如，控制电能的电磁开关，控制流量的电磁阀。0偏差信号umax调节器输出两位式调节的特性umin槽内装有电极，作为液位的测量装置。电极的一端与继电器的线圈J相接；另一端正好处于液位给定值的位置。导电流体经装有电磁阀V的管线进入贮槽，再由出料管流出。电极导电流体双位控制律：当液位低于给定，电极与流体不接触，继电器J断开，电磁阀V全开，流体流入贮槽，

3、H上升。当液位高于给定，电极与流体接触，继电器J接通，电磁阀V全关，流体不再进入贮槽，H下降。如此反复循环。储槽液位控制-具有中间区具有中间区的双位控制律：当液位低于给定yL，下磁浮子闭合，继电器J断开，电磁阀V全开，流体流入贮槽，H上升。但是注意：当液位高于yL，电磁阀V继续全开。当液体高于给定yH，上磁浮子闭合，继电器J接通，电磁阀V全关，流体不再进入贮槽，H下降。但是注意：当液位低于yH，电磁阀V继续全关。如此反复循环。yHyL位式磁浮子液位传感器两位式调节-特点优点：结构简单，成本较低，且易于实现

4、。缺点：执行部件的动作频繁，系统运动部件（继电器、电磁阀）易于损坏，降低了控制系统的可靠性。被控变量处在震荡过程，控制质量低。应用：适用于某些对控制质量要求不高的应用场合。如：空气压缩机贮罐的压力控制、恒温箱、电烘箱的温度控制等。要获得平稳的连续变化的调节，必须采用别的调节器。3.1.2.1比例(P)调节器调节器输出随输入信号x(t)成比例变化:y(t)=Kcx(t)传递函数：能迅速反映误差，从而减小误差，但不能消除稳态误差；Kc大，稳态误差小，但影响系统的动态特性，使稳定性下降。3.1.2PID调节器(

5、ProportionalIntegralDerivativeControllers)使输出值能连续变化的调节器，通过采用比例，微分、积分等算法提高调节质量。它的结构简单，参数易于调整，是控制系统中经常采用的控制算法。Kc对动态特性的影响在干扰作用下的闭环响应：比例(P)调节器-Kc适用于干扰较小、不频繁，对象滞后较小而时间常数较大，控制精确度要求不高的场合。例:电动比例控制器水加热器温度控制系统比例(P)调节器-应用11组合仪表符号3.1.2.2积分(I)调节器调节器输出随输入信号的积分成比例变化:理想I

6、时域模型:传递函数：积分(I)调节器控制作用随误差积累而增大，只要有足够的时间，积分作用将能完全消除误差;单纯的积分调节的动作过于迟缓，因而在改善静态准确度的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间延长，一般不单独使用。3.1.2.3比例积分(PI)调节器同时使用上面的两种调节规律，把比例作用的及时性与积分作用消除静差的优点结合起来，组成“比例+积分”作用的调节器。理想PI时域模型:传递函数：比例积分(PI)调节器PI控制规律结合了比例控制与积分控制的优点，既能快速响应，克服干扰；又能消除系统的稳态误

7、差。比例积分-开环阶跃响应特性当输入是单位阶跃时，理想比例积分控制器的输出。积分时间Ti对过渡过程的影响积分时间Ti过大，积分作用太弱，消除余差的过程很慢（见曲线b)；只有当Ti适当时，过渡过程能较快地衰减，而且没有余差（见曲线c）；积分时间Ti太小，控制器的输出变化太快，使过渡过程振荡太剧烈，系统的稳定性大大下降（见曲线d)。3.1.2.4微分(D)调节器调节器输出随输入信号的微分成比例变化:理想D时域模型:传递函数：微分(D)调节器依据偏差的变化速率进行控制，在偏差信号出现或变化的瞬间，立即根据变化的

8、趋势，产生调节作用，力图抑制被控量的变化。偏差变化速度越大，调节器输出越大。对固定不变的偏差，调节器输出为零。可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，还能加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。对静态偏差毫无抑制能力，因此不能单独使用，总要和比例或比例积分调节规律结合起来，组成PD调节器或PID调节器。微分调节-开环阶跃响应特性实际上的工业控制器采用的都是采用一种近似的微分作用：在阶跃输入的瞬间，输